第十二章核苷酸代谢

第 十二 章核 苷 酸 代 谢第二篇 物质代谢与能量转换目的要求1.掌握 要求深刻理解和记忆并能灵活运用2.熟悉：要求理解并记住基本概念和特点嘌呤分解的终产物及特点嘧啶分解的产物及特点核糖的来源与 5 磷酸核糖焦磷酸的生成嘌呤核苷酸从头合成的概念、合成的原料与合成部位、从头合 成的主要过程及特点嘧啶核苷酸从头合成的概念、合成的原料与进行部位、合成的大致过程及特点核糖核苷二磷酸还原生成脱氧核苷酸的概况dTMP由 dUMP甲基化而生成的简要过程3.了解：要求理解，一般不强调记住核酸的消化与吸收核酸的分解概况，单核苷酸的分解概况核酸分解途径及主要产物嘌呤分解的基本过程痛风发生的生化机理嘧啶分解的基本过程嘌呤核苷酸补救合成途径的概念，合成的过程及生理意义嘧啶核苷酸的补救合成途径第一节 核酸的消化与吸收食物核蛋白蛋白质 核酸（ RNA及 DNA）胃酸核苷酸胰核酸酶核苷 磷酸胰、肠核苷酸酶碱基 戊糖 (磷酸戊糖）核苷酶、核苷磷酸化酶水解或磷酸解（磷酸单酯酶）脱氧核糖核酸酶核糖核酸酶（ 磷酸二酯酶 ）核酸与核苷酸的分解核酸DNA、 RNA 单核苷酸磷酸 核苷PiP-1- 核糖P-1- 脱氧核糖嘌呤嘧啶核糖 嘌呤嘧啶核酸酶（磷酸二酯酶）核苷酸酶核苷水解酶核苷磷酸化酶（核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶）是核酸内切酶非特异性核苷酸酶（占多数） 对一切核苷酸都能水解特异性核苷酸酶对磷酸的位置有严格选择性H2O核酸的分解单核苷酸的分解第二节 核酸的分解代谢H2O腺苷脱氨酶 核苷磷酸化酶Pi 磷酸核糖NH3黄嘌呤黄嘌呤氧化酶H2O， O2H2O2尿酸黄嘌呤氧化酶H2O， O2H2O2Pi 磷酸核糖鸟嘌呤脱氨酶H2O NH3腺苷嘌呤核苷酸的分解代谢次黄嘌呤核苷次黄嘌呤次黄嘌呤鸟苷核苷磷酸化酶鸟嘌呤人和其它灵长类动物嘌呤碱的最终代谢产物人和小鼠体内只有 腺嘌呤核苷脱氨酶 ，因此腺嘌呤核苷只有在此酶的的作用下脱去氨基成 次黄嘌呤核苷 ，再在核苷磷酸化酶作用下生成 次黄嘌呤其他动物（猿、鸟类及某些爬虫类）体内有 腺嘌呤脱氨酶 ，故腺嘌呤核苷不必要先脱氨基生成次黄嘌呤核苷人体内有 鸟嘌呤脱氨酶 ，故鸟嘌呤核苷先经核苷磷酸化酶催化生成鸟嘌呤，再在鸟嘌呤脱氨酶催化下生成 鸟嘌呤尿酸氧化酶2H20+O2H202+CO2尿囊素尿囊酸CHO2尿素4NH3+2CO2COOH尿囊素酶H20尿囊酸酶H20尿酸 是人、其他灵长目和其他排尿酸动物（鸟类、陆地爬行类、昆虫类）嘌呤分解代谢的最终产物 尿囊素 是除人和猿以外其他哺乳动物嘌呤分解代谢的终产物尿囊酸 是某些硬骨鱼嘌呤分解的终产物尿素 是多数鱼类及两栖类动物嘌呤分解的排泄物氨和 CO2是某些低等动物嘌呤分解的排泄物脲酶2H20其他大多数生物，嘌呤分解产生的尿酸还可以进一步分解 嘌呤核苷酸分解代谢特点 :1、环打不破 ;2、最终产物 :尿酸 ;3、嘌呤代谢障碍 :痛风症痛风症发病机理尿酸 呈酸性、水溶性较差，主要以钠盐或钾盐的形式从肾脏排出正常人血浆中尿酸含量 0.12-0.36mmol/L（ 2-6mg%)，男略高于女痛风症 以血中尿酸含量过高为主要特征，多见于男性，当血浆中尿酸含达到（0.48mmol/L(8mg%)尿酸盐沉积于 关节、软骨、软组织和肾脏 ，导致 关节炎、尿路结石及肾脏疾病痛风症治疗机制别嘌呤醇 (7-碳 -8-氮次黄嘌呤 )与次黄嘌呤结构相似通过抑制黄嘌呤氧化酶抑制尿酸的生成别嘌呤醇 可与 PRPP生成别嘌呤醇核苷酸，一方面消耗了 PRPP，另一方面由于和 IMP结构相似，抑制 嘌呤核苷酸从头合成丙磺舒、水杨酸、辛可芬 通过抑制 肾小管对尿酸重吸收 降低尿酸含量嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶核苷酸 嘧啶碱 +磷酸核糖胞嘧啶尿嘧啶产物 NH3、 CO2、 - 丙氨酸胸腺嘧啶 NH3、 CO2、 - 氨基异丁酸 产物胞嘧啶-脲基丙酸-丙氨酸 H2N-CH2-CH2-COOHH2N-CH2-CH-COOHCH2-氨基异丁酸H2O NH3二氢尿嘧啶脱氢酶NADPH+H+NADP+二氢尿嘧啶 -脲基丙酸酶二氢嘧啶酶+H2OH2OCO2、 NH3二氢胸嘧啶脱氢酶NADPH+H+ NADP+二氢胸腺嘧啶酶+H2O-脲基异丁酸-脲基异丁酸酶H2OCO2、 NH3脱氨酶尿嘧啶二氢胸腺嘧啶胸腺嘧啶嘧啶硷的分解代谢 -1H2N-CH2-CH2-COOH-丙氨酸转氨酶OHC-CH2-COOHHOOC-CH2-COSCOACH3-COSCOA丙二酸半醛丙二酰 COA乙酰 COAH2N-CH2-CH-COOH-氨基异丁酸转氨酶CH2OHC-CH-COOH甲基丙二酸半醛 CH2HOOC-CH-COSCOA甲基丙二酰 COA CH2HOOC-CH2-CH2-COSCOA琥珀酰 COA嘧啶硷的分解代谢 -2嘧啶核苷酸分解代谢特点 :1、环被打破2、终产物 :NH3、CO2.