核苷酸代谢PPT精品医学课件

1 2 第 八章 核 苷 酸 代 谢 Metabolism of Nucleotides 3 核苷酸是核酸的基本组成单位 核苷酸 O 戊糖 磷酸 戊糖 碱基 l 作为核酸合成的原料 l 体内能量的利用形式： ATP, GTP l 活性物质的转运体 : SAM l 组成辅酶 :NAD+, FAD l 作为信号分子 : cAMP 4 一、核苷酸的生物功能 5 二、体内核苷酸来源 自身合成（主要途径） 食物（次要） 核苷酸不属于营养必需物质。 一般情况下无需补充核苷酸。 6 一般情况下无需补充核苷酸。 例外： 乳清酸尿症： 病因： 乳清酸磷酸核糖转移酶和乳清酸核苷酸脱羧酶缺乏。 乳清酸不能转为尿苷酸，不能合成尿嘧啶核苷酸。 表现： 尿中排出大量乳清酸、生长迟缓和重度贫血。 治疗： 补充尿嘧啶核苷，每日 1-1.5克。 7 单核苷酸、寡核苷酸 胰核酸酶（核糖核酸酶，脱氧核糖核酸酶） （磷酸二酯酶） 肠胰核苷酸酶 （磷酸单酯酶） 磷酸 核苷 碱基 戊糖（或磷酸戊糖） 核苷酶 （水解或磷酸解） 食物核蛋白 蛋白质 核酸（核酸（ RNA及及 DNA） 胃酸 小肠 （肠吸收，绝大部分又分解） 绝大部分排出体外 核苷酸的合成代谢 : 从头合成 、补救合成 嘌呤核苷酸的合成 嘧啶核苷酸的合成 核苷酸的 抗代谢物 及临床应用 核苷酸的分解代谢 嘌呤核苷酸的分解代谢 嘧啶核苷酸的分解代谢 8 9 第一节 核苷酸的合成代谢 嘌呤 核苷酸 嘧啶 核苷酸 嘌呤核苷酸的结构 10 GMPAMP 11 从头合成途径 补救合成途径 掌握：途径的名称，部位，原料，关键酶， 抗代谢药物。 12 嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用 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 苷酸的途径。 （一）嘌呤核苷酸的从头合成 （ de novo ） 1.定义 13 肝 (细胞液） 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，而 脑、骨髓 则 无法进行此合成途径。 2.合成部位 14 3 合成原料 天冬氨酸、 谷氨酰胺 、甘氨酸、一碳单位、 CO2、磷酸核糖。 1 2 3 4 56 7 8 9 甘氨酸中间站 两侧挂一碳 天上冒气 地上长谷氨 左上伸出天冬氨 15 4.从头合成过程 （ 1 ） IMP（次黄嘌呤核苷酸）的合成 （ 2 ） AMP和 GMP的生成 （ 3 ） ATP和 GTP的生成 “先甜后苦 ” 16 R-5-P （ 5-磷酸核糖） ATPAMP PRPP合成酶 PRPP （磷酸核糖焦磷酸） 在谷氨酰胺、甘氨酸、一 碳单位、二氧化碳及天冬 氨酸的逐步参与下 IMP H2N-1-R-5-P （ 5-磷酸核糖胺） 谷氨酰胺 谷氨酸 酰胺转移酶 次黄嘌呤核苷酸 共计 11步反应 17 腺苷酸代琥珀酸 合成酶 腺苷酸代琥珀酸裂解酶 IMP脱氢酶 GMP合成酶 18 AMP ADP ATP ADPATP 腺苷激酶 ADPATP 激酶 GMP GDP GTP ADPATP 鸟苷激酶 ADPATP 激酶 （ 3 ） ATP和 GTP的生成 19 （ 1） 嘌呤核苷酸是在 磷酸核糖 分子上 逐步加原 子合成的。 （ 2）合成需要消耗大量的能量。 IMP的合成需 5 个 ATP， 6个高能磷酸键。 AMP或 GMP的合成又 需 1个 ATP 20 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。 1.定义 21 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 2.参与补救合成的酶 22 腺嘌呤 + PRPP AMP + PPiAPRT 次黄嘌呤 + PRPP IMP + PPiHGPRT 鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi 3.合成过程 腺嘌呤核苷 腺苷激酶 ATP ADP AMP l 补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消 耗。 l 体内某些组织器官，如 脑、骨髓 等只能进行补救合 成。 