天津大学生物化学课件Lecture14NucleotideMetabolism演示课件

1、,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,核酸的酶促降解,核酸内切酶断裂核酸链内部磷酸二酯键 核酸外切酶从核酸链的一端逐个水解下核苷酸 核苷酸受细胞内磷酸单酯酶水解成为核苷和磷酸，核苷的进一步分解生成嘌呤碱基和嘧啶碱基以及核糖-1-磷酸,嘌呤的分解,腺苷脱氨酶,核苷磷酸化酶,核苷磷 酸化酶,鸟嘌呤酶,黄嘌呤氧化酶,Pi 核糖-1-磷酸,Pi 核糖-1-磷酸,腺苷 次黄苷,鸟苷 鸟嘌呤,次黄嘌呤,黄嘌呤,尿酸(醇式),治痛风的药-别嘌呤醇,嘌呤代谢的最终产物,尿酸 氧化酶,尿囊素酶,尿囊酸酶,尿素酶,尿酸（酮式） 尿囊素,尿囊酸,尿素 乙醛酸,灵长类

2、 鸟类 爬虫类 昆虫,哺乳动物（灵长类除外） 腹足类,硬骨鱼,大多数鱼类 两栖类 淡水瓣鳃类,甲壳类 咸水瓣鳃类,嘌呤的分解,腺苷脱氨酶,核苷磷酸化酶,核苷磷 酸化酶,鸟嘌呤酶,黄嘌呤氧化酶,Pi 核糖-1-磷酸,Pi 核糖-1-磷酸,腺苷 次黄苷,鸟苷 鸟嘌呤,次黄嘌呤,黄嘌呤,尿酸(醇式),嘌呤类在核苷酸、核苷和碱基三个水平上的降解,腺苷酸 次黄苷酸 黄苷酸 鸟苷酸 腺苷 次黄苷 黄苷 鸟苷 腺嘌呤 次黄嘌呤 黄嘌呤 鸟嘌呤 尿酸,嘧啶的分解代谢,尿嘧啶,二氢尿嘧啶,胞嘧啶,-脲基 丙酸,胸腺嘧啶,二氢 胸腺嘧啶,-脲基异丁酸,-丙氨酸,-氨基 异丁酸,核苷酸的生物合成,核苷酸的从头合成途

3、径 核苷酸的补救合成途径 核苷酸从头合成的抗代谢物,核苷酸生物合成的基本途径,从头合成途径(De novo pathway): 利用核糖磷酸、某些氨基酸、CO2和NH3等简单化合物为原料，经一系列酶促反应合成核苷酸 补救途径(Salvage pathway)：利用体内游离的碱基或核苷合成核苷酸,IMP（次黄苷酸）的合成,核糖-5-磷酸 5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）,PRPP 谷氨酰胺 核糖胺-5-磷酸 谷氨酸,Step 1,Step 2,IMP的合成,Step 3,Step 4,核糖胺-5-磷酸 甘氨酸 甘氨酰胺核苷酸,甘氨酰胺核苷酸 甲酰基四氢叶酸 甲酰甘氨酸核苷酸 四氢叶酸,IMP

4、的合成,Step 5,Step 6,甲酰甘氨酰胺核苷酸 谷氨酰胺 甲酰甘氨咪唑核苷酸 谷氨酸,甲酰甘氨咪唑核苷酸 5-氨基咪唑核苷酸,IMP的合成,Step 7,Step 8,5-氨基咪唑核苷酸 5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸,5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸 天冬氨酸 5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸)甲酰胺核苷酸,IMP的合成,Step9,Step 10,5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸) 5-氨基咪唑-4- 延胡索酸 甲酰胺核苷酸 甲酰胺核苷酸,5-氨基咪唑-4- 甲酰胺核苷酸,5-甲酰胺基咪唑-4- 甲酰胺核苷酸,N10-甲酰 四氢叶酸,四氢叶酸,IMP的合成,Step 11,5-甲酰胺基咪唑-

