核苷酸代谢教学

1、核苷酸核苷酸代谢代谢核苷酸库核苷酸库核酸的降解核酸的降解核苷酸的合成核苷酸的合成核酸的合成核酸的合成核苷酸的降解核苷酸的降解核苷酸不属于营养必需物质核苷酸不属于营养必需物质核苷酸的生理功用核苷酸的生理功用作为核酸合成的原料作为核酸合成的原料-最主要的功能最主要的功能体内能量的利用形式体内能量的利用形式参与代谢与生理调节参与代谢与生理调节-camp, cgmp组成辅酶组成辅酶-nad,fad, coa活化中间代谢物活化中间代谢物-udpg, cdp-dg, sam atp-主要形式；主要形式；gtp-蛋白质合成蛋白质合成 utp-糖原合成；糖原合成；ctp-磷脂合成磷脂合成从核苷酸的组成来看核苷

2、酸的代谢从核苷酸的组成来看核苷酸的代谢核苷酸的代谢主要是碱基的合成与分解核苷酸的代谢主要是碱基的合成与分解第第 二二 节节 嘌呤核苷酸代谢嘌呤核苷酸代谢第第 三三 节节 嘧啶核苷酸代谢嘧啶核苷酸代谢第第 一一 节节 核酸的酶促降解核酸的酶促降解 食物核蛋白食物核蛋白蛋白质蛋白质核酸核酸(rna与与dna)胰核酸酶胰核酸酶rna酶酶dna酶酶(磷酸二酯酶磷酸二酯酶)单核苷酸单核苷酸胰、肠核苷酸酶胰、肠核苷酸酶(磷酸单酯酶磷酸单酯酶)核苷核苷磷酸磷酸核苷酶核苷酶或磷酸解或磷酸解)戊糖戊糖碱基碱基核酸的消化核酸的消化排出，很排出，很少利用少利用第第 一一 节节 核酸的酶促降解核酸的酶促降解 ( (水

3、解水解或磷酸戊或磷酸戊糖糖第二节第二节 嘌呤核苷酸代谢嘌呤核苷酸代谢gmp、gdp、gtpdgmp、dgdp、dgtpamp、adp、atpdamp、dadp、datp一、嘌呤核苷酸的合成代谢一、嘌呤核苷酸的合成代谢r-5-ppp-1-r-5-patpampprpp合成酶合成酶5-磷酸核糖磷酸核糖磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸(一一) 从头合成途径从头合成途径 用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及co2等简单物等简单物质为原料，经过一系列酶促反应合成嘌呤核苷酸的质为原料，经过一系列酶促反应合成嘌呤核苷酸的途径途径.(二二) 补救合成途径补救合成途径 利用体内游离的嘌呤碱或

4、嘌呤核苷经过简单的利用体内游离的嘌呤碱或嘌呤核苷经过简单的反应过程反应过程, ,合成嘌呤核苷酸。合成嘌呤核苷酸。( (一一) ) 嘌呤核苷酸的从头合成途径嘌呤核苷酸的从头合成途径1、合成的过程：、合成的过程： 两个阶段两个阶段,（ 1） 次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸(imp)的合成的合成 （2）腺苷酸）腺苷酸(amp)和鸟苷酸和鸟苷酸(gmp)的合成的合成r-5-p（5-磷酸核糖）磷酸核糖）atpampprpp合成酶合成酶pp-1-r-5-p（磷酸核糖焦磷酸）（磷酸核糖焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下天冬氨酸的逐步参与

5、下imph2n-1-r-5 -p（5 -磷酸核糖胺）磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸酰胺转移酶酰胺转移酶（1 1）次黄嘌呤核苷酸）次黄嘌呤核苷酸(imp)(imp)的合成的合成ohnr-5-pc ncnnchchc次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸(imp)在在r-5r-5-p-p的的c-1c-1上合成嘌呤环上合成嘌呤环n1c2n3c4c5c6n97nc8 甲酰基甲酰基(一碳单位一碳单位)甘氨酸甘氨酸co2asp甲酰基甲酰基(一碳单位一碳单位)gln(酰胺基酰胺基)甘氨甘氨站中间，站中间， 谷氮谷氮坐下坐下面面,co2飘飘天天上，上， 甲酰甲酰守两守两边边。(2) 腺苷酸和鸟苷酸的合成腺苷酸