l 自毁容貌征（ Lesch-Nyhan): HGPRT缺乏 23 24 （三） 嘌呤核苷酸的抗代谢物 嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些 嘌呤、氨基酸 或 叶酸 等的类似物。 嘌呤类似物 氨基酸类似物 叶酸类似物 6-巯基嘌呤 6-巯基鸟嘌呤 8-氮杂鸟嘌呤等 氮杂丝氨酸 等 氨蝶呤 氨甲蝶呤 等 25 次黄嘌呤 (H) 6-巯基嘌呤 (6-MP) 6-巯基嘌呤的结构 26 PRPP 谷氨酰胺 （ Gln） = PRA IMP AMP/GMP = 鸟嘌呤 /次黄嘌呤 6-MP 6-MP 6-MP 6-巯基嘌呤对嘌呤核苷酸的从头合成途 径和补救合成途径的抑制 HGPRT 27 甲氨蝶呤（ MTX）抑制嘌呤核苷 酸的从头合成途径 做为 叶酸 的类似物，竞争抑制四氢叶酸的生成 ，抑制一碳单位参与的嘌呤从头合成途径。 28 氮杂丝氨酸抑制嘌呤核苷酸的从 头合成途径 氮杂丝氨酸为 谷氨酰胺 的类似物，抑制嘌呤从 头合成中谷氨酰胺参与的反应 29 l从头合成途径 l补救合成途径 30 31 嘧啶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，合成嘧啶 核苷酸的途径。 1.定义 32 2. 部位： 胞液（主要肝 ） 3. 原料： 天冬氨酸、谷氨酰胺、 CO2 关键酶： 氨基甲酰磷酸合成酶 33 CPS-I CPS-II 肝细胞线粒体 氨 N-乙酰谷氨酸 谷氨酰胺 无 分布 氮源 变构激活剂 功能 尿素合成 嘧啶合成 胞液 （所有细胞） 氨基甲酰磷酸合成酶 I、 II的区别 34 4.嘧啶合成的元素来源 氨基甲 酰磷酸 天冬氨酸 35 5.合成过程 （ 1 ）尿嘧啶核苷酸的合成 谷氨酰胺 + HCO3- 氨基甲酰磷酸合 成酶 II 2ATP 2ADP+Pi 谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸 “先苦后甜 ” UMP PRPP乳清酸 36 （ 2 ）胞嘧啶核苷酸的合成 ATP ADP 尿苷酸激酶 二磷酸核苷激酶 ATP ADP CTP合成酶 谷氨酰胺 ATP 谷氨酸 ADP+Pi UMP UDP UTP CTP 37 尿嘧啶 + PRPP UMP + PPi嘧啶磷酸核糖转移酶 尿嘧啶核苷 + ATP 尿苷激酶 UMP +ADP 胸腺嘧啶核苷 + ATP 胸苷激酶 TMP +ADP 38 （ 四）脱氧核糖核苷酸的生成 ADP GDP UDP CDP 核糖核苷酸还原酶 dADP(dGDP, dUDP, dCDP) 特点：在核苷二磷酸水平上进行 39 TMP合酶 N5, N10-甲烯 FH4 FH2 dUMP dTMP UDP dUDP dUTP dUMP dADP (dGDP, dCDP) dATP (dGTP, dCTP) 激酶 dTDP dTTP dCMP NH3 40 嘧啶类似物抑制胸苷酸合酶 5-氟尿嘧啶 (5-FU) 41 5-氟尿嘧啶 (5-FU) FdUMP 抑制 DNA合成 FUTP 参入 RNA 破坏 RNA的结构和功 能 胸苷酸合酶 dUMP dTMP 42 改变了核糖结构的核苷类似物 CDP dCDP 正常核苷酸 抑制 DNA 合成 43 UMP UTP CTP CDP dCDP UDP dUDP dUMP dTMP 阿糖胞苷 氨甲碟呤 5 FU 嘧啶核苷的抗代谢物 44 第二节 核苷酸的分解代谢 45 核苷酸 核苷核苷酸酶 Pi 核苷磷酸化酶 碱基1-磷酸核糖 46 嘌呤碱的最终 代谢产物 AMP GMP H （次黄嘌呤） G X （黄嘌呤） 黄嘌呤氧化酶 黄嘌呤 氧化酶 47 痛风 血尿酸 8mg/dl 结晶 沉积组织 痛风 48 痛风 HGPRT 活性部分 缺失 嘌呤核苷酸补 救合成下降 嘌呤碱 堆积 PRPP 增加 尿酸盐晶体沉积 痛风形成机制 增强从头合成途径 血尿酸增高 49 鸟嘌呤 次黄嘌呤 黄嘌呤 尿酸 黄嘌呤氧化酶 黄嘌呤氧化酶 别嘌呤醇 痛风的治疗 PRPP 别嘌呤核苷酸 抑制嘌呤核苷 酸的从头合成 50 嘧啶碱 1-磷酸核糖 嘧啶核苷酸 核苷 核苷酸酶 PPi 核苷磷酸化酶 51 胞嘧啶 NH3 尿嘧啶 二氢尿嘧啶 H2O CO2 + NH3-丙氨酸 胸腺嘧啶 -脲基异丁酸 -氨基异丁酸 H2O 丙二酸单酰 CoA 乙酰 CoA TAC 肝 尿素 甲基丙二酸单酰 CoA 琥珀酰 CoA TAC 糖异生 52 复习题 1.体内嘌呤碱合成的原料有哪些？ 2. 体内嘧啶碱合成的原料有哪些？ 3.脱氧核苷酸一般是在哪一级水平上进行的？