核苷产品研究及应用

1、核苷产品研究及应用核苷产品研究及应用 西安万隆制药股份有限公司西安万隆制药股份有限公司王震王震2014-7-132014-7-13目录目录一一. .核酸核酸二二. .核苷酸核苷酸三三. .核苷核苷四四. .核酸、核苷与核苷酸关联关系核酸、核苷与核苷酸关联关系五五. .乙型肝炎发病机理及治疗乙型肝炎发病机理及治疗六六. .混合核苷介绍混合核苷介绍一一. .核酸核酸1.1.核酸基本信息核酸基本信息2.2.核酸的理化性质核酸的理化性质3.3.核酸研究的发展简史核酸研究的发展简史4.4.核酸的化学组成核酸的化学组成5.5.核酸的结构与功能核酸的结构与功能6.6.核酸和生命遗传的化学本质核酸和生命遗传的

2、化学本质1.1.核酸基本信息核酸基本信息-核酸是以核酸是以核苷酸核苷酸为组成单位的线性多聚合生物信息大分子，为生命的最基本物质之一。为组成单位的线性多聚合生物信息大分子，为生命的最基本物质之一。最早由米歇尔于最早由米歇尔于18681868年在脓细胞中发现和分离出来。年在脓细胞中发现和分离出来。-天然存在的核酸可分为天然存在的核酸可分为RNARNA和和DNADNA两大类。两大类。 DNA DNA由脱氧核糖核苷酸链接而形成，由脱氧核糖核苷酸链接而形成， RNA RNA的的基本组成单位是基本组成单位是核糖核糖核苷酸。核苷酸。 -DNA-DNA存在于细胞核和线粒体内，携带遗传信息，决定着细胞和个体的遗

3、传型，是储存、存在于细胞核和线粒体内，携带遗传信息，决定着细胞和个体的遗传型，是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础。复制和传递遗传信息的主要物质基础。 -RNA-RNA存在于细胞质、细胞核和线粒体内，参与遗传信息的复制与表达，存在于细胞质、细胞核和线粒体内，参与遗传信息的复制与表达， RNA RNA在蛋白质合在蛋白质合成过程中起着重要作用，其中转移核糖核酸，简称成过程中起着重要作用，其中转移核糖核酸，简称tRNAtRNA，起着携带和转移活化氨基酸的，起着携带和转移活化氨基酸的作用；信使核糖核酸，简称作用；信使核糖核酸，简称mRNAmRNA，是合成蛋白质的模板；核糖体的核糖核酸，简称，是合成

4、蛋白质的模板；核糖体的核糖核酸，简称rRNArRNA，是细胞合成蛋白质的主要场所。，是细胞合成蛋白质的主要场所。-核酸广泛存在于所有动物、植物细胞、微生物内、核酸广泛存在于所有动物、植物细胞、微生物内、生物体生物体内核酸常与内核酸常与蛋白质蛋白质结合形成结合形成核核蛋白蛋白。-核酸和蛋白质一样，都是生命活动中的生物信息大分子，它不仅是基本的遗传物质，而且核酸和蛋白质一样，都是生命活动中的生物信息大分子，它不仅是基本的遗传物质，而且在蛋白质的生物合成上也占重要位置，因而在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中在蛋白质的生物合成上也占重要位置，因而在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起决定性的

5、作用。起决定性的作用。2.2.核酸的理化性质核酸的理化性质核酸的解离性质核酸的解离性质v核酸既含有酸性的磷酸基团，又含有弱碱性的碱基，故可发生两性解离。其解离状态随溶液的核酸既含有酸性的磷酸基团，又含有弱碱性的碱基，故可发生两性解离。其解离状态随溶液的pHpH值而值而改变。多聚核苷酸链在适当的条件下能被酸或碱水解成核苷酸改变。多聚核苷酸链在适当的条件下能被酸或碱水解成核苷酸, ,但是但是DNADNA和和RNARNA对酸或碱的稳定性有很对酸或碱的稳定性有很大区别。大区别。vDNADNA作为遗传信息的携带者，要求具有一定的稳定性，而作为遗传信息的携带者，要求具有一定的稳定性，而RNARNA在大多数

6、情况下是作为在大多数情况下是作为DNADNA的信使，完的信使，完成任务后即分解掉，所以要求成任务后即分解掉，所以要求RNARNA具有易被水解的特点。具有易被水解的特点。v由于磷酸基团的酸性很强，所以由于磷酸基团的酸性很强，所以pIpI较低，整个分子相当于多元酸较低，整个分子相当于多元酸, ,具有较强的酸性。具有较强的酸性。v DNADNA的等电点为的等电点为44.544.5，RNARNA的等电点为的等电点为22.522.5。DNADNA和和RNARNA等电点相差较大这一特点，在等电点相差较大这一特点，在DNADNA和和RNARNA分离中有重要的意义。分离中有重要的意义。核酸的高分子性质核酸的高

7、分子性质 粘度：粘度：DNARNA DNARNA dsDNAdsDNA ssDNAssDNA 沉降行为沉降行为: :不同构象的核酸分子的沉降的速率有很大差异，这是超速离心法提取和纯化核酸的理论基础。不同构象的核酸分子的沉降的速率有很大差异，这是超速离心法提取和纯化核酸的理论基础。核酸的解聚作用核酸的解聚作用v水解连接核苷酸之间的水解连接核苷酸之间的3,5-3,5-磷酸二酯键，产生低级多核苷酸或单核苷酸，即核酸的解聚作用。磷酸二酯键，产生低级多核苷酸或单核苷酸，即核酸的解聚作用。v 作用磷酸二酯键的酶称磷酸二酯酶，而作用核酸的磷酸二酯酶称核酸酶。作用磷酸二酯键的酶称磷酸二酯酶，而作用核酸的磷酸二

