脱氨作用主要发生在核苷酸和核苷水平
P388
NH3
NH3 NH3
2.4 碱基的分解代谢
2.4.1 嘌呤碱的分解:
不同生物嘌呤碱的分 解能力不同，代谢产 物也不同，人和猿类 及一些排尿酸的动物 （鸟类、某些爬行类 和昆虫）嘌呤的代谢 产物为尿酸。
鸟嘌呤脱氨主要在碱基 水平下进行
O2 + H2O H2O2 尿酸
转变为α-型；
2.2 核苷的分解代谢
2.2.3 核苷的相互转换
• 核苷-N-转糖苷作用 主要发生在脱氧核苷中
• 脱氨反应
嘌呤互换 嘧啶互换
带氨基的核苷在核苷脱氨酶的作用下脱掉氨基而转变
成另一种核苷
2.2.4 核苷的排泄 主要为修饰核苷酸，不被分解，也不被利用
核苷酸 核苷 碱基
2.3 核苷酸三级水平的降解
N
N H
O
嘌呤核苷酸循环中
N HN
IMP (次黄嘌呤)
N
N H
2.2 核苷的分解代谢
核苷的代谢去路：
Acid
Base
Sugar
Acid
Base
Sugar
核苷-N-转糖苷作用 （主要脱氧核苷)
脱氨反应
Acid Base
Base
Sugar
gar
Acid
Base
Sugar
Acid
Base
Sugar
2.2 核苷的分解代谢
5’
3’
P P P P P P P P OH
牛脾磷酸二酯酶
蛇毒磷酸二酯酶
常见的核酸酶专一性
常见的核酸酶专一性
核酸内切酶
AP核酸内切酶的作用
AP核酸内切酶能识别去除了碱基的核苷酸（AP核苷酸： 无嘌呤酸、无嘧啶酸 ）磷酸二酯键，并切除糖基，使核 酸链断开。
限制性核酸内切酶
• 限制性核酸内切酶是一类高度专一性的DNases，它们 是顺序专
核 苷
酸
的
黄嘌呤
分 解
尿酸
黄嘌呤氧化酶 (Xanthine Oxidase)
• 催化次黄嘌呤和黄嘌呤氧化产生尿酸。
• 该酶为复合黄素酶，由两个相同的亚基组成，每个亚基 含一个FAD、一个钼原子［Mo(IV) ↔Mo(VI)］和一个 Fe4S4中心。
• 反应要求分子氧作为电子受体，还原产物是H2O2，进 入尿酸的氧来自水。
核酸分解与核苷酸代谢
核酸降解代谢
GAATTCGAATTC CTTAAGCTTAAG
Acid
Base
Sugar
NH2 N
N
N
N H
CO2, H2O, NH3
第一节 核酸降解
P387
• 核酸在生物体内可以被降解； • 外源核酸在动物体内的小肠被降解；
– 胰核酸酶 – 肠粘膜释放的磷酸二酯酶 • 降解的产物在小肠内被转化和吸收； • 核酸降解一般不为生物提供能量；
（Ns）和Pi。 • 脾、肝等组织中核苷酶进一步水解核苷为戊糖和碱基。
Acid
Base Acid
Base
Sugar
SugarAcid
Base
Nucleotide
核苷酸
Nucleoside 核苷 Sugar
2.1 核苷酸的分解
2.1.1 核苷酸降解为核苷
Acid
Base
Sugar
核苷酸(Nt)
＋
H2O
核酸酶(Nuclease)
• 核酸酶是作用于核酸中磷酸二酯键的水解酶，包括核糖核 酸酶(RNase)和脱氧核糖核酸酶(DNase) – 水解核酸分子内部磷酸二酯键的酶又称为核酸内切酶 (endonuclease) – 从核酸的一端逐个水解下核苷酸的酶称为核酸外切酶 (exonuclease)。
A T CGA TCG
磷酸酯酶 或核苷酸酶
核苷 (Ns) ＋
Pi
• 生物体普遍存在的磷酸单酯酶或核苷酸酶可催化2’-, 3’和5’-核苷酸的水解，而特异性强的磷酸单酯酶只能水解 3’-核苷酸或5’-核苷酸，对不同的碱基也有选择性。
2.1 核苷酸的分解
2.1.2 核苷酸中糖苷键的断裂
核苷酸 ＋ H2O
碱基 ＋ 戊糖-Pi
HGPRT：次黄嘌呤鸟嘌呤转磷酸核糖酶
2.4 碱基的分解代谢
2.4.2 嘧啶碱基的分解
• 不同生物对嘧啶碱的分解过程不一样； • 一般情况下含氨基的嘧啶要先水解脱去氨基，
脱氨基也可以在核苷或核苷酸水平上进行。
2.4 碱基的分解代谢
2.4.2 嘧啶碱基的分解
CMP CR
UMP
NH3
UR
dTMP dTR
2.2.1 核苷的水解作用：
核苷水解酶
核苷 + H2O
嘌呤or嘧啶 + 戊糖
• 核苷水解酶主要存在于植物和微生物，只对核糖核苷起
作用，对脱氧核糖核苷无作用。
2.2.2 核苷的磷酸解作用：
核苷磷酸水解酶
核苷 + Pi
嘌呤 or 嘧啶 + 戊糖-1-P
• 核苷磷酸水解酶存在广泛，反应可逆，糖的构型由β-型
• 它们不是与DNA降解代谢有关的酶； • 是基因重组用酶，是胞内DNA的“卫士”。它们是分子
生物学的工具酶，在分子生物学中占有非常重要的地位。
G AATTC CTTAA G
以限制性内切酶及连结酶进行核酸剪接
GAATTC CTTAAG
G AATTC CTTAA G
EcoRI
GAATTC CTTAAG
• 催化该反应的酶称为核苷酸核苷酶； • 主要在微生物（细菌）中存在；
Acid
Base
Sugar
2.1 核苷酸的分解
2.1.3 核苷酸的脱氨反应与核苷酸转换
• 带氨基的核苷酸在核苷酸脱氨酶的作用
NH2
下可脱掉氨基而转变成另一种核苷酸。 N
N
• 核苷酸的脱氨反应较为普遍,如: 5’-AMP 5’-IMP (次黄嘌呤) + NH3
灵长类/鸟类等
尿囊素
多数哺乳动物
尿囊酸
多骨[刺]鱼
两栖动物等 无脊椎动物
不
同
分 解 产 物 不 同
生 物 中 嘌 呤 核 苷
酸
的
痛风(Gout)
嘌呤碱分解代谢产生过多的尿酸，由于其溶解性很差， 易形成尿酸钠结晶，沉积于关节部位,引起疼痛或灼痛—痛风。 如果发生HGPRT的缺陷，不能以补救途径合成嘌呤核苷酸， 吸收或合成的嘌呤碱不完全降解，导致大量尿酸积累，也引 起肾结石和痛风。
G AATTC CTTAA G
G CTTAA EcoRI sticky end
G AATTC CTTAA G
DNA Ligase
G AATTC CTTAA G
AATTC G
EcoRI sticky end
Juang RH (2004) BCbasics
第二节 核苷酸、核苷与碱基的分解代谢
2.1 核苷酸的分解 • 肠粘膜细胞中有核苷酸酶，水解核苷酸（Nt）为核苷
C
U
T
只在微生 物中发现
还原分解
氧化分解
2.4 碱基的分解代谢
2.4.2.1 嘧啶碱基分解的还原途径