一、核糖的来源与 PRPP的生成磷酸核糖焦磷酸激酶又叫 PRPP合成酶磷酸核糖焦磷酸激酶第三节 核苷酸的合成代谢二、嘌呤核苷酸的合成l从头合成途径l补救合成途径 GMPAMP嘌呤核苷酸的从头合成是指利用 磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳 等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的过程肝 是体内 从头合成嘌呤 核苷酸的主要器官，其次是 小肠 和 胸腺脑、骨髓和脾脏 不能从头合成嘌呤核苷酸（一）嘌呤核苷酸的从头合成定义合成部位嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸甘氨酸N5N10=CH-FH4（一碳单位）谷氨酰胺（酰胺基）N10-CHO-FH4（一碳单位）过程1. IMP的合成2. AMP和 GMP的生成磷酸核糖焦磷酸激酶NH21-氨基 -5-磷酸核糖PRA酰胺转移酶GlnH2OGluPPiIMPAMP GMP九步酶促反应然后由 ATP提供能量，在甘氨酸、N5N10 CH=FH4、谷氨酰胺、 CO2、天冬氨酸、 N10 CHOFH4的逐步参与下经过 9步酶促反应 生成 IMPIMP生成反应总过程N5N10CH=FH4 FH4转甲酰基酶甘氨酰胺核苷酸合成酶酰胺转移酶酰胺转移酶环化酶IMP生成反应过程 (1)N10 CHOFH4FH4IMP生成反应过程 (2)羧化酶 合成酶转甲酰基酶IMP合成酶ATP ADP+PiIMP生成总反应过程2、 AMP和 GMP的生成 腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶 腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶嘌呤核苷酸从头合成特点嘌呤核苷酸是在 磷酸核糖分子上逐步合成的从头合成嘌呤核苷酸是体内嘌呤核苷酸的主要来源（占 90）从头合成嘌呤核苷酸需消耗大量 氨基酸和 ATP从 5磷酸核糖 开始合成一分子 IMP需 6个 ATP， 7个高能磷酸键， 4个氨基酸， 2个一碳单位AMP或 GMP的合成 又需 1个 GTP或 ATP， 2个氨基酸肝脏是从头合成嘌呤核苷酸最主要的组织器官，其次是小肠粘膜和胸腺，脑、骨髓及脾脏不能从头合成嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸的相互转变IMPAMP腺苷酸代琥珀酸 XMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶NADPH+H+ NADP+ NH3从头合成的调节R-5-PATPPRPP合成酶PRPP酰胺转移酶 PRA IMP腺苷酸代琥珀酸 AMP ADP ATPXMP GMP GDP GTP+_ _ _IMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMP ADP ATPGMP GDP GTPATPGTP_+ +调节方式： 反馈调节 和 交叉调节利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径（二）嘌呤核苷酸的补救合成定义腺嘌呤磷酸核糖转移酶（ APRT)次黄嘌呤 -鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (HGPRT)腺苷激酶 (adenosine kinase)参与补救合成的酶腺嘌呤 + PRPP AMP + PPiAPRT次黄嘌呤 + PRPP IMP + PPiHGPRT鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi合成过