8、酯酶称核酸酶。v核酸分子具有强烈的紫外吸收核酸分子具有强烈的紫外吸收v核酸在波长核酸在波长 260nm 260nm 处有强烈的吸收，处有强烈的吸收，是由碱基的共轭双键所决定的。这一特是由碱基的共轭双键所决定的。这一特性常用作核酸的定性和定量分析。性常用作核酸的定性和定量分析。碱基的紫外吸收光谱碱基的紫外吸收光谱紫外吸收的应用紫外吸收的应用DNADNA或或RNARNA的定量的定量A A260 260 = 1.0 = 1.0 相当于相当于 v5050 g/ml g/ml 双链双链DNA(dsDNA)DNA(dsDNA)v4040 g/ml g/ml 单链单链DNA (ssDNA or RNA)DN

9、A (ssDNA or RNA)v3131 g/ml g/ml 寡核苷酸寡核苷酸确定样品中核酸的纯度确定样品中核酸的纯度 v纯纯 DNA: ADNA: A260260/A/A280 280 = 1.8= 1.8纯纯 RNA: ARNA: A260260/A/A280 280 = 2.0= 2.03.3.核酸研究的发展简史核酸研究的发展简史18681868年年 FridrichFridrich MiescherMiescher 从脓细胞中提取核素。从脓细胞中提取核素。 19441944年年 AveryAvery等人证实等人证实DNADNA是遗传物质。是遗传物质。19531953年年 Watson

10、Watson和和CrickCrick发现发现DNADNA的双螺旋结构。的双螺旋结构。19681968年年 NirenbergNirenberg发现遗传密码。发现遗传密码。19751975年年 TeminTemin和和BaltimoreBaltimore发发现逆转录酶。现逆转录酶。19811981年年 GilbertGilbert和和SangerSanger建建立立DNADNA测序方法。测序方法。19851985年年 MullisMullis发明发明PCRPCR技术。技术。19901990年年 美国启动人类基因组计划美国启动人类基因组计划( (HGPHGP) )。19941994年年 中国人类基

11、因组计划启动。中国人类基因组计划启动。20012001年年 美英等国完成人类基因组计划。美英等国完成人类基因组计划。19601960年，日本科学家发现年，日本科学家发现5 5 -IMP-IMP具有强烈鲜味。具有强烈鲜味。6060年代后期，日本成为用发酵法生产核苷酸类物质的最大生产国。年代后期，日本成为用发酵法生产核苷酸类物质的最大生产国。市场上的市场上的“强力味精强力味精”、“加鲜味精加鲜味精”是在普通的味精中加少量肌苷酸钠组成。是在普通的味精中加少量肌苷酸钠组成。7070年代以后，核酸类物质及其衍生物以其具有抗病毒和抗肿瘤的作用，受到医药界的普遍重年代以后，核酸类物质及其衍生物以其具有抗病毒

12、和抗肿瘤的作用，受到医药界的普遍重视。视。4.4.核酸的化学组成核酸的化学组成核酸（核酸（DNADNA和和RNARNA）是一种线性多聚核苷酸，）是一种线性多聚核苷酸，它的基本结构单元是核苷酸。它的基本结构单元是核苷酸。核苷酸本身由核苷和磷酸组成核苷酸本身由核苷和磷酸组成, , 而核苷则由戊糖和碱基形成而核苷则由戊糖和碱基形成DNADNA与与RNARNA结构相似，但在组成成份上略有不结构相似，但在组成成份上略有不同。同。5.5.核酸的结构与功能核酸的结构与功能 核酸的基本结构单位是核苷酸，核酸是由几百甚核酸的基本结构单位是核苷酸，核酸是由几百甚至几千万个核苷酸聚合而成的生物大分子，至几千万个核苷

13、酸聚合而成的生物大分子， 所以又所以又称多聚核苷酸。核酸经部分水解可产生核苷酸，如称多聚核苷酸。核酸经部分水解可产生核苷酸，如经完全水解则产生磷酸、碱基和戊糖。每分子核苷经完全水解则产生磷酸、碱基和戊糖。每分子核苷酸含有一分子磷酸、一分子含氮碱基和一分子戊糖酸含有一分子磷酸、一分子含氮碱基和一分子戊糖。也就是说，核酸的基本。也就是说，核酸的基本“元件元件”是碱基、戊糖和是碱基、戊糖和磷酸。两类核酸的组成成分中，有相同的，也有不磷酸。两类核酸的组成成分中，有相同的，也有不同的。含氮碱基是两种母体化合物嘌呤和嘧啶的衍同的。含氮碱基是两种母体化合物嘌呤和嘧啶的衍生物。生物。5.5.核酸的结构与功能核

14、酸的结构与功能6.6.核酸和生命遗传的化学本质核酸和生命遗传的化学本质 在细胞中，遗传物质是一种特殊的生物大分子在细胞中，遗传物质是一种特殊的生物大分子DNADNA（脱氧核糖核酸）（脱氧核糖核酸）。 DNADNA兼具储存和传递遗传物质信息的双重功能。兼具储存和传递遗传物质信息的双重功能。 DNADNA遗传信息的传递，主要是由三个步骤组成遗传信息的传递，主要是由三个步骤组成v第一步，第一步，DNADNA的复制，实际上是将亲代的复制，实际上是将亲代DNADNA进行拷贝，得到子代进行拷贝，得到子代DNADNA过程。子代过程。子代DNADNA保留了亲代保留了亲代DNADNA的全部遗传信息。的全部遗传信

15、息。v第二步，由第二步，由DNADNA转录成转录成RNARNA，这一步中，部分，这一步中，部分DNADNA的遗传信息被转录的遗传信息被转录到到RNARNA上。上。v第三步，第三步，RNARNA所携带的信息翻译和表达成具有一定的氨基酸顺序的蛋白所携带的信息翻译和表达成具有一定的氨基酸顺序的蛋白质。质。二二. .核苷酸核苷酸1.1.核苷酸基本信息核苷酸基本信息2.2.核苷酸化学结构核苷酸化学结构3.3.核苷酸合成核苷酸合成4.4.核苷酸代谢核苷酸代谢5.5.核苷酸的生物功用核苷酸的生物功用6.核苷酸的降解核苷酸的降解7.7.核苷的降解核苷的降解1.1.核苷酸基本信息核苷酸基本信息-核苷酸是构成核酸

