核苷酸代谢生物化学.ppt

第八章核苷酸代谢 BiochemistryDepartmentDepartmentofBasicMedicalSciencesHangzhouNormalUniversityGuyisheng 生物化学多媒体课件试用版 nucleotidemetabolism 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 2 概述 核酸不属于必需营养物质核酸的消化过程核苷酸的生物学功能 核酸合成的原料 最主要功能 能量的利用形式 ATP等 参与代谢与生理调节 cAMP等 辅酶成分 NAD 等 活化中间代谢物 作为载体 如UDPG等 消化 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 3 第一节嘌呤核苷酸代谢 一 嘌呤核苷酸的合成 两种途径 从头合成途径 补救合成途径 重新利用 一 从头合成 denovosysthesis 利用磷酸核糖 氨基酸 一碳单位及CO2等简单物质为原料 经过一系列酶促反应 合成嘌呤核苷酸 嘧啶核苷酸 称为从头合成途径 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 4 元素 原料 来源天冬氨酸 甘氨酸 谷氨酰胺 一碳单位 CO2 5 磷酸核糖器官 肝 为主 小肠 胸腺细胞定位 胞液特点 在5 磷酸核糖的基础上逐步合成合成过程 两阶段基本原料 IMP AMP GMP 原料来源 嘌呤核苷酸合成的原料 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 5 嘌呤核苷酸的从头合成过程 1 IMP的合成5 磷酸核糖5 磷酸核糖 1 焦磷酸PRPP5 磷酸核糖胺IMP 2 AMP和GMP的生成 IMP合成 AMP生成 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 6 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 IMP合成 AMP生成 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 7 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 IMP合成 AMP生成 IMP合成 IMP合成 AMP生成 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 9 从头合成的调节 意义 满足核酸合成时嘌呤核苷酸的需求节省营养物和能量 不 供大于求 调节方式 反馈调节部位 PRPP合成酶 酰胺转移酶等IMP AMP GMP的反馈抑制作用PRPP R 5 P的促进作用交叉调节 嘌呤调节 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 10 二 嘌呤核苷酸的补救合成 补救合成途径 salvagepathway 的概念细胞利用现成的嘌呤碱或嘌呤核苷 重新合成嘌呤核苷酸 称为补救合成特点 过程简单 耗能少1 嘌呤开始的补救合成腺嘌呤磷酸核糖转移酶 APRT 和次黄嘌呤 鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 HGPRT PRPP提供R 5 P 反应式 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 11 AMP合成为例腺苷激酶催化 2 嘌呤核苷开始的补救合成 补救合成的意义 1 节省能量与氨基酸消耗 2 脑 骨髓等重要 缺乏从头合成的酶类 自毁容貌症的患儿 先天性缺乏HGPRT 附 嘌呤核苷酸的相互转变 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 12 三 脱氧核苷酸的生成 二磷酸核苷还原生成 NDP dNDP dNDP dNTP 复杂过程 还原 变构调节 复杂的酶体系 核糖核苷酸还原酶 变构酶 催化 B1 B2两个亚基结合时才有酶活性 NADPH参与硫氧化还原蛋白作为电子载体硫氧化还原蛋白还原酶 FAD 参与核糖核苷酸还原酶的变构调节 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 13 四 嘌呤核苷酸的抗代谢物 三大类 嘌呤 氨基酸或叶酸类似物机制 阻断或干扰嘌呤核苷酸的合成代谢竞争性抑制 以假乱真 方式举例 6 巯基嘌呤 6 MP 等氮杂丝氨酸等氨甲蝶呤 MTX 等 抗代谢物 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 14 二 嘌呤核苷酸的分解代谢 器官 肝 为主 小肠 肾过程 类似于小肠中核苷酸的消化过程代谢终产物 尿酸尿酸与痛风症尿酸水溶性低 尿酸盐结晶别嘌呤醇抑制黄嘌呤氧化酶 尿酸生成 消耗PRPP 抑制从头合成 嘌呤合成 尿酸生成 别嘌呤醇 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 15 第二节嘧啶核苷酸代谢 一 嘧啶核苷酸的合成代谢 一 从头合成途径元素 原料 来源谷氨酰胺 CO2 天冬氨酸 原料来源 还有 5 磷酸核糖 胸腺嘧啶核苷酸还需 一碳单位 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 16 器官 肝 为主 细胞定位 胞液特点 先合成嘧啶环 再与磷酸核糖相连 PRPP提供 过程 两阶段基本原料 UMP CMP dTMP 