第十章-核酸降解和核苷酸代谢

第六章生物氧化 第八章脂质代谢 第七章糖代谢 第十章核酸的降解和核苷酸代谢 第二篇新陈代谢 第十章核酸的降解和核苷酸代谢 第一节核酸和核苷酸的分解代谢 第二节核苷酸的合成代谢 第一节核酸和核苷酸的分解代谢 核酸 磷酸 核苷酸 核苷 水解 何处去 分解合成 碱基 戊糖 1 磷酸 核酸的分解过程 一 嘌呤碱的分解代谢 GMP AMP 一 嘌呤碱的分解过程 1 代谢场所 代谢场所 肝脏 小肠及肾脏生物体内嘌呤的分解可分别在碱基 核苷 核苷酸水平上进行 进行的反应有脱氨 氧化等 2 代谢过程 1 在碱基水平上 嘌呤的分解 2 在核苷酸水平上 次黄嘌呤 黄嘌呤 尿酸 黄嘌呤氧化酶 次黄嘌呤核苷酸 腺嘌呤核苷酸 脱氨可发生在核苷 核苷酸水平 核糖 脱氨基酶 尿酸 I 嘌呤碱的最终代谢产物 小结 鸟嘌呤核苷 鸟嘌呤核苷酸 鸟嘌呤 腺嘌呤核苷酸 腺嘌呤核苷 次黄嘌呤核苷酸 次黄嘌呤核苷 次黄嘌呤 黄嘌呤 尿酸 黄嘌呤氧化酶 黄嘌呤氧化酶 腺嘌呤核苷脱氨酶 腺嘌呤核苷酸脱氨酶 鸟嘌呤脱氨酶 3 代谢产物 排尿酸动物 灵长类 鸟类 昆虫 排尿酸爬虫类排尿囊素动物 哺乳动物 灵长类除外 腹足类排尿囊酸动物 硬骨鱼类排尿素动物 大多数鱼类 两栖类某些低等动物能将尿素进一步分解成NH3和CO2排出 植物分解嘌呤的途径与动物相似 产生各种中间产物 尿囊素 尿囊酸 尿素 NH3 微生物分解嘌呤类物质 生成NH3 CO2及有机酸 甲酸 乙酸 乳酸 等 4 痛风症 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 软组织及肾脏 临床上表现为皮下结节 关节疼痛等 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 练习题 1 GMP和AMP分解过程中产生的共同中间产物是 A XMPB 黄嘌呤 X C 腺嘌呤 A D 鸟嘌呤 G E CO2 2 痛风症患者血中含量升高的物质是 A 尿素B NH3C 胆红素D 尿酸E 肌酸 3 动物体内直接催化尿酸生成的酶是 A 尿酸氧化酶B 腺苷酸脱氨酶C 黄嘌呤氧化酶D 次黄嘌呤氧化酶E 以上均不是 4 人体内嘌呤核苷酸分解代谢的主要终产物是 A 尿素B 肌酸C 肌酸酐D 尿酸E 丙氨酸 二 嘧啶碱的分解代谢 胞嘧啶和尿嘧啶的降解过程 胸腺嘧啶的降解过程 胞嘧啶 NH3 NH3 尿嘧啶 乙酸 3NH3 2CO2 胸腺嘧啶 氨基异丁酸 CO2 NH3 排出体外或进入有机酸代谢 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 糖异生 小结 练习题 嘧啶核苷酸分解代谢产物有 A NH3B 尿酸C CO2D 丙氨酸E 氨基异丁酸 第二节核苷酸的合成代谢 从头合成途径 denovosynthesispathway 利用氨基酸等作为原料合成补救合成途径 salvagesynthesispathway 利用体内游离的碱基或核苷合成 核苷酸生物合成的基本途径 一 嘌呤核苷酸的合成 一 嘌呤碱的元素来源 谷氨酰胺 酰胺氮 一碳基团 甲酸盐 一碳基团 甲酸盐 甘氨酸 二氧化碳 天冬氨酸 CO2 