16、的基本组成单位，核苷酸是核苷中戊糖环上的羟基与磷酸脱水生成的核苷磷酸酯。由核苷酸是构成核酸的基本组成单位，核苷酸是核苷中戊糖环上的羟基与磷酸脱水生成的核苷磷酸酯。由核糖核苷形成的磷酸酯称为核糖核苷酸（简称核苷酸）；由脱氧核糖核苷形成的磷酸酯称为脱氧核糖核糖核苷形成的磷酸酯称为核糖核苷酸（简称核苷酸）；由脱氧核糖核苷形成的磷酸酯称为脱氧核糖核苷酸（简称脱氧核苷酸）。核苷酸（简称脱氧核苷酸）。-核酸在酶作用下水解为核酸在酶作用下水解为核苷酸核苷酸，核苷酸完全水解可释放出等量的含氮碱基、戊糖和磷酸。因此核酸的基，核苷酸完全水解可释放出等量的含氮碱基、戊糖和磷酸。因此核酸的基本组成单位是本组成单位是核

17、核苷苷酸酸，而核苷酸则由碱基、戊糖和磷酸三种成分链接而成。，而核苷酸则由碱基、戊糖和磷酸三种成分链接而成。-RNA-RNA的基本组成是的基本组成是四种类型的四种类型的核糖核苷酸核糖核苷酸：腺苷酸（腺苷酸（AMPAMP）、鸟苷酸（鸟苷酸（GMPGMP）、胞苷酸胞苷酸 （CMPCMP）和和尿苷酸（尿苷酸（UMPUMP），这四种类型的核苷酸从头合成前身物是磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二，这四种类型的核苷酸从头合成前身物是磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质。氧化碳等简单物质。-DNA-DNA的基本组成单位是的基本组成单位是四种类型脱氧核苷酸：四种类型脱氧核苷酸：脱氧腺苷酸（脱氧腺苷酸（dA

18、MPdAMP）、脱氧鸟苷酸脱氧鸟苷酸 （dGMPdGMP）、脱氧胞苷酸（脱氧胞苷酸（dCMPdCMP）和和脱氧胸苷酸（脱氧胸苷酸（dTMPdTMP），它们是由各自相应的核碳核苷酸在二磷酸，它们是由各自相应的核碳核苷酸在二磷酸水平上还原而成的。水平上还原而成的。-核苷酸随着核酸分布于生物体内各器官、组织、细胞的核及胞质中，并作为核酸的组成成分参与生物的核苷酸随着核酸分布于生物体内各器官、组织、细胞的核及胞质中，并作为核酸的组成成分参与生物的遗传、发育、生长等基本生命活动。生物体内还有相当数量以游离形式存在的核苷酸。三磷酸腺苷在遗传、发育、生长等基本生命活动。生物体内还有相当数量以游离形式存在的核

19、苷酸。三磷酸腺苷在细胞能量代谢中起着主要的作用。体内的能量释放及吸收主要是以产生及消耗三磷酸腺苷来体现的。细胞能量代谢中起着主要的作用。体内的能量释放及吸收主要是以产生及消耗三磷酸腺苷来体现的。此外，三磷酸尿苷、三磷酸胞苷及三磷酸鸟苷也是有些物质合成代谢中能量的来源。腺苷酸还是某些此外，三磷酸尿苷、三磷酸胞苷及三磷酸鸟苷也是有些物质合成代谢中能量的来源。腺苷酸还是某些辅酶，如辅酶辅酶，如辅酶、及辅酶及辅酶A A等的组成成分。等的组成成分。1.1.核苷酸基本信息核苷酸基本信息-2-2核苷酸类中的肌苷酸（核苷酸类中的肌苷酸（IMPIMP）、鸟苷酸（）、鸟苷酸（GMPGMP）、黄）、黄苷酸（苷酸（X

20、MPXMP）呈强鲜味。如：肌苷酸钠比味精鲜）呈强鲜味。如：肌苷酸钠比味精鲜4040倍，鸟苷酸钠比味精鲜倍，鸟苷酸钠比味精鲜160160倍。倍。当核苷酸与氨基酸类物质混合使用时，鲜味不是简单当核苷酸与氨基酸类物质混合使用时，鲜味不是简单的叠加，而是成倍地提高。的叠加，而是成倍地提高。2.2.核苷酸化学结构核苷酸化学结构NNNN9N H2OO HO HHHHC H2H1 2OPO- -H OO糖苷键糖苷键酯键酯键核苷或脱氧核苷与磷酸通过核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键酯键结合构成结合构成核苷酸核苷酸(ribonucleotide)或或脱脱氧核苷酸氧核苷酸(deoxyribonucleotide)。2.

21、2.核苷酸化学结构核苷酸化学结构-2-2v核苷酸是核苷的磷酸酯。作为核苷酸是核苷的磷酸酯。作为DNADNA或或RNARNA结构单元的核苷酸分结构单元的核苷酸分别是别是5-5-磷酸磷酸- -脱氧核糖核苷和脱氧核糖核苷和5-5-磷酸磷酸- -核糖核苷核糖核苷OBOHOHOH2CPOHHOOB=腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶，尿嘧啶或胸腺密啶核糖核苷酸 OH2CPOHHOOOBOH脱氧核糖核苷酸3.3.核苷酸合成核苷酸合成3-1.嘌呤核苷酸合成3-2.嘌呤核苷酸补救合成的生理意义3-3.嘧啶核苷酸的合成3-4.嘧啶核苷酸的补救合成途径3-1.嘌呤核苷酸合成嘌呤核苷酸合成从头合成途径：利用磷酸核糖、氨基酸、一

22、从头合成途径：利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及碳单位及COCO2 2等简单物质为原料，经一系等简单物质为原料，经一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。补救合成途径：利用体内游离的嘌呤或嘌呤补救合成途径：利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤核核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤核苷酸的途径。苷酸的途径。3-2.3-2.嘌呤核苷酸补救合成的生理意义嘌呤核苷酸补救合成的生理意义v节约能量和一些氨基酸的消耗。节约能量和一些氨基酸的消耗。v有些组织（如脑、骨髓）不能从头合成嘌呤核苷酸，只能进有些组织（如脑、骨髓）不能从头合成嘌呤核苷酸，只能进行嘌呤核