嘧啶核苷酸从头合成的要点 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 17 嘧啶核苷酸的从头合成过程 1 UMP的合成 2 CTP的生成 UMP合成 CTP生成 多功能酶形式 两种氨基甲酰磷酸合成酶 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 18 脱氧胸苷酸 dTMP 的生成 由dUMP生成 需一碳单位 一磷酸核苷酸的水平上 dUMP的来源有两方面 TMP合成 UMP合成 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 19 嘧啶核苷酸合成的调节 主要调节酶类 反馈调节 氨基甲酰磷酸合成酶 哺乳动物 天冬氨酸氨基甲酰磷酸转移酶 细菌 PRPP合成酶 嘧啶核苷酸的反馈抑制 嘧啶和嘌呤合成协调控制 两者合成速度平行多功能酶的诱导和阻遏 合成调节 UMP合成 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 20 二 嘧啶核苷酸的补救合成 嘧啶开始的补救合成 主要 嘧啶 PRPP 嘧啶核苷酸 PPi 对U T和乳清酸起作用 但对C不起作用 嘧啶磷酸核糖转移酶 注 胸苷激酶在肝再生 恶性肿瘤时明显升高 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 21 三 嘧啶核苷酸的抗代谢物 与嘌呤类似 三类抗代谢物嘧啶类似物 如5 氟尿嘧啶 5 Fu 氮杂丝氨酸氨甲蝶呤 MTX 改变核糖结构的核苷类似物 阿糖胞苷环胞苷机制 干扰核苷酸合成 干扰RNA和DNA合成 抗代谢物 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 22 二 嘧啶核苷酸的分解代谢 器官 肝 为主 特点 与嘌呤不同嘧啶环打开 生成CO2 NH3 氨基酸代谢物溶于水 可随尿排出 分解代谢 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 23 核酸的消化 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 24 IMP合成的元素 原料 来源 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 25 嘌呤核苷酸的从头合成 图解 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 26 AMP和GMP的合成 图解 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 27 嘌呤核苷酸合成的调节 图解 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 28 补救合成反应式 调节 AMP反馈抑制APRTGMP IMP反馈抑制HGPRT 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 29 嘌呤核苷酸的互相转变 相互转变 保持平衡 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 30 脱氧核苷酸的生成 反应式 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 31 脱氧核苷酸的生成 图解 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 32 核糖核苷酸还原酶的变构调节 被还原底物主要促进剂主要抑制剂CDPATPdATP dGTP dTTPUDPATPdATP dGTPADPdGTPdATP ATPGDPdTTPdATP 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 33 嘌呤核苷酸抗代谢物的结构 次黄嘌呤 IMP 6 巯基嘌呤 6 MP 鸟嘌呤 GMP 6 巯基鸟嘌呤 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 34 嘌呤核苷酸的抗代谢物 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 35 嘌呤核苷酸的分解代谢 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 36 别嘌呤醇的结构及作用 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 37 嘧啶核苷酸的元素 原料 来源 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 38 嘧啶核苷酸的从头合成 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 39 CTP的生成 图解 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 40 两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 41 脱氧胸苷酸的生成 图解 dUMP 脱氧胸苷一磷酸dTMP 2020 1 14 DepartmentofBiochemistry HangzhouMedicalCollege 42 嘧啶核苷酸合成的调节 图解 2020 1 14 DepartmentofBio