生物化学：第8章 核苷酸代谢

1、目录目录第第8章章核苷酸代谢核苷酸代谢Metabolism of Nucleotides目录目录重点与难点：重点与难点： 嘌呤和嘧啶核苷酸从头合成的原料和特点嘌呤和嘧啶核苷酸从头合成的原料和特点 熟悉熟悉IMP转变为转变为AMP及及GMP的过程。的过程。 嘌呤和嘧啶核苷酸分解代谢的终产物嘌呤和嘧啶核苷酸分解代谢的终产物 脱氧核苷酸的合成脱氧核苷酸的合成 目录目录 核苷酸是核酸的基本结构单位。核苷酸是核酸的基本结构单位。 人体内的核苷酸主要由机体细胞自身合成。人体内的核苷酸主要由机体细胞自身合成。因此，与氨基酸不同，核苷酸不属于营养必因此，与氨基酸不同，核苷酸不属于营养必需物质。需物质。v核酸口

2、服液有无保健治疗效果核酸口服液有无保健治疗效果v普通人群服用有益吗普通人群服用有益吗v什么人群不宜服用什么人群不宜服用概述概述目录目录n 核酸的消化与吸收核酸的消化与吸收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AMP尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)目录

3、目录第一节第一节 嘌呤核苷酸的合成与分解代谢嘌呤核苷酸的合成与分解代谢 Metabolism of Purine Nucleotides目录目录一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两种途径补救合成两种途径 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CO2等简单物质为原料，经过一

4、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。目录目录 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 哺乳动物合成部位哺乳动物合成部位1 1、从头合成途径除某些细菌外，几乎所有生物体、从头合成途径除某些细菌外，几乎所有生物体都能合成嘌呤碱。都能合成嘌呤碱。 目录目录n 嘌呤碱合成的元素来源嘌呤碱合成的元素来源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

5、氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）谷氨酰胺谷氨酰胺（酰胺基）（酰胺基）甘氨坐中间，谷碳站两边，甘氨坐中间，谷碳站两边，左手开天门，头顶二氧碳。左手开天门，头顶二氧碳。目录目录n 合成过程合成过程 IMP的合成的合成 AMP和和GMP的生成的生成目录目录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

6、酸谷氨酸酰胺转移酶酰胺转移酶IMP生成总反应过程生成总反应过程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和和GMP的生成的生成目录目录AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶目录目录 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。 IMP的合成需的合成需5个个ATP，6个高能磷酸键。个高能磷酸键。AMP 或或GMP的合成又需的合成又需1个个ATP。n 嘌呤核苷酸从头合成特点嘌呤核苷酸从头合成特点目录目

7、录2 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录目录( (二二) )嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式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

8、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腺嘌呤腺嘌呤 + PRPPAMP + PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤 + PRPPIMP + PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤 + 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HGPRT缺陷缺陷-自毁容貌综自毁容貌综合征：合征：生长发育迟生长发育迟缓，强迫性缓，强迫性痉挛，舞蹈痉挛，舞蹈样手足徐动，样手足徐

9、动，自咬嘴唇、自咬嘴唇、手指致残，手指致残，智力低下。智力低下。 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，如脑、骨髓等只能体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。进行补救合成。目录目录（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（四）脱氧核糖核苷酸的生成（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

10、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dNDP + 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)目录目录嘌呤核苷酸合成总结IMPAMPGMPADPGDPATPGTPdADPdATPdGDPdGTP目录目录（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

11、酸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。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

12、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）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目目 录录目录目录二、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）

13、（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嘌呤核苷酸的分解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 CH HN NC CC CN NH HN NH HC CN NH H2 2N NC CC CH HN NC CC CN NH HN NH HC CO OH HN NC CC CH HN NC CC CN NH HN NC CO OH HH HO O

14、N NC CC CN NC CC CN NH HN NC CO OH HH HO OO OH HN NC CC CH HN NC CC CN NH HN NC CO OH HH H2 2N NUric acid目录目录不同生物嘌呤代谢的终产物不同生物嘌呤代谢的终产物尿酸尿酸灵长类，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、咸水瓣鳃类鸟嘌呤鸟嘌呤/黄嘌呤黄嘌呤蜘蛛、猪蜘蛛、猪目录目录 嘌呤核苷酸分解代谢特点嘌呤核苷酸分解代谢特点: :1 1、环打不破、环打不破; ;2 2、最终产物、最终产物: :尿酸尿

15、酸; ;3 3、嘌呤代谢障碍、嘌呤代谢障碍: :痛风症痛风症目录目录血中尿酸含量：血中尿酸含量：正常：正常：26mg%痛风症：超过痛风症：超过8mg%嘌呤代谢障碍时嘌呤代谢障碍时, ,血尿酸浓度升高血尿酸浓度升高, ,尿酸由肾排出。尿酸由肾排出。尿酸盐溶解度低，尿酸盐溶解度低，结晶沉积于软组结晶沉积于软组织、软骨及关节织、软骨及关节等处等处, ,而导而导致关节炎、尿路致关节炎、尿路结石及肾脏疾病结石及肾脏疾病. .目录目录n 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第二节第二节嘧啶核

16、苷酸的合成与分解代谢嘧啶核苷酸的合成与分解代谢Metabolism of Pyrimidine Nucleotides目录目录一、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比嘌呤核苷酸简单嘧啶核苷酸的从头合成比嘌呤核苷酸简单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、CO2和天冬氨酸和天冬氨酸 目录目录n 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 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

17、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

18、、II 的区别的区别目录目录 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 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+NADPH+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- -ATP + 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

19、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-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸PRPP-目录目录 嘧啶与嘌呤核苷酸从头合成的比较嘧啶与嘌呤核苷酸从头合成的比较 嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸 嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸 合成过程合成过程 在基础上合成嘌呤环在基础上合成嘌呤环 先合成嘧啶环，再加上先合成嘧啶环，再加上 耗能耗能 个个 个个 酶系位置酶系位置 胞质胞质 胞质线粒体胞质线粒体 元素来源元素来源 ， ，和，和 和一碳单位和一碳单位 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n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(