23、苷酸的补救合成。行嘌呤核苷酸的补救合成。HGPRTHGPRT完全缺失的患儿，表现为自毁容貌征完全缺失的患儿，表现为自毁容貌征HGPRTHGPRT缺失导致次黄嘌呤累积，转而过量产生尿酸，同缺失导致次黄嘌呤累积，转而过量产生尿酸，同时补救途径不通会引起嘌呤核苷酸从头合成速度增加，时补救途径不通会引起嘌呤核苷酸从头合成速度增加，更加大量累积尿酸，从而导致肾结石和痛风更加大量累积尿酸，从而导致肾结石和痛风3-3.3-3.嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成H H2 2N NC CO OP PO OH HO O- -O OO O- -+ +2ATP 2ADP2ATP 2ADP+Pi+Pi谷氨酸谷氨酸氨基甲酰

24、磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺+ +H HC CO O3 3- -v氨基甲酰磷酸合成酶（关键酶）的比较氨基甲酰磷酸合成酶（关键酶）的比较 氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶- - 氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶-分分 布布 线粒体（肝）线粒体（肝） 胞液（所有细胞）胞液（所有细胞）氮氮 源源 氨氨 谷氨酰胺谷氨酰胺变构激活剂变构激活剂 N- N- 乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸 无无功功 能能 尿素合成尿素合成 嘧啶的合成嘧啶的合成3-4.3-4.嘧啶核苷酸的补救合成途径嘧啶核苷酸的补救合成途径嘧嘧啶啶磷磷酸酸核核糖糖转转移移酶酶嘧嘧啶啶+ +P PR RP PP P（嘧嘧啶啶：尿

25、尿嘧嘧啶啶，胸胸腺腺嘧嘧啶啶，乳乳清清酸酸，不不包包括括胞胞嘧嘧啶啶）嘧嘧啶啶核核苷苷酸酸+ +P PP Pi i尿尿苷苷激激酶酶尿尿嘧嘧啶啶核核苷苷+ +A AT TP P U UM MP P+ +A AD DP P 尿苷激酶尿苷激酶胞嘧啶核苷胞嘧啶核苷+ATP胞苷酸胞苷酸+ADP4.4. 核苷酸代谢核苷酸代谢食食物物核核蛋蛋白白胃酸蛋白质核核酸酸（R RN NA A, ,D DN NA A) )胰核酸酶核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶（磷酸二酯酶）单单核核苷苷酸酸胰肠核苷酸酶（磷酸单酯酶）磷磷酸酸核核苷苷碱碱基基戊戊糖糖核苷酶氨基酸（磷酸戊糖）n nu uc cl le ei ic c a ac

26、ci id dn nu uc cl le eo ot ti id de ep ph ho os sp ph ha at te eb ba as se ep pu ur ri in ne ep py yr ri im mi id di in ne es su ug ga ar rr ri ib bo os se ed de eo ox xy yr ri ib bo os se e4-1.4-1.嘌呤核苷酸代谢嘌呤核苷酸代谢鸟鸟嘌嘌呤呤黄黄嘌嘌呤呤氧氧化化酶酶黄黄嘌嘌呤呤氧氧化化酶酶鸟鸟苷苷尿尿酸酸黄黄嘌嘌呤呤鸟鸟嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸次次黄黄嘌嘌呤呤次次黄黄嘌嘌呤呤核核苷苷次次黄黄嘌嘌呤呤核核苷苷

27、酸酸腺腺嘌嘌呤呤腺腺苷苷腺腺嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸N NC CC C H HN NC CC CN NH HN NH H C CN N H H2 2N NC CC C H HN NC CC CN NH HN NH H C CO O H HN NC CC C H HN NC CC CN NH HN NC CO O H HH H O ON NC CC CN NC CC CN NH HN NC CO O H HH H O OO O H HN NC CC C H HN NC CC CN NH HN NC CO O H HH H2 2N N4-2.4-2.嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶核苷酸的分解代谢尿尿嘧嘧啶啶

28、阿阿糖糖胞胞苷苷C CN NC C H HC C H HC CO ON N H H2 2N NH HO OO O H HO O H HC C H H2 2O O H H5 5- -F FU UC CN NC C H HC C H HC CO OO OH HN NH HC CN NC C H HC CC CO OO OH HN NH HF FF Fd dU UM MP PF FU UT TP P( (与与d dU UM MP P相相似似) )( (与与T TT TP P相相似似) )5 5F FU UM MT TX X阿阿糖糖胞胞苷苷氮氮杂杂丝丝氨氨酸酸d dT TM MP Pd dU UM M

29、P Pd dU UD DP PU UD DP Pd dC CD DP PC CD DP PC CT TP PU UT TP PU UM MP P 5.5.核苷酸的生物功用核苷酸的生物功用脱氧核苷酸主要的作用是脱氧核苷酸主要的作用是DNADNA的组成成分，为数不多的参与代谢的调节。的组成成分，为数不多的参与代谢的调节。核糖核苷酸除了是核糖核苷酸除了是RNARNA的组成成分外，还以多种方式参与细胞内的生理和的组成成分外，还以多种方式参与细胞内的生理和生化过程。生化过程。v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ATP-ATP-主要形式；主要

30、形式；GTP-GTP-蛋白质合成蛋白质合成 UTP-UTP-糖原合成；糖原合成；CTP-CTP-磷脂合成磷脂合成参与代谢与生理调节参与代谢与生理调节-cAMPcAMP, , cGMPcGMP组成辅酶组成辅酶-NAD,FAD, -NAD,FAD, CoACoA活化中间代谢物活化中间代谢物-UDPG-UDPG，CDP-DGCDP-DG，SAMSAM，PAPSPAPS6.核苷酸的降解核苷酸的降解核苷酸的降解核苷酸的降解1 1、核苷酸降解为核苷和磷酸、核苷酸降解为核苷和磷酸v 磷酸单酯酶（核苷酸酶）磷酸单酯酶（核苷酸酶）v 核苷酸核苷酸 核苷核苷+ +磷酸磷酸 v 1 1）非特异性核苷酸酶：）非特异性