6、和鸟苷酸的合成腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 imp脱氢酶脱氢酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 gmp合成酶合成酶amp腺苷酸激酶腺苷酸激酶adpatpadpatpadp腺苷酸激酶腺苷酸激酶atpgmp鸟苷酸激酶鸟苷酸激酶gdpatpadpatpadp鸟苷酸激酶鸟苷酸激酶gtp二磷酸、三磷酸嘌呤核苷酸的形成二磷酸、三磷酸嘌呤核苷酸的形成部位：部位：肝（主要）、小肠、胸腺细胞的胞液。脑、骨髓不能合成。肝（主要）、小肠、胸腺细胞的胞液。脑、骨髓不能合成。原料：原料：磷酸核糖，甘氨酸，天冬氨酸，谷氨酰酸，磷酸核糖，甘氨酸，天冬氨酸，谷氨酰酸，coco2 2，甲酰基。，甲酰基。关键

7、酶：关键酶：prppprpp合成酶，酰胺转移酶，合成酶，酰胺转移酶，腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 ，impimp脱氢酶，脱氢酶，gmpgmp合成酶。合成酶。过程：过程：两个阶段：两个阶段：impimp的合成；的合成；ampamp和和gmpgmp的生成。的生成。消耗氨基酸和大量消耗氨基酸和大量atpatp。r-5-patpprpppraimpatpgtpampsampadpxmpgmpgdp 从头合成途径（小结）从头合成途径（小结）prpp合成酶合成酶2. 嘌呤核苷酸从头合成的调节嘌呤核苷酸从头合成的调节主要通过产物的负反馈调节，有主要通过产物的负反馈调节，有2个长反馈和个长反馈和2

8、个短反馈个短反馈atpgtpr-5-patpprpp酰胺酰胺转移酶转移酶praimpampsampadpxmpgmpgdp（1）2个长反馈：个长反馈：（2 2）2 2个短反馈个短反馈impampsxmpampadpgmpgdpgtpatpatpgtpimpimp脱脱氢酶氢酶ampsamps合合成酶成酶gmpgmp合成酶合成酶意义：意义：产物负反馈（长、短）使核苷酸的产物负反馈（长、短）使核苷酸的合成能满足机体的需要，又不会过剩。合成能满足机体的需要，又不会过剩。交叉正反馈使腺嘌呤核苷酸和鸟嘌交叉正反馈使腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸保持相对平衡。呤核苷酸保持相对平衡。( (二二) )补救合成途径补

9、救合成途径有两条合成途径有两条合成途径1 1、嘌呤碱与、嘌呤碱与prppprpp直接合成嘌呤核苷酸直接合成嘌呤核苷酸腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶（aprt）hgprt活性高活性高aprt活性活性低低90%嘌呤碱嘌呤碱次黄嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸鸟嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸prppppi次黄嘌呤次黄嘌呤-鸟嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶(hgprt)(hgprt)腺嘌呤腺嘌呤 + 1-+ 1-磷酸核糖磷酸核糖腺苷腺苷 + pi+ pi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶2 2、 腺嘌呤与腺嘌呤与1-1-磷酸核糖生成腺苷磷酸核糖生

10、成腺苷, , 再生成再生成腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸腺苷腺苷 + atp+ atp腺苷激酶腺苷激酶腺苷酸腺苷酸 + adp+ adp补救合成的生理意义补救合成的生理意义1、节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。、节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。2、某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成、某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成(三三) 腺苷酸和鸟苷酸的相互转变腺苷酸和鸟苷酸的相互转变ampgmpxmpampsimpnh3腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶nadp+nh3nadph鸟苷酸还原酶鸟苷酸还原酶( (四四) ) 脱氧脱氧( (核糖核糖) )核苷酸的合成核苷酸的合成在在核苷二磷酸水平

