核酸与核苷酸代谢

核酸与核苷酸代 谢 1 核酸 核苷酸 磷酸（ P） 核苷 戊糖（ R） 碱基（ B） 复习： 2 核 糖 脱氧核糖 2 5 4 3 2 1 H OH H H HOCH H OHO OH 2 O OH H HOCH H OH H 1 23 4 5 H H 戊糖： 3 嘌呤： 嘧啶： 腺嘌呤（ A） 鸟嘌呤（ G） 胞嘧啶（ C） 尿嘧啶（ U） 胸腺嘧啶（ T）4 核苷酸： O N N NH2 OOCH2 P O OH HO OH H 1 1 磷酸脱氧胞苷（ dCMP） 由磷酸、戊糖和碱基三种成分构成的化合物 5 第一 节 核酸的消化和吸收 6 食物核蛋白 蛋白质 核酸（ RNA及 DNA）胃酸 单核苷酸 胰核酸酶 核苷 磷酸 胰、肠核苷酸酶 磷酸 戊糖 磷酸酶 磷酸戊糖 含氮碱（嘌呤或嘧啶） 核苷磷酸化酶H3PO4 食物中核酸的消化 7 核苷酸 (nucleotide)是构成核酸 (nucleic acid)的 基本单位，人体所需的核苷酸都是由机体 自身 合成 的。 食物中的核酸或核苷酸类物质基本上不能被人 体利用。 在核酸类物质的 水解产物中，只有 磷 酸 和 戊糖 可被吸收利用。 8 吸收 单核苷酸、核苷、 P、 R、 B均可在小肠吸收。 单核苷酸、核苷吸收进入肠粘膜细胞后可再继 续水解。 吸收后的去向 P、 R可被机体利用 B很少利用、分解后排出。 吸收及吸收后的去向 9 核苷酸类物质在人体具有多方面的生理功用： 作为合成核酸的原料 ：如 ATP， GTP， CTP ， UTP用于合成 RNA， dATP， dGTP， dCTP ， dTTP用于合成 DNA。 作为能量的贮存和供应形式 ：除 ATP之外， 还有 GTP， UTP， CTP等。 参与代谢或生理活动的调节 ：如环核苷酸 cAMP和 cGMP作为激素的第二信使。 核苷酸类物质的生理功用 10 参与构成酶的辅酶或辅基 ：如在 NAD+， NADP+， FAD， FMN， CoA中均含有核苷酸的 成分。 作为代谢中间物的载体 ：如用 UDP携带糖基 ，用 CDP携带胆碱，乙醇胺或甘油二酯，用 腺 苷 携带蛋氨酸（形成 SAM）等。 11 第二 节 核酸的分解代 谢 12 一、核酸的分解 核酸酶： 能使核酸水解的磷酸二酯酶 RNA酶： 水解 RNA的酶 DNA酶： 水解 DNA的酶 核酸内切酶： 能水解核酸分子内部磷酸二酯键 的酶 核酸外切酶： 能切割末端单核苷酸的酶。 13 核苷酸 核苷核苷酸酶 Pi 核苷磷酸化酶 碱基1-磷酸核糖 二、单核苷酸的分解 14 三、嘌呤的分解 嘌呤核苷酸的分解首先是在 核苷酸酶 的催化下 ，脱去磷酸生成嘌呤核苷，然后再在 核苷磷酸 化酶 的催化下分解生成嘌呤碱，最后在 黄嘌呤 氧化酶 的作用下氧化生成 尿酸 (uric acid)，再经 尿液排出体外。 15 嘌呤核苷酸的分解 黄嘌呤 氧化酶 尿酸 核苷酸酶 AMP 腺苷 H2O Pi 核苷酸酶GMP 鸟苷 H2O Pi 腺嘌呤核苷 脱氨酶 次黄苷 H2O NH3 鸟嘌呤 脱氨酶 黄嘌呤 H2O NH3 核苷磷酸化酶 次黄嘌呤 Pi R-1-P 核苷磷酸化酶 鸟嘌呤 Pi R-1-P 16 尿酸 是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的 终产物 。 正常人血浆中尿酸含量约为 0.120.36mmol/L (26mg%) 。 尿酸水溶性较差，当血浆中尿酸含量超过 8mg% 时，即可形成尿酸盐晶体。 17 痛风症 患者由于体内 嘌呤核苷酸分解代谢异常 ，可致血中 尿酸水平升高 ，以 尿酸钠 晶体沉积 于软骨、关节、软组织及肾，导致关节炎、尿 路结石和肾疾病。 临床上常用 别嘌呤醇 （ allopurinol）治疗痛风 症。 18 鸟嘌呤 次黄嘌呤 黄嘌呤氧化酶 黄嘌呤 尿酸 黄嘌呤氧化酶 别嘌呤醇 痛风症的治疗机制 19 别嘌呤醇 的分子结构与 次黄嘌呤 类似，可竞争 性抑制 黄嘌呤氧化酶 的活性，从而减少体内 尿 酸 的生成。 同时， 别嘌呤 与 PRPP(5-磷酸核糖 -1-焦磷酸盐 ) 反应生成的 别嘌呤核苷酸 ，可反馈抑制嘌呤核 苷酸从头合成途径的关键酶。 20 四、嘧啶的分解 嘧啶核苷酸可首先在 核苷酸酶 和 核苷磷酸化酶 的催化下，除去磷酸和核糖，产生的嘧啶碱可 在体内进一步分解代谢。 嘧啶核苷酸 嘧啶核苷 核苷酸酶 PiH2O 嘧啶碱 1-磷酸核糖 核苷磷酸化酶 Pi 21 嘧啶碱的降解过程主要在 肝细胞 中进行。 不同类型的嘧啶碱，其分解代谢的途径和终产 物不同 。 22 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 TCA 肝 尿素 甲基丙二酸单酰 CoA 琥珀酰 CoA TCA 还原 -脲基丙酸 糖异生 23 第三 节 核苷酸的生物合成 24 一、嘌呤核苷酸的合成 从头合成途径 (de novo synthesis pathway) 补救合成途径 (salvage pathway) 25 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 (de novo synthesis)。 