31、核苷酸酶：v可水解下核苷可水解下核苷22，33或或55位上的磷酸；位上的磷酸； 2 2）特异性核苷酸酶：）特异性核苷酸酶： 只能水解只能水解33或或55位上的磷酸，分别称为位上的磷酸，分别称为3-3-核苷酸酶和核苷酸酶和5-5-核苷酸酶。核苷酸酶。7.7.核苷的降解核苷的降解v核苷降解为戊糖和嘌呤碱或嘧啶碱核苷降解为戊糖和嘌呤碱或嘧啶碱v v1 1）广泛形式：）广泛形式： 核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶v 核苷核苷+ +磷酸磷酸 嘌呤碱或嘧啶碱嘌呤碱或嘧啶碱+ +戊糖戊糖-1-1-磷酸磷酸v 为可逆反应。为可逆反应。v v2 2）植物和微生物内形式：）植物和微生物内形式：v 核苷水解酶核苷水解酶v

32、核苷核苷+H+H2 2O O 嘌呤碱或嘧啶碱嘌呤碱或嘧啶碱+ +戊糖戊糖v v 为不可逆反应。为不可逆反应。v 只能对核糖核苷有作用，对脱氧核糖核苷无作用。只能对核糖核苷有作用，对脱氧核糖核苷无作用。 三三. .核苷核苷1.1.核苷的简介核苷的简介2.2.核苷基本信息核苷基本信息3.3.核苷的性质核苷的性质4.4.核苷与核苷与DNADNA5.DNA5.DNA与病毒与病毒6.6.核苷类抗病毒药物核苷类抗病毒药物1.1.核苷的简介核苷的简介v核苷（核苷（NucleosidNucleosid）是一类糖苷胺（）是一类糖苷胺（glycosylamineglycosylamine）分子，组成物是核酸碱基加

33、上核糖）分子，组成物是核酸碱基加上核糖（RiboseRibose）或脱氧核糖）或脱氧核糖(Deoxyribose)(Deoxyribose)，碱基包括嘌呤（，碱基包括嘌呤（PurinePurine）和嘧啶（）和嘧啶（PyrimidinePyrimidine）两类，嘌呤包括鸟嘌呤两类，嘌呤包括鸟嘌呤(Guanine)(Guanine)和腺嘌呤和腺嘌呤(Adenine)(Adenine)，嘧啶包括胞嘧啶，嘧啶包括胞嘧啶(Cytosine)(Cytosine)、胸腺、胸腺嘧啶嘧啶(Thymine)(Thymine)和尿嘧啶和尿嘧啶(Uracil)(Uracil)，核糖和核酸碱基之间以，核糖和核酸碱基

34、之间以-N-N糖苷键的形式构成。根据核糖苷键的形式构成。根据核糖的不同，可分为核糖核苷和脱氧核糖核苷两类，前者是糖的不同，可分为核糖核苷和脱氧核糖核苷两类，前者是RNARNA的组成部分，后者是的组成部分，后者是DNADNA的构成单元的构成单元11。根据碱基的不同分为又可将核苷分为嘧啶类核苷和嘌呤类核苷两类。根据碱基的不同分为又可将核苷分为嘧啶类核苷和嘌呤类核苷两类22。嘧。嘧啶类核苷主要有胸苷、尿苷和胞苷，嘌呤类核苷主要有腺苷和尿苷，它们的结构如图（啶类核苷主要有胸苷、尿苷和胞苷，嘌呤类核苷主要有腺苷和尿苷，它们的结构如图（1 1）。）。18471847年，年，LiebigLiebig从细胞中

35、分离出第一个核苷类化合物，标志着遗传物质化学即从细胞中分离出第一个核苷类化合物，标志着遗传物质化学即“核核苷化学苷化学”的开创，这类核苷为天然核苷。的开创，这类核苷为天然核苷。19911991年年LeveneLevene和和JacobsJacobs确定了第一个核苷的结确定了第一个核苷的结构为：次黄嘌呤核苷构为：次黄嘌呤核苷(Hypoxanthinribo)(Hypoxanthinribo)的的55一磷酸酯一磷酸酯, ,同时两位科学家还定义了核苷同时两位科学家还定义了核苷( (由由一个氮杂环的碱基与戊糖偶联的分子一个氮杂环的碱基与戊糖偶联的分子) )和核苷酸和核苷酸( (被磷酸酯化的核苷被磷酸酯

36、化的核苷) )的概念，从此，开始了的概念，从此，开始了核苷化学的新纪元。核苷化学的新纪元。2.2.核苷基本信息核苷基本信息 核苷核苷: :由戊糖和碱基缩合而成，并以糖苷键连接。糖环上的由戊糖和碱基缩合而成，并以糖苷键连接。糖环上的C C1 1 与嘧啶碱的与嘧啶碱的N N1 1 或与嘌呤碱的或与嘌呤碱的N N9 9 相连接。所以糖与碱基之相连接。所以糖与碱基之间的连键是间的连键是N-C N-C 键，称为键，称为N-N-糖苷键。应用糖苷键。应用X-X-光衍射分析证光衍射分析证明，核苷中的碱基与糖环平面互相垂直。明，核苷中的碱基与糖环平面互相垂直。胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷鸟嘌呤核苷腺嘌呤核苷NNOHHO

37、NNNH2HONNOHH2NNNNNNNNH2OHHOHHOHHHOCH2HOCH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHHOCH2OHHOHHOHHHOCH2常见核苷结构式常见核苷结构式3.3.核苷的性质核苷的性质-一般核苷为无色的高熔点结晶，易溶于热水，难溶于冷水，一般核苷为无色的高熔点结晶，易溶于热水，难溶于冷水，嘧啶核苷较嘌呤核苷更易溶于水，难溶于有机溶剂，苯甲酰嘧啶核苷较嘌呤核苷更易溶于水，难溶于有机溶剂，苯甲酰化后可溶于醇。腺嘌呤核苷、胞嘧啶核苷为弱碱性，尿嘧啶化后可溶于醇。腺嘌呤核苷、胞嘧啶核苷为弱碱性，尿嘧啶核苷为弱酸性，溶于强碱中：可制成铅盐、银盐、苦味酸盐核苷为弱酸性，溶于强