11、核苷二磷酸水平被还原而成被还原而成ohopoohohh碱基碱基hohhhooohophoohopoh hh碱基碱基hohhhooohophonadph+h+nadp+ +h2o核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶dndpndpndpdndp核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶adpdadp核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶gdpdgdp核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶udpdudp核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶cdpdcdp核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶tdpdtdpdndp+atpdntp+adp激酶激酶激酶激酶dcdp+atpdctp+adpdudp+atpdutp+adp激酶激酶dgdp+at

12、pdgtp+adp激酶激酶dadp+atpdatp +adp激酶激酶dndpdnmp+pi磷酸酶磷酸酶二嘌呤核苷酸的分解代谢二嘌呤核苷酸的分解代谢核苷酸核苷酸核苷核苷pipi1-1-磷酸核糖磷酸核糖碱基碱基5-磷酸核糖磷酸核糖核苷酸酶核苷酸酶磷酸化酶磷酸化酶1-1-磷酸核糖磷酸核糖变位酶变位酶补救途径补救途径分解代谢分解代谢终末产物经尿排出终末产物经尿排出prppprppcoco2 2h h2 2o o嘌呤核苷酸的分解代谢嘌呤核苷酸的分解代谢gmpgix黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤黄嘌呤氧化酶氧化酶尿酸尿酸impamp 正常人血浆尿酸含量：正常人血浆尿酸含量：0.120.36mmol/l 男

13、男: 0.27mmol/l, 女女:0.21mmol/l 以尿酸及其钠盐形式存在以尿酸及其钠盐形式存在, 均难溶于水均难溶于水0.48mmol/l(8mg%), 析出结晶析出结晶, 沉积在关节和软骨等处沉积在关节和软骨等处 痛风症痛风症进食高嘌呤膳食时进食高嘌呤膳食时体内核酸大量分解体内核酸大量分解(白血病白血病,恶性肿瘤）恶性肿瘤）肾脏疾病尿酸排泄障碍肾脏疾病尿酸排泄障碍血中尿酸血中尿酸嘌呤核苷酸的过量合成嘌呤核苷酸的过量合成别嘌呤醇治疗痛风症的作用机制别嘌呤醇治疗痛风症的作用机制n ohnnnhch次黄嘌呤次黄嘌呤c ohnnnhhn别嘌呤醇别嘌呤醇黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶尿酸尿酸prpp

14、别嘌呤醇核苷酸别嘌呤醇核苷酸嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸从头合成的酶从头合成的酶反馈反馈ppi嘌呤核苷酸合成嘌呤核苷酸合成 嘌嘌呤呤核苷酸抗代谢物主要是一些嘌呤、氨基酸或叶酸核苷酸抗代谢物主要是一些嘌呤、氨基酸或叶酸等的类似物等的类似物。 采用采用竞争性抑制竞争性抑制或或“以假乱真以假乱真”等方式抑制合成代谢等方式抑制合成代谢中的酶，从而干扰和阻断核苷酸的合成，从而进一步阻止中的酶，从而干扰和阻断核苷酸的合成，从而进一步阻止核酸以及蛋白质的生物合成。核酸以及蛋白质的生物合成。 由于肿瘤的核酸与蛋白质代谢旺盛，因此抗代谢物可由于肿瘤的核酸与蛋白质代谢旺盛，因此抗代谢物可用于肿瘤的化疗。用于肿瘤的化疗。三

15、、三、 嘌呤核苷酸的抗代谢物嘌呤核苷酸的抗代谢物嘌呤类似物在体内可转变为核苷酸通过嘌呤类似物在体内可转变为核苷酸通过反馈抑制反馈抑制阻断阻断核苷酸的合成核苷酸的合成1. 嘌呤类似物嘌呤类似物n shnnnhn shnnnhh2n6-巯基鸟嘌呤巯基鸟嘌呤6-巯基嘌呤巯基嘌呤（6-mp）c ohnnnhhn别嘌呤醇别嘌呤醇2. 氨基酸类似物氨基酸类似物n+ nch2coch2chcoohonh2氮杂丝氨酸（重氮乙酰丝氨酸）氮杂丝氨酸（重氮乙酰丝氨酸）n+ nch2cch2ch2chcoohonh26-重氮重氮-5-氧正亮氨酸氧正亮氨酸抑制有抑制有gln参与的反应参与的反应3. 叶酸类似物叶酸类似物

