核苷酸代谢讲稿.docVIP

第八章 核苷酸代谢 核酸的消化 核苷酸生理功能 第一节 嘌呤核苷酸的合成与分解代谢一、嘌呤核苷酸的合成代谢 （一） 从头合成途径（de novo synthesis） 1、概念：利用磷酸核糖、核苷酸、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，成为从图合成途径。2、元素来源（source of elements） 3、过程（1）IMP的合成： 5-磷酸核糖（磷酸戊糖途径中产生）经过磷酸核糖焦磷酸合成酶作用，活化生成磷酸核糖焦磷酸（PRPP）谷氨酰胺提供酰胺基取代PRPP上的焦磷酸，形成5-磷酸核糖胺（PRA），此反应由磷酸核糖酰胺转移酶催化。PRA极不稳定，半衰期为30秒。由ATP供能，甘氨酸与PRA加合，生成甘氨酰胺核苷酸（GAR）。N5，N10-甲炔四氢叶酸供给甲酰基，使GAR甲酰化，生成甲酰甘氨酰胺核苷酸（FGAR）。谷氨酰胺提供酰胺氮，使FGAR生成甲酰甘氨咪核苷酸（FGAM），此反应消耗一分子ATP。FGAM脱水环化形成5-氨基咪唑核苷酸（AIR）此反应也要ATP参与。至此，合成了嘌呤环中咪唑环部分。二氧化碳连接在咪唑环上，作为嘌呤环中C6的来源，生成5-氨基咪唑，4-羧酸核苷酸（CAIR）。及在ATP存在下，天冬氨酸与CAIR缩合，生成产物再脱去一分子延胡索酸而裂解为5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(AICAR)。N10-甲酰四氢叶酸提供一碳单位，使AICAR甲酰化，生成5-架线氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸（FAICAR）。FAICAR脱水环化，生成IMP。嘌呤核苷酸从头合成的酶在胞液中多以酶复合体形式存在。 （2）AMP和GMP的生成 IMP虽然不是核算分子的主要组成部分，但它是嘌呤核苷酸合成的重要中间产物，IMP可以分别转变成AMP和GMP。AMP和GMP在激酶的作用下。经过两步磷酸化反应，进一步分别生成ATP和GTP。 4、调节（regulation） 嘌呤核苷酸合成起始阶段的PRPP合成酶和PRPP酰胺转移酶均可被合成产物IMP、AMP、GMP等抑制。反之，PRPP增加可以促进酰胺转移酶活性，加速PRA生成。PRPP酰胺转移酶是一类变构酶，其单体形式有活性，二聚体形式无活性。IMP、AMP及GMP使活性形式转变成无活性形式，而PRPP则相反。在嘌呤核苷酸合成调节中，PAPP合成酶可能比酰胺转移酶起着更大的作用。此外，在形成AMP和GMP过程中，过量的AMP控制AMP的生成，而不影响GMP的合成；同样，过量的GMP控制GMP的生成，而不影响AMP的合成。上图显示，IMP转变成AMP时需要GTP，而IMP转变成GMP时需要ATP。由此可见，GTP可以促进AMP的生成，ATP也可以促进GMP的生成。这种交叉调节作用对维持ATP与GTP浓度的平衡具有重要意义。 （二） 补救合成途径（salvage pathway）1、概念：利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤核苷酸，称为补救合成（或重新利用）途径。2、过程： 3、 意义：简单、经济、节能（2ATP/AMP或GMP） （三）脱氧核苷酸（deoxynucleotide）的生成1、特点1）在二磷酸水平还原生成 2）没有对应的dTMP由dUMP甲基化生成 2、过程 （四）嘌呤核苷酸的抗代谢物（anti-metabolitor） 二、嘌呤核苷酸的分解代谢（catabolism）1、过程2、 痛风症治疗机制 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1、 概念 2、元素来源 3、过程合成特点1,先合成嘧啶环再与R-5-P相连2,先生成UMP,UTP氨基化合成CTP3,DTMP由DUMP甲基化产生 4、调节 （二）嘧啶核苷酸的补救合成 （三）嘧啶核苷酸的抗代谢物也是嘧啶、氨基酸或叶酸等的类似物 嘧啶的类似物主要有5-氟尿嘧啶（5-FU），它的结构与胸腺嘧啶相似。其本身没有生物学活性，必须在体内转变成一磷酸脱氧核糖氟尿嘧啶(FdUMP)及三磷酸氟尿嘧啶核苷（FUTP）后，才能发挥作用。FdUMP与dUMP的结构相似，是胸甘酸合酶的抑制剂，使dTMP合成受到阻断。FUTP可以以FUMP的形式参入RNA分子，异常核苷酸的参入破坏了RNA的结构与功能。 二、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶核苷酸首先通过核苷酸酶及核苷酸磷化酶的作用，除去磷酸及核糖，产生的嘧啶碱再进一步分解。胞嘧啶脱氨基转变为尿嘧啶，尿嘧啶还原成二氢尿嘧啶，并水解开环，最终生成NH3、CO2及-丙氨酸。胸腺嘧啶降解为-氨基异丁酸，其可直