⑴ 核苷酸有什么作用应用于哪些
从啤酒废酵母中提取核苷酸是目前生产农用核苷酸的主要方法。在我国登记的产品为0.05%核苷酸水剂。用于黄瓜(主要是保护地黄瓜)调节生长并增产,使用方法为400~600倍液喷雾。此外,核苷酸还可以防治棉花黄萎病和辣椒疫病。
⑵ 五种核苷酸指的是什么
脱氧核糖核苷酸由脱氧核糖。甲碱,磷酸盐组合物。
在转录.tRNA上每三个碱基的,也就是说,一个反密码子的氨基酸确定的。
在脱氧核糖核苷酸的上数:碱:氨基酸= 3:3:1
指嘌呤和嘧啶碱基的衍生物,以及核酸,核苷,核苷酸成分。 DNA和RNA是主要的碱是稍有不同,但重要的区别在于:在RNA的主要嘧啶碱基胸腺嘧啶的DNA是罕见的;相反,在主嘧啶碱基尿嘧啶的RNA和DNA中是罕见的。
除了主基地,核酸含量,也有一些少数的稀有碱基。结构性各种珍稀基地,主基地的主要甲基衍生物。 tRNA的基地往往含有一些含10%以上的珍稀,罕见的tRNA基地。嘌呤和嘧啶碱基是近平面分子,相对不溶于水:在紫外区约260纳米有强吸收。
相应对形成DNA,RNA单体以及编码遗传信息的化学结构。该基地的组成包括碱基A,G,T,C,U严格地说,碱基对是一对相互匹配的碱基(即A:T,G:C,A:U相互作用)被连接到一个氢债券。然而,它通常被用于测量DNA和RNA的长度(尽管RNA是单链的)。它还使用一个核苷酸交换,尽管后者是由一个五碳糖,磷酸和碱的组合物。
⑶ 核酸的化学成分是什么
核酸分DNA,RNA,主要成分包括碱基,磷酸,五炭糖
⑷ 6、核酸降解的产物核苷酸及其衍生物的作用有哪些
核酸降解的产物核苷酸及其衍生物的作用有哪些
核算逐步降解的产物:
核酸在生物体内核酸酶、核苷酸酶、核苷酶等的作用下,分解为氨、尿素、尿囊素、尿囊酸、尿酸等终产物,排泄到体外。
知识点延伸:
在核酸的分解过程中,产生的核糖可以沿磷酸戊糖途径代谢,产生的核苷酸及其衍生物几乎参与细胞的所有生化过程。如ATP是生物体内的通用能源;腺苷酸还是几种重要辅酶的组成成分;cAMP和cGMP作为激素作用的第二信使,是生物体内物质代谢的重要调节物质。
⑸ 组成核酸的基本成分有哪些
核酸是生物体内的高分子化合物。它包括脱氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid,DNA)和核糖核酸(ribonucleicacid,RNA)两大类。
DNA和RNA都是由一个一个核苷酸(nucleotide)头尾相连而形成的,由C、H、O、N、P5种元素组成。
单个核苷酸是由含氮有机碱(称碱基)、戊糖(即五碳糖)和磷酸三部分构成的。
碱基(base):构成核苷酸的碱基分为嘌呤(purine)和嘧啶 >(pyrimi-dine)二类。前者主要指腺嘌呤(adenine,A)和鸟嘌呤(guanine,G),DNA和RNA中均含有这二种碱基。后者主要指胞嘧啶(cytosine,C)胸腺嘧啶(thymine,T)和尿嘧啶(uracil,U),胞嘧啶存在于DNA和RNA中,胸腺嘧啶只存在于DNA中,尿嘧啶则只存在于RNA中。
核酸分子中还发现数十种修饰碱基(themodifiedcomponent),又称稀有碱基,(unusualcomponent)。它是指上述五种碱基环上的某一位置被一些化学基类别 DNA RNA