16、氨喋呤氨喋呤氨甲喋呤（氨甲喋呤（mtx）5,6,7,8四氢叶酸四氢叶酸nnchch2nhcnchoch2ch2coohcoohhh2nnohnhn nh2nnnhh2nch2ncnchoch2ch2coohcoohhr叶酸类似物叶酸类似物hch3抑制有一碳单位参与的反应抑制有一碳单位参与的反应甲酰甘氨酰甲酰甘氨酰胺核苷酸胺核苷酸（fgar）prpp谷氨酰胺谷氨酰胺（gln）=pra甘氨酰胺甘氨酰胺核苷酸核苷酸（gar）=甲酰甘氨甲酰甘氨脒核苷酸脒核苷酸（fgam）5-氨基异咪唑氨基异咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（aicar）=5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（f

17、aicar）imp次黄嘌呤次黄嘌呤（h）prppppi=amp=prppppi=腺嘌呤（腺嘌呤（a）gmp=prppppi鸟嘌呤鸟嘌呤(g)6-mp6-mp6-mp6-mp6-mp6-mp氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸mtxmtx6-mp6-mp6-mp6-mp核苷核苷酸酸 第三节第三节 嘧啶核苷酸代谢嘧啶核苷酸代谢h hh hh humpump、udpudp、dtpdtpdumpdump、dutpdutpcmpcmp、cdpcdp、ctpctpdcmpdcmp、 dcdp dctpdcdp dctpdtmp dtmp dtmpdtmp dtmp dtmp一、嘧啶

18、核苷酸的合成代谢一、嘧啶核苷酸的合成代谢( (一一) ) 嘧啶核苷酸的从头合成嘧啶核苷酸的从头合成1 1、合成的过程：、合成的过程： （1 1）umpump的合成的合成 （2 2）cmpcmp的合成、的合成、dtmpdtmp的合成的合成hco3-(co2)glnatp氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸cpsnh2o=co p_氨基甲酰天冬氨酸氨基甲酰天冬氨酸coh2ncch2chcoohnhohoasp天冬氨酸氨基天冬氨酸氨基甲酰基转移酶甲酰基转移酶（1 1）umpump的合成的合成 ompprppppicohncchccoohnho乳清酸乳清酸ump二氢乳清酸二氢乳清酸二氢乳清酸酶二氢乳清酸酶两种氨基

19、甲酰磷酸合成酶的比较两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较分布分布线粒体线粒体(肝肝)胞液胞液(各种细胞各种细胞)氮源氮源氨氨谷氨酰胺谷氨酰胺变构激活剂变构激活剂n-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸atp、prpp变构抑制剂变构抑制剂无无ump(哺乳动物哺乳动物)功能功能尿素合成尿素合成嘧啶合成嘧啶合成氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶i氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶ii(cps-i)(cps-ii)ncncccaspco2glnnh2hch2choochooc嘧啶碱合成的元素来源嘧啶碱合成的元素来源（2 2） 胞嘧啶核苷酸胞嘧啶核苷酸(ctp)的合成的合成atpcohncchchnor-5-p尿苷酸激酶尿

20、苷酸激酶udpump二磷酸二磷酸 尿苷激酶尿苷激酶adputpatpadpglu, adp+pi concchchnnh2r-5-p-p-pgln, atp ctpctp合成酶合成酶utpctputpctp，在三磷酸上，在三磷酸上ndpdndpndpdndp，在二磷酸，在二磷酸上上其他互变都在一磷酸上其他互变都在一磷酸上atp激酶激酶dtdp激酶激酶adpdttpatpadpdtmp（3 3） 脱氧胸腺嘧啶核苷酸脱氧胸腺嘧啶核苷酸(dtmp)的合成的合成dudppidcmpnh3dtmp合成酶合成酶fh2n5,n10-甲烯甲烯fh4cohncc-ch3chnodr-5-pdtmpcohncch