38、碱中：可制成铅盐、银盐、苦味酸盐、苦酮酸盐。、苦酮酸盐。-核苷上的羟基可起烷基化反应，如二苯甲酰化、甲基化、核苷上的羟基可起烷基化反应，如二苯甲酰化、甲基化、苄基化、硅烷化等反应；也可进行各种酰化反应，如乙酰化苄基化、硅烷化等反应；也可进行各种酰化反应，如乙酰化、苯甲酰化、异丁酰化等反应；核糖核苷可进行丙酮叉化、苯甲酰化、异丁酰化等反应；核糖核苷可进行丙酮叉化、苄叉化反应，还可以与原酸酯反应。苄叉化反应，还可以与原酸酯反应。4.4.核苷与核苷与DNADNA19531953年，一个名叫沃森（年，一个名叫沃森（James WatsonJames Watson）的年仅）的年仅2525岁的美国年轻人（

39、生物学博岁的美国年轻人（生物学博士后）与他士后）与他3737岁的同事、英国物理学家克里克（岁的同事、英国物理学家克里克（Francis CrickFrancis Crick）在剑桥大学卡）在剑桥大学卡文迪什实验室共同完成了一项惊天之举文迪什实验室共同完成了一项惊天之举发现了发现了DNADNA双螺旋结构，当年双螺旋结构，当年4 4月月2525日，他们的一篇题为日，他们的一篇题为“核酸的分子结构核酸的分子结构”的论文在著名的的论文在著名的自然自然（NatureNature）杂志上发表，将生命的秘密展现在世人面前，开启了分子生物学时）杂志上发表，将生命的秘密展现在世人面前，开启了分子生物学时代。代。

40、DNADNA双螺旋结构与相对论、量子力学一起被誉为双螺旋结构与相对论、量子力学一起被誉为2020世纪自然科学最伟大的世纪自然科学最伟大的3 3个发现。沃森、克里克也因此分享了个发现。沃森、克里克也因此分享了19621962年的诺贝尔医学奖。年的诺贝尔医学奖。DNADNA分子的基本单位就是核苷酸：脱氧核糖核酸（分子的基本单位就是核苷酸：脱氧核糖核酸（DNADNA）单链核苷酸核苷酸）单链核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸；核苷酸核苷磷酸；核苷核苷酸核苷酸；核苷酸核苷磷酸；核苷= =碱基碱基DD2 2脱氧核糖脱氧核糖。组成。组成DNADNA的碱基有四个：腺嘌呤（的碱基有四个：腺嘌呤（adenineadenin

41、e，A A）、胸腺嘧啶（）、胸腺嘧啶（thyminethymine，T T）、鸟嘌呤（）、鸟嘌呤（guanineguanine，G G）和胞嘧啶（）和胞嘧啶（cytosinecytosine，C C）。）。DNADNA链一个碱基通过链一个碱基通过氢键与另一条氢键与另一条DNADNA链的一个碱基由氢键按碱基互补配对原则（查戈夫法则）配链的一个碱基由氢键按碱基互补配对原则（查戈夫法则）配对形成碱基对（对形成碱基对（A A配配T T，G G配配C C）。碱基对堆积在双链内侧）。碱基对堆积在双链内侧, ,它们排列方式像梯子它们排列方式像梯子上的横木上的横木, ,糖环和磷酸基排列在外侧，形成糖环和磷酸基

42、排列在外侧，形成DNADNA双螺旋结构。双螺旋结构。5.DNA5.DNA与病毒与病毒v病毒（病毒（virusvirus）是介于生命与非生命之间的一种物质形式，自由于细胞之外时，不能复制）是介于生命与非生命之间的一种物质形式，自由于细胞之外时，不能复制，不表现生命流行性，但病毒进入宿主细胞之后，可以控制细胞，进行自我复制、增殖，不表现生命流行性，但病毒进入宿主细胞之后，可以控制细胞，进行自我复制、增殖，表现其生命形式。病毒没有细胞结构，所以又称为非细胞生物，它是微生物中最小的生命表现其生命形式。病毒没有细胞结构，所以又称为非细胞生物，它是微生物中最小的生命实体。病毒的组成极其简单，它是由一层蛋白

43、或脂蛋白保护性外壳和一种核酸（实体。病毒的组成极其简单，它是由一层蛋白或脂蛋白保护性外壳和一种核酸（DNADNA或或RNARNA）组成。）组成。v有的病毒甚至没有蛋白质，只含有具有单独侵染性的较小型的核糖核酸（有的病毒甚至没有蛋白质，只含有具有单独侵染性的较小型的核糖核酸（RNARNA）分子，即）分子，即类病毒（类病毒（viroidviroid）；有的只含有不具备侵染性的）；有的只含有不具备侵染性的RNARNA，通常称为拟病毒（，通常称为拟病毒（virusoidvirusoid）；有）；有的没有核酸而有感染性的蛋白质颗粒，通常称为朊病毒（的没有核酸而有感染性的蛋白质颗粒，通常称为朊病毒（pri

44、onprion）。一般把类病毒、拟病）。一般把类病毒、拟病毒和朊病毒统称为亚病毒（毒和朊病毒统称为亚病毒（subvirusessubviruses）。根据病毒宿主细胞不同，可以将病毒分为）。根据病毒宿主细胞不同，可以将病毒分为3 3大大类：专门寄生在人和动物细胞里的动物病毒，如流感病毒；专门寄生在植物细胞里的植物类：专门寄生在人和动物细胞里的动物病毒，如流感病毒；专门寄生在植物细胞里的植物病毒，如烟草斑纹病毒；专门寄生在细菌细胞内的细菌病毒，也叫噬菌体，如大肠埃希菌病毒，如烟草斑纹病毒；专门寄生在细菌细胞内的细菌病毒，也叫噬菌体，如大肠埃希菌噬菌体。噬菌体。20052005年年5 5月，国际病

45、毒分类委员会提出的第月，国际病毒分类委员会提出的第8 8份报告称，已发现的病毒超过份报告称，已发现的病毒超过60006000种，分为种，分为3 3个目，个目，7373科，科，9 9个亚科，个亚科，287287属，属，1 9381 938种；而使人类致病的病毒有种；而使人类致病的病毒有1 2001 200多种多种，若包括亚病毒及病毒变异株，其总数已超过，若包括亚病毒及病毒变异株，其总数已超过10 00010 000多种。病毒感染引起疾病严重危害多种。病毒感染引起疾病严重危害人类健康，据不完全统计，超过人类健康，据不完全统计，超过50%50%的流行性传染病是由病毒感染引起，如天花、麻疹、的流行性传