基本单位 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸
核苷酸 腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸 腺嘌呤核苷酸
鸟嘌呤核苷酸
胞嘧啶核苷酸
尿嘧啶核苷酸
碱基 腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
胞嘧啶(C)
胸腺嘧啶(T) 腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
胞嘧啶(C)
尿嘧啶(U)
五碳糖 脱氧核糖 核糖
酸 磷酸 磷酸
团(如甲基化、甲硫基化等)修饰后的衍生物
⑹ 核苷酸的核苷酸衍生物
ADP和ATP是体内参与氧化磷酸化的高能化合物,ATP也是细胞内最丰富的游离核苷酸(如哺乳动物细胞中ATP浓度接近1毫克分子),水解1克分子ATP约释放7000卡能量。
腺苷-3′,5′-磷酸即环腺苷酸,主要存在于动物细胞中,生物体内的激素通过引起细胞内cAMP的含量发生变化,从而调节糖原、脂肪代谢、蛋白质和核酸的生物合成,所以cAMP被称为第二信使。
2′,5′-寡聚腺苷酸,通常由3个腺苷酸通过2′,5-磷酸二酯键联接而成,即pppA⑵p⑸A⑵P⑸A,是干扰素发挥作用的一个媒介,具有抗病毒、抑制DNA合成和细胞生长、调节免疫反应等生物功能。
几个重要的辅酶都是腺苷酸衍生物。ATP 就是其中最重要的一个。此外,NA、NAD和FAD,可通过氢原子的得失参与许多氧化还原反应。辅酶 A行使活化脂肪酸功能,与脂肪酸、萜类和类固醇生物合成有关。
腺苷-3′-磷酸-5′-磷酰硫酸是硫酸根的活化形式,蛋白聚糖的糖组分中硫酸根的来源。甲硫氨酸被腺苷活化得到S-腺苷甲硫氨酸,它在生物体内广泛用作甲基供体。 核苷酸在婴幼儿产品上多用于生产益生元葡萄糖、奶粉类、米粉类等产品。关于核苷酸添加2013年有新的添加标准,只能添加在奶粉类,不可添加在葡萄糖、米粉类。
⑺ 有关核苷酸问题
核苷酸
hegansuan
核苷酸
nucleotide
一类由碱基(主要是嘌呤、嘧啶碱的衍生物)、戊糖(核糖或脱氧核糖)和磷酸连接而成的化合物。也叫核苷磷酸,是构成核酸的基本单位。1983年有人发现一类不含戊糖而含葡萄糖(一种己糖)的“核苷酸”组成的核酸——葡萄糖核酸 (GNA)。核苷酸及其衍生物广泛地参与生物体内各类生物化学反应,如(ATP)和鸟苷三磷酸(GTP)是生命活动广泛需要的能源;环腺苷酸(cAMP)、环鸟苷酸(cGMP)和2′,5′-寡聚腺苷酸是代谢调节信号分子;烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NA)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 (NAD)、黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)和辅酶 A(CoA)是广泛存在的;UDP-葡萄糖、CDP-胆碱等参与糖代谢和磷脂代谢。肌苷酸 (5′-IMP)、鸟苷酸(5′-GMP)是味精的助鲜剂。
组成 组成RNA的核苷酸是核糖核苷酸,构成DNA的是脱氧核糖核苷酸,两者分别由碱基-核糖-磷酸和碱基-脱氧核糖-磷酸依次连接而成。
