核酸类物质的发酵机制.ppt

第六章 核酸类物质的积累机制
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。
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尿
第六章 核酸类物质的积累机制
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。
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第一节 核苷酸的生物合成途径
核苷酸的生物合成有两条不同途径：
①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）。
②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。
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一、嘌呤核苷酸的合成途径
（一）从头合成途径：
通过利用一些简单的前体物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳单位及CO2等，逐步合成嘌呤核苷酸的过程称为从头合成途径。这一途径主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺。
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合成步骤：可分为三个阶段：
1、次黄嘌呤核苷酸的合成：
首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗ATP，由5‘-磷酸核糖合成PRPP(1’-焦磷酸-5‘-磷酸核糖)。然后再经过大约10步反应，合成
第一个嘌呤核苷酸—次黄苷酸（IMP）。

磷酸核糖焦磷酸合成酶
5‘-磷酸核糖 PRPP→→→→IMP
ATP
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2、 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，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后裂解产生AMP；IMP也可在IMP脱氢酶的催化下，以NAD+为受氢体，脱氢氧化为黄苷酸（XMP），后者再在鸟苷酸合成酶催化下，由谷氨酰***提供氨基合成鸟苷酸（GMP）。
AMP-S AMP
IMP
XMP GMP
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3、三磷酸嘌呤核苷的合成：
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嘌呤核苷酸生物合成过程的特点：
①合成过程是在5’－磷酸核糖基础上进行的；
②组成嘌呤环的各元素是逐个垒加到核糖的C1上去的，先合成咪唑环，随着嘌呤环的生成， 5’-核苷酸应运而生。第一个被合成的核苷酸是IMP。
③AMP、GMP是由IMP转化而生成的。
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嘌呤环上各原子的来源
来自谷氨酰***的酰***氮
来自“甲酸盐”
来自天冬氨酸
来自甘氨酸
来自CO2
来自“甲酸盐”
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（二）补救合成途径：
又称再利用合成途径。指利用分解代谢产生的自由嘌呤碱合成嘌呤核苷酸的过程。这一途径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
A + PRPP AMP + PPi
 
次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶
I/G+PRPP IMP/GMP+PPi
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二、嘧啶嘌呤核苷酸的合成途径
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（补救途径）。
全合成途径：①首先以CO2和谷氨酰***为原料合成氨基甲酰磷酸；②氨甲酰磷酸与天冬氨酸缩合生成氨甲酰天冬氨酸，再脱水、脱氨生成乳清酸；③乳清酸接受PRPP的5’-磷酸核糖生成乳清酸核苷酸，再进一步脱羧生成尿嘧啶核苷酸（UMP），可由激酶催化和ATP提供高能键而生成UDP和UTP；UMP可经由氨基化生成胞嘧啶核苷酸（CMP）。
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嘧啶核苷酸的主要合成步骤为：
1、尿苷酸的合成：
在氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ的催化下，以Gln，CO2，ATP为原料合成氨基甲酰磷酸。后者在天冬氨酸转氨甲酰酶的催化下，转移一分子天冬氨酸，从而合成氨甲酰天冬氨酸，然后再经脱氢、脱羧、环化等反