46、染病是由病毒感染引起，如天花、麻疹、狂犬病、脊髓灰质炎、流感、乙型肝炎、丙型肝炎、艾滋病、急性重症呼吸综合征（狂犬病、脊髓灰质炎、流感、乙型肝炎、丙型肝炎、艾滋病、急性重症呼吸综合征（SARSSARS）、禽流感等。）、禽流感等。 6.6.核苷类抗病毒药物核苷类抗病毒药物 根据病毒的生物学特性，可以通过以下几个方式来阐述抗病毒药物的作用机制：根据病毒的生物学特性，可以通过以下几个方式来阐述抗病毒药物的作用机制：阻断病阻断病毒脱壳；毒脱壳；阻断病毒核酸合成；阻断病毒核酸合成；阻断病毒蛋白质合成；阻断病毒蛋白质合成；阻断病毒释放；阻断病毒释放；核苷类抗病核苷类抗病毒药物的作用机制主要是阻断病毒核酸合

47、成。毒药物的作用机制主要是阻断病毒核酸合成。 什么是核苷类抗病毒药物？对核苷（酸）的碱基或糖基部分进行修饰，或者同时对碱基和什么是核苷类抗病毒药物？对核苷（酸）的碱基或糖基部分进行修饰，或者同时对碱基和糖基进行双重修饰，可得到核苷类似物（糖基进行双重修饰，可得到核苷类似物（nucleoside analoguenucleoside analogue）或核苷酸类似物）或核苷酸类似物 （nucleotide analoguenucleotide analogue），它们能取代病毒正常的核酸前体或抑制核酸合成酶，阻断病毒），它们能取代病毒正常的核酸前体或抑制核酸合成酶，阻断病毒核酸的合成，阻止病毒核

48、酸的合成，阻止病毒DNADNA链的延伸，从而对病毒产生选择性的抑制作用。这类具有抗病链的延伸，从而对病毒产生选择性的抑制作用。这类具有抗病毒活性的核苷或核苷酸类似物通称为核苷类抗病毒药，对病毒性疾病的治疗起着十分重要毒活性的核苷或核苷酸类似物通称为核苷类抗病毒药，对病毒性疾病的治疗起着十分重要的作用。的作用。 自自19621962年世界上第一个抗病毒药物碘苷批准上市以来，至年世界上第一个抗病毒药物碘苷批准上市以来，至20062006年年6 6月月3030日，全球已有日，全球已有5757种抗病毒药物获准上市（其中种抗病毒药物获准上市（其中2 2种已撤销），其中种已撤销），其中5050以上（以上（

49、3131种）为核苷类抗病毒药物种）为核苷类抗病毒药物，有对糖基进行修饰，有碱基修饰，也有对糖基和碱基进行双重修饰。这，有对糖基进行修饰，有碱基修饰，也有对糖基和碱基进行双重修饰。这3131种核苷类抗病种核苷类抗病毒药物中，核苷酸类似物毒药物中，核苷酸类似物5 5个，碱基修饰的核苷类似物个，碱基修饰的核苷类似物7 7个，糖基修饰的核苷类似物个，糖基修饰的核苷类似物1616个个，碱基和糖基双重修饰的核苷类似物，碱基和糖基双重修饰的核苷类似物3 3个。个。v6-1.6-1.已批准上市的核苷类抗病毒药物一览表已批准上市的核苷类抗病毒药物一览表-1-1药物名称药物名称结构特征结构特征作用作用上市时间上市

50、时间研发公司研发公司中国上市中国上市1 1 核苷酸类似物核苷酸类似物单磷酸阿糖腺苷单磷酸阿糖腺苷糖基修饰糖基修饰抗抗HSVHSV19791979年年ParkeParkeDavisDavis（美）（美）是是福米韦生福米韦生反义寡核苷酸反义寡核苷酸抗抗CMVCMV19981998年年ISISISIS（美）（美）聚肌胞聚肌胞聚核苷酸聚核苷酸广谱抗病毒广谱抗病毒19811981年年中科院微生物所（中）中科院微生物所（中）是是替诺福韦酯替诺福韦酯开环核苷酸开环核苷酸抗抗HBVHBV、抗、抗HIVHIV20012001年年GileadGilead（美）（美）阿德福韦酯阿德福韦酯开环核苷酸开环核苷酸抗抗HB

51、VHBV、抗、抗HIVHIV20022002年年GileadGilead（美）（美）是是2 2 核苷类似物核苷类似物碘苷碘苷脱氧核苷，碱基修饰脱氧核苷，碱基修饰抗抗HSVHSV19621962年年SK BeechamSK Beecham（美）（美）是是依巴他滨依巴他滨脱氧核苷，碱基修饰脱氧核苷，碱基修饰抗抗HSVHSV19721972年年ChauvinChauvinBlacheBlache（法）（法）依度尿苷依度尿苷脱氧核苷，碱基修饰脱氧核苷，碱基修饰抗抗HSVHSV19751975年年RebugenRebugen（德）（德）曲氟尿苷曲氟尿苷脱氧核苷，碱基修饰脱氧核苷，碱基修饰抗抗HSVHSV

52、19771977年年WellcomeWellcome（英）（英）6-1.6-1.已批准上市的核苷类抗病毒药物一览表已批准上市的核苷类抗病毒药物一览表-2-2药物名称药物名称结构特征结构特征作用作用上市时间上市时间研发公司研发公司中国上市中国上市依培夫定依培夫定脱氧核苷，碱基修饰脱氧核苷，碱基修饰抗抗HSVHSV19871987年年BiogalBiogal（匈）（匈）是是溴夫定溴夫定脱氧核苷，碱基修饰脱氧核苷，碱基修饰抗抗HSVHSV19881988年年Berlin ChemBerlin Chem（前东德）（前东德）（进口）（进口）利巴韦林利巴韦林核苷，碱基修饰核苷，碱基修饰广谱抗病毒广谱抗病毒