碱基 核苷酸中的碱基主要有两类,即嘌呤碱和嘧啶碱。以它们为骨架构成的化合物有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶(图1 [5种主要碱基的结构式],结构式中环内的碳原子及与其相连的氢原子通常不表示出来)。腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶是 RNA和DNA共有的三种组分,第四种组分在RNA中为尿嘧啶,在DNA中则为胸腺嘧啶。60年代以来还发现有60~70种少量或极少量存在于核酸分子中的其他碱基,称为修饰碱基。例如-甲基腺嘌呤、7-甲基鸟嘌呤、-乙酰胞嘧啶和5,6-二氢尿嘧啶(图2 [4种修饰碱基结构式])。有的修饰碱基结构非常复杂,叫做高度修饰碱基,如Y碱和Q碱(图3 [Y碱和Q碱的结构式])。
核苷 碱基和核糖或脱氧核糖的第一个碳原子连接而成的糖苷化合物,前者称核糖核苷,后者称脱氧核糖核苷。在两类核苷分子中,由于碱基组分的差别以及戊糖的不同,各有下列4种核苷:[528-01]嘌呤类核苷和嘧啶类核苷结构式中为区别碱基上的编号(1,2,…),糖上碳原子编号常以1′,2′,…表示(图4[几种核苷的结构式])。
核苷酸 核苷的磷酸酯,磷酸基与糖上的羟基连接。因为核糖有 3个羟基,所以核糖核苷酸如腺嘌呤核苷酸(简称腺苷酸┯?种形式(图5 [3种腺苷酸的结构式])。脱氧核糖有两个羟基,因而脱氧核糖核苷酸如腺嘌呤脱氧核糖核苷酸(简称脱氧腺苷酸)只有两种 (图6 [两种脱氧腺苷酸的结构式])。
核苷多磷酸 含两个以上磷酸基的核苷酸。只带一个磷酸基的核苷酸,叫核苷一磷酸,带两个磷酸基的核苷酸叫核苷二磷酸,依此类推。如腺嘌呤核苷酸有腺苷一磷酸(即腺苷酸,AMP)、腺苷二磷酸(ADP)、腺苷三磷酸(ATP)和脱氧腺苷一磷酸(即脱氧腺苷酸,dAMP)、脱氧腺苷二磷酸(dADP)、脱氧腺苷三磷酸(dATP)。天然的核苷多磷酸中,磷酸基多是与戊糖的5′-羟基相连(图7 [几种腺嘌呤核苷多磷酸的结构式])。4 种核苷三磷酸(ATP、GTP、CTP和UTP)、4 种脱氧核苷三磷酸(dATP、dGTPdCTP和dTTP)分别是RNA和DNA生物合成的原料(见、)。
寡核苷酸与多核苷酸 2 ~20个核苷酸连接而成的化合物叫寡核苷酸。20个以上的核苷酸组成的化合物叫多核苷酸。核酸是一种多核苷酸。
生物合成 生物体内核苷酸的合成,有从无到有和“补救”两条不同的途径,但通常以前者为主。从无到有合成途径不是直接由完整的碱基(嘌呤或嘧啶)、核糖、磷酸三者相连而成,而是在磷酸核糖的基础上逐步加上一些来自代谢的小分子化合物,然后将环闭合形成核苷酸前体,进一步加工成核苷酸。在这个合成途径中,嘌呤环和嘧啶环上各个元素的来源,是通过用各种同位素标记的化合物饲喂鸽子,然后分析其排泄物尿酸分子内标记元素的分布情况来确定的(图8 [嘌呤环(上图)和嘧啶环(下图)上各元素的来源])。
嘌呤核苷酸从无到有合成是通过一系列反应从核糖-5-磷酸腺苷三磷酸、谷氨酰胺、甘氨酸、天冬氨酸、二氧化碳和一碳化合物首先合成5′-肌苷酸(IMP),然后再进一步转化为5′-腺苷酸或5′-鸟苷酸(图9 [嘌呤核苷酸生物合成示意图])。