天冬氨酸 甲酸盐 一碳单位 甘氨酸 甲酸盐 一碳单位 谷氨酰胺 酰胺基 甘氨酸中间站 谷胺坐两边 左上天冬氨 头顶二氧化碳 嘌呤环上的四个氮原子来源于 A 天冬氨酸 谷氨酰胺 甘氨酸B 天冬氨酸 谷氨酰胺 氨C 天冬氨酸 甘氨酸D 甘氨酸 谷氨酰胺 氨E 尿素 氨 二 嘌呤核苷酸的合成 1 从头合成的概念及部位 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 合成部位 定义 2 从头合成的过程 1 合成原料 天冬氨酸 谷氨酰胺 甘氨酸 一碳基团 CO2 磷酸核糖 2 合成特点 磷酸核糖为起始物 逐步加原料合成嘌呤环 形成重要中间产物IMP 次黄嘌呤核苷酸 再由它转变为AMP和GMP 3 合成过程 合成过程 IMP的合成 AMP和GMP的生成 I 次黄嘌呤核苷酸的合成 磷酸核糖焦磷酸激酶 5 磷酸核糖 1 焦磷酸 PRPP 1 5 磷酸核糖焦磷酸激酶 1 第一阶段的反应 酰胺转移酶 5 磷酸核糖胺 谷氨酰胺 谷氨酸 PRPP 构型 构型 5 磷酸核糖胺 甘氨酰胺核苷酸 甘氨酰胺核糖核苷酸合成酶 甘氨酰胺核苷酸 甲酰甘氨酰胺核苷酸 转甲酰基酶 来自甲酸 盐 N10 甲酰四氢叶酸 四氢叶酸 甲酰甘氨酰胺核苷酸 甲酰甘氨脒核苷酸 合成酶 谷氨酰胺 谷氨酸 甲酰甘氨脒核苷酸 5 氨基 咪唑核苷酸 合成酶 2 第二阶段的反应 N5 羧基氨基咪唑核苷酸 5 氨基 咪唑核苷酸 氨基咪唑核苷酸合成酶 5 氨基 4 羧酸咪唑核苷酸 N5 羧基氨基咪唑核苷酸 氨基咪唑核苷酸变位酶 N 琥珀酸 5 氨基咪唑 4 羧酰胺核苷酸 5 氨基 4 羧酸咪唑核苷酸 合成酶 5 氨基咪唑 4 羧酰胺核苷酸 延胡索酸 N 琥珀酸 5 氨基咪唑 4 羧酰胺核苷酸 腺苷酸琥珀酸裂合酶 N 甲酰氨基咪唑 4 羧酰胺核苷酸 5 氨基咪唑 4 羧酰胺核苷酸 N10 甲酰四氢叶酸 四氢叶酸 次黄嘌呤核苷酸 N 甲酰氨基咪唑 4 羧酰胺核苷酸 II AMP和GMP的合成 1 AMP的合成 IMP Asp 腺苷酸琥珀酸 延胡索酸 AMP 腺苷酸琥珀酸合成酶 腺苷酸琥珀酸裂合酶 2 GMP的合成 IMP 次黄嘌呤核苷酸脱氢酶 XMP 黄嘌呤核苷酸 鸟苷酸 细菌直接以氨作为氨基供体 鸟嘌呤核苷酸合成酶 小结 AMP和GMP的合成 小结 AMP和GMP的合成 3 从头合成的特点 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的 IMP的合成需6个ATP 7个高能磷酸键 AMP或GMP的合成又需1个GTP或ATP 4 嘌呤核苷酸合成代谢的调节 调节方式 反馈调节和交叉调节 PRPP PRA 反馈调节 交叉调节 相互调整 比例平衡 GTP 1 嘌呤核苷酸从头合成的原料包括下列哪些物质 A 磷酸核糖B CO2C 一碳单位D 谷氨酰胺和天冬氨酸 练习题 2 关于嘌呤核苷酸的合成描述正确的是 A 利用氨基酸 一碳单位和CO2为原料 首先合成嘌呤环再与5 磷酸核糖结合而成B 以一碳单位 CO2 NH3和5 磷酸核糖为原料直接合成C 5 磷酸核糖为起始物 在酶的催化下与ATP作用生成PRPP 再与氨基酸 CO2和一碳单位作用 