第十一章核甘酸代谢

第十一章核苷酸代谢 一 核酸的酶促降解 二 嘌呤和嘧啶的分解 三 核苷酸的生物合成 四 核苷酸生物合成的调节 五 核苷酸合成的抗代谢物 六 辅酶核苷酸的生物合成 作为核酸合成的原料体内能量的利用形式参与代谢和生理调节组成辅酶活化中间代谢物 核苷酸的生物功能 体内存在形式及分布 一 细胞内以5 NTP形式存在 二 NTP浓度高于dNTP 三 不同组织细胞中各种核苷酸分布差异较大 体内核苷酸来源 自身合成 主要途径 食物 次要 一 核酸的酶促降解 核酸 核酸酶 单核苷酸 磷酸单脂酶 核苷 嘧啶 嘌呤 核糖 脱氧核糖 核苷酶 核苷磷酸化酶 嘧啶 嘌呤 核糖 1 磷酸 脱氧核糖 1 磷酸 核糖 5 磷酸 磷酸戊糖途径 醛缩酶 乙醛 甘油醛 3 磷酸 二 嘌呤和嘧啶的分解 嘌呤碱的最终代谢产物 AMP GMP I 次黄嘌呤 G X 黄嘌呤 黄嘌呤氧化酶 黄嘌呤氧化酶 一 嘌呤核苷酸的分解 脱氨酶 IM XMP XM GM X 嘌呤核苷酸磷酸酶PNP 鸟嘌呤脱氢酶 嘌呤代谢的终产物 尿酸 灵长类 短毛狗 鸟类 爬虫类 软体动物 海鞘类 昆虫 尿囊素 哺乳动物 灵长类除外 腹足类 尿囊酸 硬骨鱼 尿素 大多数鱼类 两栖类 淡水瓣鳃类 氨 甲壳类 咸水瓣鳃类 鸟嘌呤 黄嘌呤 蜘蛛 猪 痛风是尿酸盐结晶沉积引起的病变 可累及足部 最常累及第一跖趾关节 造成急性炎症反应性滑膜炎 痛风症 痛风是嘌呤代谢异常致使尿酸合成增加而导致的代谢性疾病 肾功能异常时由于肾脏的尿酸清除率下降也会引起尿酸水平上升 血浆中的尿酸达到饱和 导致尿酸单钠结晶沉积在远端关节周围相对缺乏血管的组织中 这种结晶的出现可导致单关节或者多关节的急性炎性滑膜炎 痛风在男性中较为多见 拇趾是最常见的受累区域 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 I的类似物 I 二 嘧啶核苷酸的分解 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 三 核苷酸的生物合成 一 核苷酸生物合成的概况 动物 植物 微生物都可以合成嘌呤核嘧啶核苷酸 合成代谢从头合成途径 主要途径 肝组织 denovosynthesispathway 补救合成途径 脑 骨髓等 salvagesynthesispathway 二 嘌呤核苷酸的从头合成 嘌呤核苷酸的结构 GMP AMP 甘氨当中站 谷氮坐两边 左上天冬氨 头顶CO2还有俩一碳 嘌呤碱合成的元素来源 从头合成过程 1 IMP的合成 2 AMP和GMP的生成 3 ATP和GTP的生成 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 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 3 ATP和GTP的生成 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的 IMP的合成需5个ATP 6个高能磷酸键 AMP或GMP的合成又需1个ATP 嘌呤核苷酸从头合成特点 嘌呤核苷酸的相互转变 三 嘧啶核苷酸的从头合成 嘧啶核苷酸的结构 嘧啶合成的元素来源 从头合成过程 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 四 核苷三磷酸的合成 NMP NDP NTP 五 脱氧核苷酸的合成 二磷酸脱氧核苷 NDP dNDP 二磷酸核糖核苷 NADP NADPH H 核糖核苷酸还原酶 Mg2 还原型硫氧化还原蛋白 SH 2 氧化型硫氧化还原蛋白 硫氧化还原蛋白还原酶 FAD 六 核苷酸的补救合成 1 嘌呤核苷酸合成的补救途径 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 合成过程 2 嘧啶核苷酸合成的补救途径 补救合成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 自毁容貌综合征 Lesch Nyhansyndrome X染色体连锁隐性遗传病 发病率1 30万 男性常见 为HGPRT基因缺陷 生长发育迟缓 强迫性痉挛 舞蹈样手足徐动 自咬嘴唇 手指致残 智力低下 伴高尿酸盐血症 尿酸盐肾结石 痛风石 痛风性关节炎 表现 诊断 大多有高尿酸血症 酶学分析 患者大多在未成年时死于感染和肾功能衰竭 自毁容貌综合征 四 核苷酸生物合成的调节 PRPP PRA GTP 调节方式 反馈调节和交叉调节 ATP CO2 谷氨酰胺 氨基甲酰磷酸 UMP 氨基甲酸天冬氨酸 UTP CTP 天冬氨酸 嘌呤核苷酸 ATP 5 磷酸核糖 嘧啶核苷酸 PRPP 五 核苷酸合成的抗代谢物 概念 在化学结构上与正常代谢物 底物或辅酶 结构相似 具有竞争性拮抗正常代谢的物质 机制 竞争性抑制或 以假乱真 方式干扰或阻断核苷酸的合成代谢 进而阻止核酸及蛋白质的生物合成 意义 抗肿瘤 1 嘌呤类似物与叶酸类似物 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 次黄嘌呤 6 巯基嘌呤6MP 2 嘧啶类似物 嘧啶类似物 胸腺嘧啶 T 5 氟尿嘧啶 5 FU 3 核苷类似物 某些改变了核糖结构的核苷类似物 3 谷氨酰胺和天冬酰胺类似物 主要有氮杂丝氨酸