嘧啶核苷酸从无到有的合成包括从二氧化碳、谷氨酰胺和天冬氨酸取得相应于嘧啶环上的各个元素,合成类似于尿嘧啶的乳清酸,然后加上磷酸核糖合成乳苷酸,最后脱羧生成5′-尿苷酸;胞嘧啶核苷酸是在尿嘧啶核苷三磷酸上加上从氨或谷氨酰胺分子内取得的氨基生成胞苷三磷酸,再脱去磷酸基而形成的(图10 [嘧啶核苷酸生物合成示意图])。
补救途径则是直接用现成的嘌呤或嘧啶与核糖、磷酸连接成核苷酸。在有些组织中,当从无到有途径受阻时,即可通过此补救途径合成核苷酸。
脱氧核糖核苷酸由核糖核苷一磷酸磷酸化得到核苷二磷酸,然后还原产生。DNA分子中的脱氧胸苷酸则是由脱氧尿苷酸甲基化得到。由上面得到的核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸经过一系列磷酸化反应生成 RNA生物合成(转录)的活性前体——ATP、GTP、CTP和UTP以及 DNA生物合成(DNA复制)的活性前体——dATP、dGTP、dCTP 和dTTP。
重要的核苷酸衍生物 腺苷酸衍生物 ADP和ATP是体内参与氧化磷酸化的高能化合物,ATP也是细胞内最丰富的游离核苷酸(如哺乳动物细胞中ATP浓度接近1毫克分子),水解1克分子ATP约释放7000卡能量。
腺苷-3′,5′-磷酸即环腺苷酸(cAMP,图11[cAMP的结构式])主要存在于动物细胞中,生物体内的激素通过引起细胞内cAMP的含量发生变化,从而调节糖原、脂肪代谢、蛋白质和核酸的生物合成,所以cAMP被称为第二信使。
2′,5′-寡聚腺苷酸,通常由3个腺苷酸通过2′,5-磷酸二酯键联接而成,即pppA(2)p(5)A(2)P(5)A,是干扰素发挥作用的一个媒介,具有抗病毒、抑制DNA合成和细胞生长、调节免疫反应等生物功能。
几个重要的辅酶都是腺苷酸衍生物。ATP 就是其中最重要的一个。此外,NA、NAD和FAD,可通过氢原子的得失参与许多氧化还原反应。辅酶 A行使活化脂肪酸功能,与脂肪酸、萜类和类固醇生物合成有关 (图12[几种腺苷酸类辅酶的结构式])。
腺苷-3′-磷酸-5′-磷酰硫酸(PAPS,图13 [PAPS的结构式])是硫酸根的活化形式,蛋白聚糖的糖组分中硫酸根的来源。甲硫氨酸被腺苷活化得到S-腺苷甲硫氨酸(SAM,图14 [SAM的结构式]),它在生物体内广泛用作甲基供体。
鸟苷酸衍生物 在某些需能反应中,如蛋白质生物合成的起始和延伸,不能使用ADP和ATP,而要GDP和GTP参与反应。鸟苷-3′,5′-磷酸(cGMP,图15 [cGMP的结构式])也是一个细胞信号分子,在某些情况下,cGMP与cAMP是一对相互制约的化合物,两者一起调节细胞内许多重要反应。鸟苷-3′-二磷酸-5′-二磷酸 (ppGpp)和鸟苷-3′-二磷酸-5′-三磷酸(pppGpp)则与基因表达的调控有关(图16 [ppGpp和pppGpp的结构式])。
胞苷酸衍生物 CDP和CTP也是一类高能化合物。与磷脂类代谢有关的胞苷酸衍生物有CDP-胆碱、CDP-乙醇胺、CDP-二甘油酯等(见)。
尿苷酸衍生物 在糖代谢中起着重要作用,UDP是单糖的活化载体,参与糖与双糖多糖的生物合成,如UDP-半乳糖是乳糖的前体,UDP-葡萄糖是糖原的前体,UDP-N-乙酰葡糖胺与糖蛋白生物合成有关。UDP和 UTP也是一类高能磷酸化合物。
参考书目
G.Zubay,Biochemistry,Addison-Wesley Publishing Co.Inc.,U.S.A.,1983.
