生物化学：第10章 核苷酸代谢 2017

1、目录目录1第第10章章核苷酸代谢核苷酸代谢Metabolism of Nucleotides目录目录n 核苷酸的生物功用核苷酸的生物功用作为核酸合成的原料作为核酸合成的原料体内能量的利用形式体内能量的利用形式参与代谢和生理调节参与代谢和生理调节组成辅酶组成辅酶活化中间代谢物活化中间代谢物2概概 述述目录目录n 核酸的消化与吸收核酸的消化与吸收3食物核蛋白食物核蛋白蛋白质蛋白质核酸核酸(RNA及及DNA)胃酸胃酸核苷酸核苷酸胰核酸酶胰核酸酶核苷核苷磷酸磷酸胰、肠核苷酸酶胰、肠核苷酸酶碱基碱基戊糖戊糖核苷酶核苷酶目录目录4第一节第一节 嘌呤核苷酸的代谢嘌呤核苷酸的代谢 Metabolism of

2、Purine Nucleotides目录目录一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两种途径救合成两种途径5 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤核苷酸。单的反应过程，合成嘌呤核苷酸。n 从头合成途径从头合成途径(de novo synthesis)n 补救合成途径补救合成途径(salvage pathway)利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及COCO2 2等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸。成嘌呤核苷酸。目录目

3、录6 肝肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是其次是小肠和胸腺小肠和胸腺，而，而脑、骨髓脑、骨髓则无法进行此则无法进行此合成途径。合成途径。（一）嘌呤核苷酸的从头合成（一）嘌呤核苷酸的从头合成n合成部位合成部位1 1、从头合成途径、从头合成途径 天天冬氨酸、冬氨酸、谷谷氨酰胺、氨酰胺、甘甘氨酸、氨酸、COCO2 2、一碳单、一碳单位、磷酸核糖。位、磷酸核糖。n合成原料合成原料目录目录7n 嘌呤碱合成的原料（元素来源）嘌呤碱合成的原料（元素来源）CO2天冬氨酸天冬氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）甘氨酸甘氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）谷氨酰

4、胺谷氨酰胺（酰胺基）（酰胺基）目录目录n嘌呤核苷酸的结构嘌呤核苷酸的结构8GMPAMP目录目录9R-5-P（5-磷酸核糖）磷酸核糖）PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）（磷酸核糖焦磷酸）（1）IMP的合成过程的合成过程n 合成过程合成过程AMPATPPRPP合成酶合成酶目录目录10 磷酸核糖酰胺转移酶磷酸核糖酰胺转移酶 GAR合成酶合成酶 转甲酰基酶转甲酰基酶 FGAM合成酶合成酶 AIR合合成成酶酶（2）AMP和和GMP的生成的生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合成酶合成酶目录目录13R-5-P（5-磷酸核糖）磷

5、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下IMP AMP GMPH2N-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关键酶关键酶目录目录14AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶（ 3 ）ATP和和GTP的生成的生成目录目录n 嘌呤核苷酸从头合成特点嘌呤核苷酸从头合成特点 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖

6、分子上逐步合成的。嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。 关键酶：关键酶：PRPP合成酶、酰胺转移酶合成酶、酰胺转移酶 原料：原料：5-磷酸核糖、谷氨酰胺、天冬氨酸、甘氨磷酸核糖、谷氨酰胺、天冬氨酸、甘氨酸、一碳单位和酸、一碳单位和CO2 15目录目录162 2、从头合成的调节、从头合成的调节R-5-PATPPRPP合成酶合成酶PRPP酰胺转移酶酰胺转移酶PRAIMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸AMP ADPATPXMPGMPGDP GTP+_IMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP_+调节方式：调节方式：反馈调节反馈调节和和交叉调节交叉调节目

7、录目录( (二二) )嘌呤核苷酸的补救合成途径嘌呤核苷酸的补救合成途径17腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adenine phosphoribosyl transferase, APRT)次黄嘌呤次黄嘌呤- -鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT)腺苷激酶腺苷激酶(adenosine kinase)n 参与补救合成的酶参与补救合成的酶目录目录18腺嘌呤腺嘌呤 + PRPPAMP + PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤 + PRPPIMP + PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤 +

8、 PRPPHGPRTGMP + PPin 合成过程合成过程腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP目录目录n 补救合成的生理意义补救合成的生理意义 补救合成节省从头合成时的能量和一些补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。氨基酸的消耗。 体内某些组织器官，如体内某些组织器官，如脑、骨髓脑、骨髓等只能等只能进行补救合成。进行补救合成。19目录目录20（三）嘌呤核苷酸的相互转变（三）嘌呤核苷酸的相互转变IMPAMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶鸟苷酸还原酶NADPH+H+ NADP+NH3目录目录21（四）脱氧核糖核苷酸的生

9、成（四）脱氧核糖核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上进行在核苷二磷酸水平上进行（N代表代表A、G、U、C等碱基）等碱基）目录目录22dNDP + ATP 激酶激酶dNTP + ADP二磷酸脱氧核苷二磷酸脱氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷二磷酸核糖核苷NADP+NADPH + H+核糖核苷酸还原酶，核糖核苷酸还原酶，Mg2+还原型硫氧化还原型硫氧化还原蛋白还原蛋白-(SH)2氧化型硫氧氧化型硫氧化还原蛋白化还原蛋白SS硫氧化还原蛋白还原酶硫氧化还原蛋白还原酶(FAD)目录目录23（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、

