生物化学核苷酸代谢课件

第 八 章,核 苷 酸 代 谢,Metabolism of Nucleotides,嘌呤核苷酸的代谢 合成代谢 分解代谢 抗代谢物 嘧啶核苷酸的代谢 合成代谢 分解代谢 抗代谢物,食物核酸的消化与吸收,嘌呤(purine),腺嘌呤(adenine, A),鸟嘌呤(guanine, G),碱 基,嘧啶(pyrimidine),胞嘧啶(cytosine, C),尿嘧啶(uracil, U),胸腺嘧啶(thymine, T),戊 糖,H,核苷(ribonucleoside)的形成,碱基 和 核糖 糖苷键 核苷 碱基 和 脱氧核糖 糖苷键 脱氧核苷,1,胞苷,5-核苷酸,核苷酸(ribonucleotide)的形成,核苷 和 磷酸 磷酸酯键 核苷酸。 脱氧核苷 和 磷酸 磷酸酯键 脱氧核苷酸,胞嘧啶核苷酸（CMP）,1,AMP,核苷酸的生物功用,1.作为核酸合成的原料,（最主要的功能）。 2.体内能量的利用形式。ATP 是主要的，GTP也可。 3.参与代谢和生理调节。cAMP、cGMP是第二信使。 4.组成辅酶（NAD、FAD、 辅酶A） 5.活化中间代谢物（UDPG、CDP-胆碱、 CDP-乙醇胺 、 CDP-甘油、SAM）,第一节 嘌呤核苷酸的代谢,Metabolism of Purine Nucleotides,嘌呤核苷酸的结构,6,6,6,2,一、嘌呤核苷酸的合成代谢,从头合成途径 (de novo synthesis pathway) 补救合成途径 (salvage synthesis pathway),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。,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， 而脑、骨髓则无法进行此合成途径。,（一）嘌呤核苷酸的从头合成,定义,合成部位,嘌呤碱基合成的元素来源,1. IMP的合成,2. AMP和GMP的生成,过程,R-5-P （5-磷酸核糖）,PP-1-R-5-P （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）,1. IMP的合成过程, 磷酸核糖酰胺转移酶 GAR合成酶 转甲酰基酶 FGAM合成酶 AIR合成酶,N5,N10-甲炔-FH4,FH4,N10-甲酰-FH4,FH4,IMP生成总反应过程,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,2、AMP和GMP的生成,ATP、GTP的生成,激酶的作用下经过两次磷酸化反应,1.嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步 合成嘌呤环的。 2.IMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键 3.AMP、GMP的合成又需1个ATP。,嘌呤核苷酸从头合成特点,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途径,定义,部位,脑、骨髓,腺嘌呤磷酸核糖转移酶 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) 腺苷激酶(adenosine kinase),参与补救合成的酶,补救合成过程,补救合成的生理意义,补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。 体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。,（三）嘌呤核苷酸的相互转变,（四） 脱氧核糖核苷酸的生成： 由相应的核糖核苷酸直接还原。,在二磷酸核苷（NDP）水平上进行 （N代表A、G、U、C等碱基）,脱氧核苷酸的生成,（五） 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。,肿瘤细胞的核酸和蛋白质合成旺盛，因此抗代谢物具有抗肿瘤的作用。,主要以竞争性抑制或“以假乱真”的方式，干扰或阻断嘌呤核苷酸的合成，进而阻止核酸及蛋白质的生物合成。,主要的抗代谢物,次黄嘌呤 (H),6-巯基嘌呤 (6-MP),6-巯基嘌呤的结构,目 录,6-MP,6-MP 生成6MP 核苷酸 这种形式可抑制IMP转变为AMP 及GMP。,还可反馈抑制PRPP酰胺转移酶，从而干扰磷酸核糖胺的形成，阻断嘌呤核苷酸的从头合成。,6-MP通过竞争性抑制，影响次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶，阻止补救合成。,氨蝶呤和甲氨蝶呤,是叶酸类似物，能竞争性抑制二氢叶酸还原酶，使叶酸不能还原成二氢叶酸和四氢叶酸。 由此，嘌呤分子中 来自一碳单位的C2及C8均得不到供应，抑制了嘌呤核苷酸的合成。 临床上甲氨蝶呤用于白血病等癌瘤的治疗。,杂氮丝氨酸 与谷氨酰胺结构相似，干扰谷氨酰胺在嘌呤核苷酸合成中的作用，抑制嘌呤核苷酸的合成。,二、嘌呤核苷酸的分解代谢,嘌呤碱基： 可以参加核苷酸的补救合成。 也可以进一步水解，最终分解为尿酸，随尿排出体外,部位： 肝、小肠、肾,嘌呤碱的最终 代谢产物,AMP,GMP,H （次黄嘌呤）,G （鸟嘌呤）,X （黄嘌呤）,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤氧化酶,尿酸是人体嘌呤分解代谢的终产物。正常血浆中尿酸的含量约为2-6mg%。尿酸的水溶性较差。,痛风症患者血中的尿酸含量升高，当超过8mg%时，尿酸盐晶体即可沉积于关节、软组织、软骨及肾等处，而导致关节炎、尿路结石及肾疾病，多见于成年男性。,此外：进食高嘌呤饮食 体内核酸大量分解（白血病、恶性肿瘤） 肾疾病时尿酸排泄障碍。,痛风症的治疗机制,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,第二节 嘧啶核苷酸的代谢,Metabolism of Pyrimidine Nucleotides,嘧啶核苷酸的结构,从头合成途径 补救合成途径,一、嘧啶核苷酸的合成代谢,（一）嘧啶核苷酸的从头合成,主要是肝细胞胞液,嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、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。,定义:,合成部位:,特点: 先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连。 （与嘌呤核苷酸合成的不同点）,嘧啶合成的元素来源,合成过程,1. 尿嘧啶核苷酸的合成,2. 胞嘧啶核苷酸的合成,UDP,UTP,3. dTMP或TMP的生成,dUMP,脱氧胸苷一磷酸 dTMP,从头合成的调节,ATP + CO2+ 谷氨酰胺,氨基甲酰磷酸,UMP,氨甲酰天冬氨酸,UTP,CTP,天冬氨酸,嘌呤核苷酸,ATP + 5-磷酸核糖,嘧啶核苷酸,PRPP,（二） 嘧啶核苷酸的补救合成,（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物,嘧啶类似物,胸腺嘧啶(T),5-氟尿嘧啶(5-FU),某些