祁国荣
⑻ 核苷酸及其衍生物有哪些重要的生理功能
核苷酸及其衍生物有哪些重要的生理功能
核苷酸类化合物具有重要的生物学功能,它们参与了生物体内几乎所有的生物化学反应过程。现概括为以下五个方面:
① 核苷酸是合成生物大分子核糖核酸 (RNA)及脱氧核糖核酸(DNA)的前身物,RNA中主要有四种类型的核苷酸:AMP、GMP、CMP和UMP,这四种类型的核苷酸从头合成前身物是磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质。DNA中主要有四种类型脱氧核苷酸:dAMP、dGMP、dCMP和dTMP,它们是由各自相应的核碳核苷酸在二磷酸水平上还原而 成的。
② 三磷酸腺苷 (ATP)在细胞能量代谢上起着极其重要的作用。物质在氧化时产生的能量一部分贮存在ATP分子的高能磷酸键中。ATP分子分解放能的反应可以与各种需要能量做功的生物学反应互相配合,发挥各种生理功能,如物质的合成代谢、肌肉的收缩、吸收及分泌、体温维持以及生物电活动等。因此可以认为 ATP是能量代谢转化的中心。
③ ATP还可将高能磷酸键转移给UDP、CDP及GDP生成UTP 、CTP及GTP。它们在有些合成代谢中也是能量的直接来源。而且在某些合成反应中,有些核苷酸衍生物还是活化的中间代谢物。例如,UTP参与糖原合成作用以供给能量,并且 UDP还有携带转运葡萄糖的作用。
④ 腺苷酸还是几种重要辅酶,如辅酶Ⅰ(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,(NAD+)、辅酶Ⅱ(磷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,NADP+)、黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)及辅酶A(CoA)的组成成分。NAD+及 FAD是生物氧化体系的重要组成成分,在传递氢原子或电子中有着重要作用。CoA作为有些酶的辅酶成分,参与糖有氧氧化及脂肪酸氧化作用。
⑤ 核苷酸对于许多基本的生物学过程有一定的调节作用。一切生物体的基本成分,对生物的生长、发育、繁殖和遗传都起着主宰作用。如在奶粉作为维持宝宝胃肠道正常功能,减少腹泻和便秘、提高免疫力,少生病的作用。
⑼ 核苷酸与核酸及核苷的区别
1、定义不同
核苷酸:核苷酸(hé gān suān) Nucleotide,一类由嘌呤碱或嘧啶碱、核糖或脱氧核糖以及磷酸三种物质组成的化合物。又称核甙酸。戊糖与有机碱合成核苷,核苷与磷酸合成核苷酸,4种核苷酸组成核酸。
核苷酸主要参与构成核酸,许多单核苷酸也具有多种重要的生物学功能,如与能量代谢有关的三磷酸腺苷(ATP)、脱氢辅酶等。
核酸:核酸是由许多核苷酸聚合成的生物大分子化合物,为生命的最基本物质之一。核酸广泛存在于所有动植物细胞、微生物体内,生物体内的核酸常与蛋白质结合形成核蛋白。
不同的核酸,其化学组成、核苷酸排列顺序等不同。根据化学组成不同,核酸可分为核糖核酸(简称RNA)和脱氧核糖核酸(简称DNA)。
核苷:核苷是含氮碱基与糖组分缩合成的糖苷。原指来自核酸的嘌呤和嘧啶糖苷(见苷),现已扩展至其他天然和合成的杂环碱基核糖苷,也包括糖上的C1连接到杂环碱的氧原子或碳原子上的化合物。
由碱基和五碳糖(核糖或脱氧核糖)连接而成,即嘌呤的N-9或嘧啶的N-1与核糖或脱氧核糖的C-1通过β糖苷键连接而成的化合物,包括核糖核苷和脱氧核糖核苷两类。
2、作用不同