5、4- 甲酰胺核苷酸,次黄苷酸(IMP),IMP的合成总览,谷氨酰胺,谷氨酸,甘氨酸,天冬氨酸,谷氨酰胺,谷氨酸,延胡索酸,嘌呤核各原子的来源,甘氨酸,一碳单位,谷氨酰胺,一碳单位,天冬氨酸,CO2,AMP和GMP的合成,天冬氨酸,腺苷酸琥珀酸,XMP,谷氨酰胺,谷氨酸,延胡索酸,嘧啶核苷酸的合成,天冬氨酸,乳清酸的生物合成途径,氨甲酰磷酸 天冬氨酸,氨甲酰天冬氨酸,-Pi,转氨甲酰酶,-H2O,二氢乳清酸酶,二氢乳清酸脱氢酶,氨甲酰磷酸合成酶,乳清酸 二氢乳清酸,乳清酸转变成UTP和CTP,乳清酸,乳清苷酸,谷氨 酰胺,谷氨酸,乳清苷酸 焦磷酸化酶,乳清苷酸 脱羧酶,尿苷酸激酶,核苷二磷酸激酶

6、,CTP合成酶,核苷酸转化成核苷三磷酸,(d) AMP + ATP (d) ADP + ADP (d) NMP + ATP (d) NDP + ADP (d) NDP + ATP (d) NTP + ADP,(脱氧)腺苷酸激酶,脱氧核苷酸的合成,NDP还原酶,硫氧还原蛋白,还原酶,硫氧还蛋白,硫氧还蛋白,碱基,碱基,NDP还原酶,NDP还原酶催化机理,胸苷酸的生物合成途径（1）,胸苷酸的生物合成途径（2）,胸苷酸合成酶机理（1）,胸苷酸合成酶机理（2）,胸苷酸合成酶机理（3）,抗癌药5-氟尿嘧啶,药物用的是5-氟尿嘧啶碱基，通过补救途径生成FdUMP,胸苷酸合成酶的抑制途径,核苷酸从头合成的调

7、节,嘌呤核苷酸合成起始阶段的PRPP合成酶和PRPP酰胺转移酶可被合成产物IMP、AMP及GMP等抑制，从核糖胺-5-磷酸到IMP之间未发现调节步骤 核苷酸的从头合成实际上是不可逆的 嘌呤和嘧啶两类核苷酸的合成有协调控制关系，二者的合成速度通常是平行的,嘌呤核苷酸从头合成的调节,ATP,GTP,核苷酸从头合成的抗代谢物嘌呤类似物,次黄嘌呤 6-巯基嘌呤,核苷酸从头合成的抗代谢物谷氨酰胺和天冬氨酸类似物,谷氨酰胺 重氮丝氨酸 6-重氮-5-氧正亮氨酸,核苷酸从头合成的抗代谢物叶酸类似物,叶酸： R1 = OH， R2 = H 氨基蝶呤： R1 = NH2， R2 = H 氨甲蝶呤： R1 = N

8、H2， R2 = CH3,核苷酸的补救合成嘌呤核苷酸,碱基 + 核糖-1-磷酸 核苷 + Pi 核苷 + ATP 核苷酸 + ADP 腺嘌呤 + PRPP AMP + PPi 次黄嘌呤(鸟嘌呤) + PRPP IMP(GMP) + PPi,核苷磷酸化酶,核苷磷酸激酶,腺嘌呤核糖磷酸转移酶（APRT）,核糖磷酸转移酶 （HGPRT）,核苷酸的补救合成嘧啶核苷酸,嘧啶 + PRPP 嘧啶核苷酸 + PPi 尿嘧啶 + 核糖-1-磷酸 尿嘧啶核苷 UMP 胞嘧啶核苷 + ATP CMP + ADP,嘧啶核糖磷酸转移酶,尿苷磷酸化酶,-Pi,尿苷激酶,+ATP，-ADP,尿苷激酶,PRPP + 谷氨酰

9、胺 甘氨酸 甲酸盐 谷氨酰胺 CO2 天冬氨酸 甲酸盐 IMP,AMP GMP ADP GDP ATP dADP dGDP dATP dGTP,CO2 + ATP + 谷氨酰胺 天冬氨酸 乳清酸 PRPP UMP CMP UDP CDP CTP dUMP dCMP dTMP dUDP dCDP dTDP dUTP dCTP dTTP,RNA,DNA,UTP,GTP,核苷酸生物合成与核酸生物合成的关系,核苷酸代谢小结（1）,核苷酸在所有生物细胞中起着各种重要的作用 有两种途径合成核苷酸：1）从头合成（de novo pathway）；2）补救途径（salvage pathway） 核糖-5-磷酸-1-焦磷酸是嘧啶和嘌呤从头合成的共同起始物，谷氨酰胺、甘氨酸和天冬氨酸提供了碱基上的氮原子。 核苷酸的代谢可以发生在不同水平上,核苷酸代谢小结（2）,嘌呤核苷酸的从头合成是在核糖上组装