53、19741974年年ICNICN（美）（美）是是阿糖胞苷阿糖胞苷糖基修饰糖基修饰抗抗HSVHSV19751975年年UpjohnUpjohn（美）（美）是是安西他滨安西他滨糖基修饰糖基修饰抗抗HSVHSV19751975年年山之内（日）山之内（日）是是阿糖腺苷阿糖腺苷糖基修饰糖基修饰抗抗HSVHSV19771977年年ParkeParkeDavisDavis（美）（美）是是齐多夫定齐多夫定糖基修饰糖基修饰抗抗HIVHIV19891989年年WellcomeWellcome（英）（英）是是去羟肌苷去羟肌苷糖基修饰糖基修饰抗抗HIVHIV19911991年年BMSBMS（美）（美）是是扎西他滨扎西

54、他滨糖基修饰糖基修饰抗抗HIVHIV19921992年年RocheRoche（美）（美）司他夫定司他夫定糖基修饰糖基修饰抗抗HIVHIV19941994年年BMSBMS（美）（美）是是6-1.6-1.已批准上市的核苷类抗病毒药物一览表已批准上市的核苷类抗病毒药物一览表-3-3药物名称药物名称结构特征结构特征作用作用上市时间上市时间研发公司研发公司中国上市中国上市拉米夫定拉米夫定糖基修饰糖基修饰抗抗HIVHIV、抗、抗HBVHBV19951995年年WellcomeWellcome（英）（英）是是恩替卡韦恩替卡韦糖基修饰糖基修饰抗抗HBVHBV20052005年年Bristol/Myers Br

55、istol/Myers SquibbSquibb（美）（美）是是阿昔洛韦阿昔洛韦开环核苷开环核苷抗抗HSVHSV19811981年年WellcomeWellcome（英）（英）是是更昔洛韦更昔洛韦开环核苷开环核苷抗抗HSVHSV19861986年年SyntexSyntex（美）（美）是是泛昔洛韦泛昔洛韦开环核苷开环核苷抗抗HSVHSV19941994年年SK BeechamSK Beecham（美）（美）是是伐昔洛韦伐昔洛韦开环核苷开环核苷抗抗HSVHSV19951995年年WellcomeWellcome（英）（英）是是喷昔洛韦喷昔洛韦开环核苷开环核苷抗抗HSVHSV19961996年年SK

56、 BeechamSK Beecham（美）（美）是是西多福韦西多福韦开环核苷开环核苷抗抗CMVCMV19961996年年GileadGilead（美）（美）缬更昔洛韦缬更昔洛韦开环核苷开环核苷抗抗HSVHSV20012001年年RocheRoche（美）（美）索利夫定索利夫定糖基碱基双重修饰糖基碱基双重修饰抗抗HSVHSV19931993年（已撤销）年（已撤销）ShojiShoji（日）（日）阿巴卡韦阿巴卡韦糖基碱基双重修饰糖基碱基双重修饰抗抗HIVHIV19981998年年GlaxoWellcomeGlaxoWellcome（英）（英）6-2-1.6-2-1.鸟苷类抗病毒药物鸟苷类抗病毒药物

57、序号序号分子结构分子结构CAS CAS 登录号登录号产品名称产品名称英文名英文名化学名化学名分子式分子式1 1118-00-3118-00-3鸟嘌呤核苷鸟嘌呤核苷（鸟苷）（鸟苷）GuanosineGuanosine9-9- -D-D-呋喃核苷呋喃核苷鸟嘌呤鸟嘌呤C C1010HH1313N N5 5OO5 52 285-32-585-32-5鸟苷酸鸟苷酸GuanosineGuanosine 5- 5-phosphatephosphate鸟嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸C C1010HH1414N N5 5OO8 8P P3 359277-89-359277-89-3阿昔洛韦阿昔洛韦AcyclovirA

58、cyclovir9-(2-9-(2-羟乙氧甲基羟乙氧甲基) )鸟嘌呤鸟嘌呤C C8 8HH1111N N5 5OO3 34 482410-32-082410-32-0更昔洛韦更昔洛韦GanciclovirGanciclovir9-(1,3-9-(1,3-二羟基二羟基-2-2-丙氧甲基丙氧甲基) )鸟嘌呤鸟嘌呤C C9 9HH1313N N5 5OO4 45 539809-25-139809-25-1喷昔洛韦喷昔洛韦PenciclovirPenciclovir9-(4-9-(4-羟基羟基-3-(-3-(羟甲基羟甲基)- )-丁基丁基) )- -鸟嘌呤鸟嘌呤C C1010HH1515N N5 5O

59、O3 36 6142217-69-4142217-69-4恩替卡韦恩替卡韦EntecavirEntecavir9-(4-9-(4-羟基羟基-3-3-羟甲基羟甲基-2-2-亚亚甲基环戊甲基环戊-1-1-基基) )鸟嘌呤鸟嘌呤C C1212HH1515N N5 5OO3 37 7136470-78-5136470-78-5阿巴卡韦阿巴卡韦AbacavirAbacavir(1S,4R)-4-(2-(1S,4R)-4-(2-氨基氨基-6-(-6-(环丙环丙氨基氨基)-9H-)-9H-嘌呤嘌呤-9-9-基基)-2-)-2-环环戊烯戊烯-1-1-甲醇甲醇C C1414HH1818N N6 6OO6-2-2

60、.6-2-2.尿苷类抗病毒药物尿苷类抗病毒药物序号序号分子结构分子结构CAS CAS 登录号登录号产品名称产品名称英文名英文名化学名化学名分子式分子式1 158-96-858-96-8尿苷尿苷尿嘧啶尿嘧啶核苷核苷UridineUridine尿嘧啶尿嘧啶核苷核苷C C9 9HH1212N N2 2OO6 62 2316-46-1316-46-15-5-氟尿苷氟尿苷5-fluorouridine5-fluorouridine5-5-氟尿嘧啶核苷氟尿嘧啶核苷C C9 9HH1111FNFN2 2OO6 63 354-42-254-42-2碘苷碘苷IdoxuridineIdoxuridine5-5-碘