核苷酸:核苷酸类化合物具有重要的生物学功能,它们参与了生物体内几乎所有的生物化学反应过程。核苷酸是合成生物大分子核糖核酸(RNA)及脱氧核糖核酸(DNA)的前身物。
三磷酸腺苷 (ATP)在细胞能量代谢上起着极其重要的作用。物质在氧化时产生的能量一部分贮存在ATP分子的高能磷酸键中。 ATP还可将高能磷酸键转移给UDP、CDP及GDP生成UTP 、CTP及GTP。它们在有些合成代谢中也是能量的直接来源。
腺苷酸还是几种重要辅酶,如辅酶Ⅰ(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,(NAD+)、辅酶Ⅱ(磷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,NADP+)、黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)及辅酶A(CoA)的组成成分。
核苷酸对于许多基本的生物学过程有一定的调节作用。一切生物体的基本成分,对生物的生长、发育、繁殖和遗传都起着主宰作用。如在奶粉作为维持宝宝胃肠道正常功能,减少腹泻和便秘、提高免疫力,少生病的作用。
核酸:核酸在实践应用方面有极重要的作用,现已发现近2000种遗传性疾病都和DNA结构有关。如人类镰刀形红血细胞贫血症是由于患者的血红蛋白分子中一个氨基酸的遗传密码发生了改变,白化病患者则是DNA分子上缺乏产生促黑色素生成的酪氨酸酶的基因所致。
肿瘤的发生、病毒的感染、射线对机体的作用等都与核酸有关。70年代以来兴起的遗传工程,使人们可用人工方法改组DNA,从而有可能创造出新型的生物品种。如应用遗传工程方法已能使大肠杆菌产生胰岛素、干扰素等珍贵的生化药物。
核苷:核苷是核酸的主要组分。有些核苷及其衍生物具有显着的生理功能,如次黄嘌呤核苷(肌苷)可治疗急性和慢性肝炎及风湿性心脏病,并有增加白血球等功效
。5-氟尿嘧啶脱氧核苷能抗肿瘤,毒性比5-氟尿嘧啶低,对肝癌、胃癌、直肠癌、卵巢癌、膀胱癌有一定疗效。胞嘧啶阿拉伯糖苷对缓解白血病有显着效果。5′-脱氧-5′-碘尿嘧啶核苷是治疗病毒性角膜炎的特效药。
3、组成不同
核苷酸:单个核苷酸是由含氮有机碱(称碱基)、戊糖(即五碳糖)和磷酸三部分构成的。
核酸:核酸是生物体内的高分子化合物。它包括脱氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid,DNA)和核糖核酸(ribonucleicacid,RNA)两大类。
核酸完全水解产生嘌呤和嘧啶等碱性物质、戊糖(核糖或脱氧核糖)和磷酸的混合物。核酸部分水解则产生核酸和核苷酸。每个核苷分子含一分子碱基和一分子戊糖,一分子核苷酸部分水解后除产生核苷外,还有一分子磷酸。
核苷:常见的核苷有:尿嘧啶核苷(尿嘧啶-1-β-D-呋喃核糖核苷)(见结构式a)、腺嘌呤核苷(腺嘌呤-9-β-D-呋喃核糖核苷)(b)、胞嘧啶核苷(胞嘧啶-1-β-D-呋喃核糖核苷)(c)、鸟嘌呤核苷(鸟嘌呤-9-β-D-呋喃核糖核苷)(d)、
胸腺嘧啶核苷(胸腺嘧啶-1-β-D-2′-脱氧呋喃核糖核苷)(e)。此外,核糖和脱氧核糖可与稀有碱基结合成相应的稀有核苷;还有碳-碳键连结在一起的假尿嘧啶核苷(f)。
⑽ 核苷酸及其衍生物生物学功能
核苷酸的作用
来于生物的几乎所有的食品都含有微量的核苷酸以及其结合物聚核苷酸、DNA、RNA等核酸。摄取后可作为在体内有效合成RNA、DNA的材料利用。
1 定义
