第六章第六章核酸类物质的积累机制核酸类物质的积累机制l 核酸发酵是在氨基酸发酵基础上的进一步深化和发展的代谢控制发酵，即以代谢控制理论为依据，设法造就（选育）从遗传角度解除了正常代谢控制机制的突变株。l 尿l第一节第一节 核苷酸的生物合成途径核苷酸的生物合成途径l核苷酸的生物合成有两条不同途径：核苷酸的生物合成有两条不同途径：l全合成途径：从磷酸核糖开始，逐步加上必要的成分，最后闭合成环（嘌呤或嘧啶环）。l补救途径：从培养基中吸取嘌呤或嘧啶碱基、戊糖、磷酸，通过一系列酶的作用合成核苷酸。l一、嘌呤核苷酸的合成途径一、嘌呤核苷酸的合成途径（一）从头合成途径：（一）从头合成途径：l 通通过过利利用用一一些些简简单单的的前前体体物物，如如5-5-磷磷酸酸核核糖糖，氨氨基基酸酸，一一碳碳单单位位及及COCO2 2等等，逐逐步步合合成成嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的过过程程称称为为从从头头合合成成途途径径。这这一一途途径径主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺。主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺。 合成步骤：可分为三个阶段：合成步骤：可分为三个阶段：1、次黄嘌呤核苷酸的合成：、次黄嘌呤核苷酸的合成：首首先先在在磷磷酸酸核核糖糖焦焦磷磷酸酸合合成成酶酶的的催催化化下下，消消耗耗ATP，由由5-磷磷酸酸核核糖糖合合成成PRPP(1-焦焦磷磷酸酸-5-磷酸核糖磷酸核糖)。然后再经过大约。然后再经过大约10步反应，合成步反应，合成第一个嘌呤核苷酸第一个嘌呤核苷酸次黄苷酸（次黄苷酸（IMP）。）。磷酸核糖焦磷酸合成酶磷酸核糖焦磷酸合成酶5-磷酸核糖磷酸核糖PRPPIMPATP 2、腺苷酸及鸟苷酸的合成：腺苷酸及鸟苷酸的合成：IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后裂解产生），然后裂解产生AMP；IMP也可在也可在IMP脱脱氢酶的催化下，以氢酶的催化下，以NAD+为受氢体，脱氢氧化为受氢体，脱氢氧化为黄苷酸（为黄苷酸（XMP），后者再在鸟苷酸合成酶催），后者再在鸟苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMP）。）。 AMP-SAMPIMPXMPGMP3、三磷酸嘌呤核苷的合成：、三磷酸嘌呤核苷的合成： 嘌呤核苷酸生物合成过程的特点：嘌呤核苷酸生物合成过程的特点：l合成过程是在合成过程是在55磷酸核糖基础磷酸核糖基础上进行的；上进行的；l组成嘌呤环的各元素是逐个垒加组成嘌呤环的各元素是逐个垒加到核糖的到核糖的C1C1上去的，先合成咪唑环，上去的，先合成咪唑环，随着嘌呤环的生成，随着嘌呤环的生成， 5-5-核苷酸应核苷酸应运而生。第一个被合成的核苷酸是运而生。第一个被合成的核苷酸是IMPIMP。lAMPAMP、GMPGMP是由是由IMPIMP转化而生成的。转化而生成的。嘌呤环上各原子的来源嘌呤环上各原子的来源来自谷氨酰胺的酰胺氮来自谷氨酰胺的酰胺氮来自来自“甲酸盐甲酸盐”来自天冬氨酸来自天冬氨酸来自甘氨酸来自甘氨酸来自来自CO2来自来自“甲酸盐甲酸盐”（二）补救合成途径：（二）补救合成途径：又又称称再再利利用用合合成成途途径径。指指利利用用分分解解代代谢谢产产生生的的自自由由嘌嘌呤呤碱碱合合成成嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的过过程程。这这一一途途径径可在大多数组织细胞中进行。其反应为：可在大多数组织细胞中进行。其反应为：腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶A+PRPPAMP+PPi次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶I/G+PRPPIMP/GMP+PPil二、二、嘧啶嘧啶嘌呤核苷酸的合成途径嘌呤核苷酸的合成途径l 嘧啶核苷酸的生物合成过程同样有两条途嘧啶核苷酸的生物合成过程同样有两条途径：一条是在尚未完成的嘧啶环上接上磷酸核径：一条是在尚未完成的嘧啶环上接上磷酸核糖（主要途径），然后再转变为嘧啶核苷酸；糖（主要途径），然后再转变为嘧啶核苷酸；另一条是由已经完成的嘧啶来合成核苷酸（补另一条是由已经完成的嘧啶来合成核苷酸（补救途径）。救途径）。l 全合成途径：全合成途径：首先以首先以CO2CO2和谷氨酰胺为原和谷氨酰胺为原料合成氨基甲酰磷酸；料合成氨基甲酰磷酸；氨甲酰磷酸与天冬氨氨甲酰磷酸与天冬氨酸缩合生成氨甲酰天冬氨酸，再脱水、脱氨生酸缩合生成氨甲酰天冬氨酸，再脱水、脱氨生成乳清酸；成乳清酸；乳清酸接受乳清酸接受PRPPPRPP的的5-5-磷酸核糖磷酸核糖生成乳清酸核苷酸，再进一步脱羧生成尿嘧啶生成乳清酸核苷酸，再进一步脱羧生成尿嘧啶核苷酸（核苷酸（UMPUMP），可由激酶催化和），可由激酶催化和ATPATP提供高能提供高能键而生成键而生成UDPUDP和和UTPUTP；UMPUMP可经由氨基化生成胞嘧可经由氨基化生成胞嘧啶核苷酸（啶核苷酸（CMPCMP）。）。嘧啶核苷酸的主要合成步骤为：嘧啶核苷酸的主要合成步骤为：1、尿苷酸的合成：尿苷酸的合成：在在氨氨基基甲甲酰酰磷磷酸酸合合成成酶酶的的催催化化下下，以以Gln，CO2，ATP为为原原料料合合成成氨氨基基甲甲酰酰磷磷酸酸。后后者者在在天天冬冬氨氨酸酸转转氨氨甲甲酰酰酶酶的的催催化化下下，转转移移一一分分子子天天冬冬氨氨酸酸，从从而而合合成成氨氨甲甲酰酰天天冬冬氨氨酸酸，然然后后再再经经脱脱氢氢、脱脱羧羧、环环化化等等反反应应，合合成成第第一一个个嘧嘧啶核苷酸，即啶核苷酸，即UMP。Gln+CO2+2ATP氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸乳清酸乳清酸UMP嘧啶核苷酸的嘧啶环是由氨甲酰磷酸嘧啶核苷酸的嘧啶环是由氨甲酰磷酸 和天冬氨酸合成的。和天冬氨酸合成的。氨氨甲酰磷酸甲酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸胞苷酸的合成胞苷酸的合成脱氧嘧啶核苷酸的合成脱氧嘧啶核苷酸的合成（二）补救合成途径：（二）补救合成途径：l由由分分解解代代谢谢产产生生的的嘧嘧啶啶/嘧嘧啶啶核核苷苷转转变变为为嘧嘧啶啶核核苷苷酸酸的的过过程程称称为为补补救救合合成成途途径径(salvagepathway)。以以嘧嘧啶啶核核苷苷的的补补救救合成途径较重要。合成途径较重要。 核核苷苷酸酸的的合合成成及及相相互互关关系系第二节 嘌呤核苷酸合成的调节机制（自学） 第三节 嘧啶核苷酸合成的调节机制（自学）