10、氨基酸或叶酸等的类似物。或叶酸等的类似物。嘌呤类似物嘌呤类似物氨基酸类似物氨基酸类似物叶酸类似物叶酸类似物6- 6-巯基嘌呤巯基嘌呤6- 6-巯基鸟嘌呤巯基鸟嘌呤8- 8-氮杂鸟嘌呤等氮杂鸟嘌呤等氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸等等氨蝶呤氨蝶呤氨甲蝶呤氨甲蝶呤等等目录目录24次黄嘌呤次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤巯基嘌呤(6-MP) 6-巯基嘌呤巯基嘌呤的结构的结构目录目录25 O NH2 | |H2N-C-CH2-CH2-CH-COOH 谷氨酰胺谷氨酰胺 O NH2 | | 氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸 N+=N-CH2-C-O-CH2-CH-COOH （重氮乙酰丝氨酸）（重氮乙酰丝氨酸）R=H 氨蝶呤氨蝶呤 R=

11、CH3 氨甲蝶呤（氨甲蝶呤（MTX）NCNCCCNCHCNNH2H2NCH2NRCHNCOOHCHCH2CH2COOHOR=H 氨蝶呤氨蝶呤 R=CH3 氨甲蝶呤（氨甲蝶呤（MTX）目录目录27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（FAICAR）IMP次黄嘌呤次黄嘌呤（H）PRPPPPi=AMP=PRPPPPi=腺嘌呤（腺嘌呤（A）

12、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MTXMTX目录目录28二、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核苷酸酶核苷酸酶Pi Pi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶碱基碱基1- 1-磷酸核糖磷酸核糖目录目录29嘌呤碱的最终嘌呤碱的最终代谢产物代谢产物AMPGMPH（次黄嘌呤）（次黄嘌呤）GX（黄嘌呤）（黄嘌呤）黄嘌呤氧化黄嘌呤氧化酶酶黄嘌呤黄嘌呤氧化酶氧化酶目录目录30 正常人：血尿酸正常人：血尿酸 2-6 mg/dl2-6 mg/dl 血尿酸血尿酸 8 mg/dl 8

13、 mg/dl结晶结晶 沉积组织沉积组织痛风痛风目录目录31n 痛风症的治疗机制痛风症的治疗机制鸟嘌呤鸟嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤尿酸尿酸黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶别嘌呤醇别嘌呤醇目录目录32第二节第二节嘧啶核苷酸的代谢嘧啶核苷酸的代谢Metabolism of Pyrimidine Nucleotides目录目录33一、嘧啶核苷酸的合成同样有从头合成一、嘧啶核苷酸的合成同样有从头合成与补救合成两条途径与补救合成两条途径( (一一) )嘧啶核苷酸的从头合成嘧啶核苷酸的从头合成n 合成部位合成部位主要是肝细胞胞液主要是肝细胞胞液n 合成原料合成原料谷氨酰胺、谷氨酰胺、C

14、O2和天冬氨酸和天冬氨酸 目录目录34n 嘧啶合成的元素来源嘧啶合成的元素来源氨基甲氨基甲酰磷酸酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸目录目录n 嘧啶核苷酸的结构嘧啶核苷酸的结构35目录目录36n 合成过程合成过程 尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺谷氨酰胺 + + HCO3-氨基甲酰磷氨基甲酰磷酸合成酶酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸谷氨酸 + + 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸目录目录37CPS-ICPS-II肝细胞线粒体中肝细胞线粒体中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸胞液（所有细胞）胞液（所有细胞）谷氨酰胺谷氨酰胺无无分布分布氮源氮源变构激活剂变构激活剂功能功能尿素合成尿素合成嘧啶嘧啶 合成合成

15、CPS-ICPS-II肝细胞线粒体中肝细胞线粒体中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸胞液（所有细胞）胞液（所有细胞）谷氨酰胺谷氨酰胺无无分布分布氮源氮源变构激活剂变构激活剂功能功能尿素合成尿素合成嘧啶嘧啶 合成合成氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶 I、II 的区别的区别目录目录39 胞嘧啶核苷酸的合成胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺ATP谷氨酸谷氨酸ADP+Pi目录目录40 dTMP或或TMP的生成的生成TMP合酶合酶N5, N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2还原酶还原酶FH4NADP+NAD

16、PH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP目录目录n 从头合成的调节从头合成的调节41ATP + CO2+ + 谷氨酰胺谷氨酰胺氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酸天冬氨酸氨基甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸天冬氨酸- -嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸ATP + 5-磷酸核糖磷酸核糖PRPP嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸-目录目录（二）嘧啶核苷酸的补救合成（二）嘧啶核苷酸的补救合成42嘧啶嘧啶 + + PRPP磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷 + + PPi嘧啶磷酸核糖转移酶嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷 + + ATP尿苷激

17、酶尿苷激酶UMP +ADP胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷 + + ATP胸苷激酶胸苷激酶TMP +ADP目录目录（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物43n嘧啶类似物嘧啶类似物胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶(5-FU)目录目录44n某些改变了核糖结构的核苷类似物某些改变了核糖结构的核苷类似物目录目录45UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸阿糖胞苷阿糖胞苷氨甲碟呤氨甲碟呤 5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶目录目录二、嘧啶核苷酸的分解代谢二、嘧啶核苷酸的分解代谢46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PPi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶目录目录47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糖异生糖异生目录目录48嘧啶碱分解的终产物：嘧啶碱分解的终产