21、chnodr-5-pdumpfh4fh2还原酶还原酶nadp+nadph+h+嘧啶核苷酸的从头合成嘧啶核苷酸的从头合成原料：原料：磷酸核糖，天冬氨酸，谷氨酰氨，磷酸核糖，天冬氨酸，谷氨酰氨，coco，甲烯基，甲烯基部位：部位：肝细胞胞液肝细胞胞液。关键酶：关键酶：prppprpp合成酶，天冬氨酸氨甲酰转移酶，合成酶，天冬氨酸氨甲酰转移酶， 氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶iiii（ cps-ii cps-ii ）。）。过程过程: : 1 1、先合成嘧啶环，再合成嘧啶核苷酸、先合成嘧啶环，再合成嘧啶核苷酸. . 、胞嘧啶核苷酸的合成发生三磷酸水平上。、胞嘧啶核苷酸的合成发生三磷酸水平上。 3

22、 3、dtmpdtmp是由是由dumpdump经甲基化而成。经甲基化而成。ctpdtmphco3-glnatp氨基甲氨基甲酰磷酸酰磷酸氨甲酰氨甲酰天冬氨酸天冬氨酸乳清酸乳清酸ompumpprppppi2. 从头合成的调节从头合成的调节atp+co2+glnprppatp氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸prppatp+ 5-磷酸核糖磷酸核糖ompumputpctp嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸由合成产物对由合成产物对3个关键酶个关键酶酶酶1：cps-ii酶酶2：天冬氨酸氨甲酰转移酶：天冬氨酸氨甲酰转移酶酶酶3：prpp合成酶合成酶asp(动物动物)(细菌细菌)的的负

23、反馈负反馈调节来实现。调节来实现。atp嘧啶核苷酸合成调节的意义嘧啶核苷酸合成调节的意义1 1、产物负反馈使嘧啶核苷酸的合成能满、产物负反馈使嘧啶核苷酸的合成能满足机体的需要又不过剩，同时也使不同足机体的需要又不过剩，同时也使不同嘧啶核苷酸的合成保持相对平衡。嘧啶核苷酸的合成保持相对平衡。2 2、嘧啶核苷酸和嘌呤核苷酸同时对、嘧啶核苷酸和嘌呤核苷酸同时对prppprpp合成酶的调节可使嘧啶核苷酸和嘌呤核合成酶的调节可使嘧啶核苷酸和嘌呤核苷酸的合成保持相对平衡。苷酸的合成保持相对平衡。(二二) 嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶核苷酸的补救合成尿嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶乳清酸乳清酸胸苷激酶胸苷激酶,tk

24、与恶性肿瘤有关与恶性肿瘤有关嘧啶嘧啶嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸+ppi嘧啶磷酸核糖转移酶嘧啶磷酸核糖转移酶+prpp嘧啶核苷嘧啶核苷嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸+adp核苷激酶核苷激酶+atp二、嘧啶核苷酸的分解代谢二、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶碱嘧啶碱1-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸核苷核苷 核苷酸酶核苷酸酶pi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶胞嘧啶胞嘧啶nh3尿嘧啶尿嘧啶二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶 h2oco2 + nh3-丙氨酸丙氨酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶-脲基异丁酸脲基异丁酸-氨基异丁酸氨基异丁酸h2o丙二酸单酰丙二酸单酰coa乙酰乙酰coatac肝肝尿素尿素甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰coa琥珀酰琥珀酰coatac糖异生糖异生 嘧啶核苷酸与嘌呤核苷酸分解代谢最大嘧啶核苷酸与嘌呤核苷酸分解代谢最大的的不同不同是嘧啶环的裂解，最后生成是嘧啶环的裂解，最后生成-氨基酸、氨基酸、co2、氨。、氨。 嘧啶碱的降解产物嘧啶碱的降解产物易溶于水易溶于水，故嘧啶代，故嘧啶代谢异常的疾病较少。谢异常的疾病较少。 乳清酸尿症乳清酸尿症是缺乏从头合成途径酶所致是缺乏从头合成途径酶所致的的原发性遗传病。原发性遗传病。cohncchccoohnho乳清酸乳清酸cohncchccoohnor-5-pprppppi磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶乳清酸核苷酸乳清酸核苷酸co2ump脱羧酶脱羧酶乳清酸尿症乳清酸尿症缺乏酶缺乏酶5和酶