逐步形成嘌呤核苷酸D 在氨基甲酰磷酸的基础上 逐步合成嘌呤核苷酸 3 合成嘌呤核苷酸过程中首先合成的是 A GMPB AMPC XMPD TMPE IMP 三 由嘌呤碱和核苷酸合成核苷酸 补救合成 salvagesynthesis 定义 利用体内游离的碱基或相应的核苷 经过简单的反应 合成核苷酸的过程 称为补救合成 或重新利用 途径 1 定义 脑和骨髓 腺嘌呤磷酸核糖转移酶 adeninephosphoribosyltransferase APRT 次黄嘌呤 鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 hypoxanthine guaninephosphoribosyltransferase HGPRT 腺苷激酶 adenosinekinase 催化的主要酶 2 合成机制 Lesch Nyhan综合症 Lesch Nyhansyndrome 也称为自毁容貌症 是由于次黄嘌呤 鸟嘌呤磷酸核糖转移酶的遗传缺陷引起的 缺乏该酶使得次黄嘌呤和鸟嘌呤不能转换为IMP和GMP 而是降解为尿酸 过量尿酸将导致Lesch Nyhan综合症 1 嘌呤核苷酸补救合成途径的主要器官是A 脑组织B 肝脏C 肾脏D 小肠E 胸腺 练习题 练习题 2 自毁容貌症是由于基因缺陷而导致 完全缺失所致 HGPRT AMP GMP 增加 增加 3 嘌呤核苷酸的合成中由IMP可转变成 和 过量的ATP导致GMP合成 过量的GTP导致AMP合成 二 嘧啶核苷酸的合成 一 嘧啶碱的元素来源 氨甲酰磷酸 天冬氨酸右边站 谷酰直往左上窜 剩余废物二氧化碳 二 嘧啶核苷酸的从头合成 主要是肝细胞胞液 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 2 合成部位 3 合成过程 合成原料 谷氨酰胺 天冬氨酸 CO2 磷酸核糖 合成特点 用原料先合成嘧啶环 然后再与磷酸核糖连接生成嘧啶核苷酸 1 UMP的合成 2 胞嘧啶核苷酸的合成 在核苷三磷酸的水平上形成CTP 3 胸腺嘧啶核苷酸的合成 FH2 FH2还原酶 NADPH H NADP 胸前 一滩屎 三 嘧啶核苷酸的补救合成 胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷 四 嘧啶核苷酸生物合成的调节 五 嘧啶核苷酸的抗代谢物 1 嘧啶类似物 胸腺嘧啶 T 5 氟尿嘧啶 5 FU 通过对酶的竞争性抑制而干扰或抑制嘧啶核苷酸的合成 d dUMP N5 N10 CH2 FH4 FH2 FH2还原酶 NADPH H NADP FH4 丝氨酸 甘氨酸 胸苷酸合成酶 5 FU F dUMP 可竞争性抑制胸苷酸合成酶的活性 从而抑制胸苷酸的合成 d 氮杂丝氨酸抑制CTP合成 氨甲蝶呤抑制dTMP合成 2 氨基酸和叶酸类似物 3 某些改变了核糖结构的核苷类似物抑制CDP dCDP 氮杂丝氨酸 阿糖胞苷 氨甲碟呤 氮杂丝氨酸 小结 嘧啶核苷酸合成的抗代谢物调节机制 5 FU 小结 三 脱氧核糖核苷酸的合成 脱氧核苷二磷酸 NDP dNDP 核糖核苷二磷酸 NADP NADPH H 核糖核苷酸还原酶 Mg2 还原型硫氧