一类由嘌呤碱或嘧啶碱基、核糖或脱氧核糖以及磷酸三种物质组成的化合物。又称核甙酸。五碳糖与有机碱合成核苷,核苷与磷酸合成核苷酸,4种核苷酸组成核酸。核苷酸主要参与构成核酸,许多单核苷酸也具有多种重要的生物学功能,如与能量代谢有关的三磷酸腺苷(ATP)、脱氢辅酶等。某些核苷酸的类似物能干扰核苷酸代谢,可作为抗癌药物。根据糖的不同,核苷酸有核糖核苷酸及脱氧核苷酸两类。根据碱基的不同,又有腺嘌呤核苷酸(腺苷酸,AMP)、鸟嘌呤核苷酸(鸟苷酸,GMP)、胞嘧啶核苷酸(胞苷酸, CMP)、尿嘧啶核苷酸(尿苷酸,UMP)、胸腺嘧啶核苷酸(胸苷酸,TMP)及次黄嘌呤核苷酸(肌苷酸,IMP)等。核苷酸中的磷酸又有一分子、两分子及三分子几种形式。此外,核苷酸分子内部还可脱水缩合成为环核苷酸。
2合成
核苷酸是核糖核酸及脱氧核糖核酸的基本组成单位,是体内合成核酸的前身物。核苷酸随着核酸分布于生物体内各器官、组织、细胞的核及胞质中,并作为核酸的组成成分参与生物的遗传、发育、生长等基本生命活动。生物体内还有相当数量以游离形式存在的核苷酸。三磷酸腺苷在细胞能量代谢中起着主要的作用。体内的能量释放及吸收主要是以产生及消耗三磷酸腺苷来体现的。此外,三磷酸尿苷、三磷酸胞苷及三磷酸鸟苷也是有些物质合成代谢中能量的来源。腺苷酸还是某些辅酶,如辅酶Ⅰ、Ⅱ及辅酶A等的组成成分。
在生物体内,核苷酸可由一些简单的化合物合成。这些合成原料有天门冬氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、一碳单位及 CO2等。嘌呤核苷酸在体内分解代谢可产生尿酸,嘧啶核苷酸分解生成CO2、β-丙氨酸及β-氨基异丁酸等。嘌呤核苷酸及嘧啶核苷酸的代谢紊乱可引起临床症状(见嘌呤代谢紊乱、嘧啶代谢紊乱)。
核苷酸类化合物也有作为药物用于临床治疗者,例如肿瘤化学治疗中常用的5-氟尿嘧啶及6-巯基嘌呤等。
有些核苷酸分子中只有一个磷酸基,所以可称为一磷酸核苷(NMP)。5'-核苷酸的磷酸基还可进一步磷酸化生成二磷酸核苷(NDP)及三磷酸核苷(NTP),其中磷酸之间是以高能键相连。脱氧核苷酸的情况也是如此。
体内还有一类环化核苷酸,即单核苷酸中磷酸部分与核糖中第三位和第五位碳原子同时脱水缩合形成一个环状二酯、即3',5'-环化核苷酸,重要的有3',5'-环腺苷酸(cAMP)和3',5'-环鸟苷酸(cGMP)。
3分布
核苷酸是核酸的基本结构单位,人体内的核苷酸主要有机体细胞自身合成。核苷酸在体内的分布广泛。细胞中主要以5′-核苷酸形式存在。细胞中核糖核苷酸的浓度远远超过脱氧核糖核苷酸。不同类型细胞中的各种核苷酸含量差异很大,同一细胞中,各种核苷酸含量也有差异,核苷酸总量变化不大。
4功能
核苷酸类化合物具有重要的生物学功能,它们参与了生物体内几乎所有的生物化学反应过程。现概括为以下五个方面:
① 核苷酸是合成生物大分子核糖核酸
(RNA)及脱氧核糖核酸(DNA)的前身物,RNA中主要有四种类型的核苷酸:AMP、GMP、CMP和UMP,这四种类型的核苷酸从头合成前身物是磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质。DNA中主要有四种类型脱氧核苷酸:dAMP、dGMP、dCMP和dTMP,它们是由各自相应的核碳核苷酸在二磷酸水平上还原而[1]成的。
② 三磷酸腺苷 (ATP)在细胞能量代谢上起着极其重要的作用。物质在氧化时产生的能量一部分贮存在ATP分子的高能磷酸键中。ATP分子分解放能的反应可以与各种需要能量做功的生物学反应互相配合,发挥各种生理功能,如物质的合成代谢、肌肉的收缩、吸收及分泌、体温维持以及生物电活动等。因此可以认为
ATP是能量代谢转化的中心。
③ ATP还可将高能磷酸键转移给UDP、CDP及GDP生成UTP