这一途径主要见于 肝 ，其次为 小肠 和 胸腺 。 所 有合成反应在 胞液 中进行。 而 脑、骨髓 则无法进 行此合成途径。 1、嘌呤核苷酸的从头合成： 26 嘌呤碱合成的元素来源 CO2 甲酰基 （ N10-CHO FH4 ）甲酰基 （ N10-CHO FH4） 天冬氨酸 谷氨酰胺 （酰胺基） 甘氨酸 27 从头合成途径过程： 1. IMP的合成 2. AMP和 GMP的合成 28 在谷氨酰胺、甘氨酸 、一碳单位、二氧化 碳及天冬氨酸的参与 下，逐步合成 IMP R-5-P （ 5-磷酸核糖） ATP AMP PRPP合成酶 PRPP（ 1-焦磷酸 -5-磷酸核糖 ） 次黄嘌呤核苷酸（ IMP）的合成 29 30 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 腺苷酸（ AMP）与鸟苷酸（ GMP）的合成 31 嘌呤核苷酸是在 磷酸核糖 分子上逐步合成的。 先合成 IMP再转化生成 AMP、 GMP。 嘌呤核苷酸从头合成特点 32 脑、骨髓等组织由于缺乏有关酶类，不能按照 “从头合成 ”的途径合成嘌呤核苷酸，必须依靠 从肝脏等运来的 嘌呤 和 核苷 合成嘌呤核苷酸， 称为 补救合成途径 。 这一途径可在大多数组织细胞中进行。 2、嘌呤核苷酸的补救合成： 33 腺嘌呤 + PRPP AMP + PPiAPRT 次黄嘌呤 + PRPP IMP + PPiHGPRT 鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi 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） 腺嘌呤核苷 腺苷激酶 ATP ADP AMP 腺嘌呤 + 1-磷酸核糖 嘌呤核苷酸的补救合成过程 34 3、 ATP和 GTP的生成： AMP/GMP ADP/GDP 核苷单磷酸激酶 ATP ADP ATP/GTP 核苷二磷酸激酶 ATP ADP dATP/dGTP核苷二磷酸激酶 ATP ADP dADP/dGDP NADPH+H+ NADP+H2O 核糖核苷酸还原酶 合成 RNA 合成 DNA 35 嘌呤核苷酸的相互转变 IMP AMP 腺苷酸代 琥珀酸 XMP GMP NH3 腺苷酸脱氨酶 鸟苷酸还原酶 NADPH+H + NADP + NH 3 36 二、嘧啶核苷酸的合成 从头合成途径 (de novo synthesis pathway) 补救合成途径 (salvage pathway) 37 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。 该合成过程主要在 肝细胞 的 胞液 中进行。 （一）嘧啶核苷酸的从头合成： 38 嘧啶合成的元素来源 氨基甲酰磷酸 Gln CO2 Asp C5 C4 N3 C2 C6 N1 | 39 尿苷酸的合成： 在 氨基甲酰磷酸合成酶 的催化下，以 Gln， CO2， ATP为原料合成 氨基甲酰磷酸 。 1. 从头合成途径的反应过程： Gln + CO2 氨基甲酰磷酸 + Glu 氨基甲酰磷酸合成酶 2ATP 2ADP + Pi 40 两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较 41 UMP的合成过程 42 胞苷酸的合成： CTP Gln+ATP Glu+ADP+Pi CTP合成酶 UMP UDP ATP ADP 核苷单磷 酸激酶 UTP ATP ADP 核苷二磷 酸激酶 合成 RNA 43 嘧啶核苷酸从头合成特点 先合成嘧啶环，后与 R-5-P结合。 先合成 UMP、再转化生成 CTP、 dTMP等 44 尿嘧啶 + PRPP UMP + PPi尿嘧啶磷酸核糖转移酶 ATP 尿苷激酶 Mg2+ UMP 尿嘧啶 + 1-磷酸核糖 尿苷磷酸化酶 尿嘧啶核苷 +Pi （ 2）嘧啶核苷酸的补救合成： 45 三、脱氧核糖核苷酸的合成 46 核糖核苷酸的还原 硫氧化还原蛋白还原酶 (FAD) NADPH + H+NADP+ dNDP + ATP 激酶 dNTP + ADP 氧化型硫氧 化还原蛋白 S S 核糖核苷酸还原酶 SH SH 还原型硫氧 化还原蛋白 NDP dNDP + H2O 二磷酸核糖核苷 二磷酸脱氧核苷 (ADP/GDP/CDP) (dADP/dGDP/dCDP) 47 磷酸酶 CTP CDP H2O Pi 核糖核苷酸还原酶 dCDP NADPH+H+ NADP+H2O N5,N10-CH2-FH4 FH2 dTMP 胸苷酸合酶 dUMP H2O NH3 脱氨酶 dCMP H2O Pi 磷酸酶 核苷二磷酸激酶 dCTP ATP ADP UDP dUDP 磷酸酶 核糖核苷 酸还原酶 核苷单磷酸激酶 dTDP dTTP 核苷二磷 酸激酶 合成 DNA 脱氧胸腺嘧啶核苷酸（ dTMP）的合成 48 习题 一 . 单选题 解析：选 D 1人类排泄的嘌呤分解代谢最终产物是人类排泄的嘌呤分解代