、CTP及GTP。它们在有些合成代谢中也是能量的直接来源。而且在某些合成反应中,有些核苷酸衍生物还是活化的中间代谢物。例如,UTP参与糖原合成作用以供给能量,并且
UDP还有携带转运葡萄糖的作用。
④
腺苷酸还是几种重要辅酶,如辅酶Ⅰ(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,(NAD+)、辅酶Ⅱ(磷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,NADP+)、黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)及辅酶A(CoA)的组成成分。NAD+及
FAD是生物氧化体系的重要组成成分,在传递氢原子或电子中有着重要作用。CoA作为有些酶的辅酶成分,参与糖有氧氧化及脂肪酸氧化作用。
⑤ 环核苷酸对于许多基本的生物学过程有一定的调节作用。
5代谢
可从合成代谢、分解代谢及代谢调节三个方面讨论。
合成代谢
嘌呤核苷酸主要由一些简单的化合物合成而来,这些前身物有天门冬氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、CO2及一碳单位(甲酰基及次甲基,由四氢叶酸携带)等。它们通过11步酶促反应先合成次黄嘌呤核苷酸(又称肌苷酸)。随后,肌苷酸又在不同部位氨基化而转变生成腺苷酸及鸟苷酸。合成途径的第一步是5-磷酸核糖在酶催化下,活化生成1-焦磷酸-5-磷酸核糖(PRPP),这是一个重要的反应。嘌呤核苷酸的从头合成主要是在肝脏中进行,其次是在小肠粘膜及胸腺中进行。
嘌呤核苷酸降解可产生嘌呤碱,嘌呤碱最终分解为尿酸,其中部分分解产物可被重新利用再合成嘌呤核苷酸,这称为回收合成代谢途径,可在骨髓及脾脏等组织中进行。嘌呤核苷酸降解产生的腺嘌呤、鸟嘌呤及次黄嘌呤在磷酸核糖转移酶的催化下,接受3'-焦磷酸-5-磷酸核糖(PRPP)分子中的磷酸核糖,生成相应的嘌呤核苷酸。此合成途径也具有一定意义。
嘧啶核苷酸的从头合成主要也在肝脏中进行。合成原料为氨基甲酰磷酸及天门冬氨酸等。氨基甲酰磷酸及天门冬氨酸经过数步酶促反应生成尿苷酸,尿苷酸转变为三磷酸尿苷后,从谷氨酰胺接受氨基生成三磷酸胞苷。
上述体内合成的嘌呤及嘧啶核苷酸均系一磷酸核苷。它们均可在磷酸激酶的催化下,接受
ATP提供的磷酸基,进一步转变为二磷酸核苷及三磷酸核苷。
体内还有一类脱氧核糖核苷酸。它们是dAMP、dGMP、dCMP及dTMP。它们组成中的脱氧核糖并非先生成而后组合到核苷酸分子中去,而是通过业已合成的核糖核苷酸的还原作用而生成的。此还原作用发生于二磷酸核苷分子水平上,dADP、dGDP、dCDP及dUDP均可由此而来,但dTMP则不同,它是由dUMP经甲基化作用而生成的。
分解代谢
嘌呤核苷酸在体内进行分解代谢,经脱氨基作用生成次黄嘌呤及黄嘌呤,再在黄嘌呤氧代酶催化下,经过氧化作用,最终生成尿酸。尿酸可随尿排出体外,正常人每日尿酸排出量为0.6g。嘧啶核苷酸在体内的分解产物为CO2,β-丙氨酸及β-氨基异丁酸等。
代谢调节
核苷酸在体内的合成受到反馈性的调节作用。嘌呤核苷酸合成的终产物是AMP及GMP,它们可以反馈性地抑制由
IMP转变为AMP及GMP的反应。它们可与 IMP一齐反馈性地抑制合成途径的起始反应PRPP的生成。嘧啶核苷酸合成的产物
CTP也可反馈性地抑制嘧啶合成的起始反应。
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