核苷酸代谢八章ppt课件

1、第第 八八 章章核核 苷苷 酸酸 代代 谢谢Metabolism of Nucleotides l核酸的消化与吸收核酸的消化与吸收概概 述述食物核蛋白食物核蛋白蛋白质蛋白质核酸核酸RNARNA及及DNADNA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 核苷酸的生物功能核苷酸的生物功能l作为核酸合成的原料作为核酸合成的原料l体内能量的利用方式体内能量的利用方式ATPATP、GTPGTP等等l参与代谢和生理调理参与代谢和生理调理(ATP(ATP变构抑制变构抑制CitCit合酶合酶) )l组成辅酶组成辅酶NAD+ NAD+ 、FADF

2、AD等等l活化中间代谢物活化中间代谢物(UDPG(UDPG、CDP-XCDP-X、PAPSPAPS等等) )尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)AMP第一节第一节 嘌呤核苷酸的代谢嘌呤核苷酸的代谢Metabolism of Purine Nucleotidesl嘌呤核苷酸的构造嘌呤核苷酸的构造GMPAMP一、嘌呤核苷酸的合成代谢一、嘌呤核苷酸的合成代谢l从头合成途径从头合成途径l(de novo synthesis pathway)(de novo synthesis pathway)l补救合成途径补救合成途径l(salvage synthesis pathway)(sal

3、vage synthesis pathway)嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反响，合成嘌呤核质为原料，经过一系列酶促反响，合成嘌呤核苷酸的途径。苷酸的途径。 肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓那么无法进展其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓那么无法进展此合成途径。此合成途径。一嘌呤核苷酸的从头合成一嘌呤核苷酸的从头合成定义定义合成部位合成部位嘌呤碱合成的元素来源嘌呤碱合成的元素来源CO2天

4、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胺谷氨酰胺酰胺基酰胺基过程过程1. IMP inosine monophosphate的合成的合成2. AMP和和GMP的生成的生成R-5-P5-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渐参与下天冬氨酸的逐渐参与下IMP AMP GMPH2N-1-R-5-P5-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. IMP的合成过程的合成过程

5、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合成酶合成酶IMP生成总反响过程生成总反响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2、AMP和和GMP的生成的生成AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐渐合成的。嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐渐合成的。 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

6、的合成又需1个个ATP。 嘌呤核苷酸从头合成特点嘌呤核苷酸从头合成特点从头合成的调理从头合成的调理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_+调理方式：反响调理和交叉调理调理方式：反响调理和交叉调理 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反响，合成嘌呤核苷酸的过程，称为简单的反响，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成或重新利用途径。补救合成或重新利用途径。二嘌呤

7、核苷酸的补救合成途径二嘌呤核苷酸的补救合成途径定义定义腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adenine phosphoribosyl transferase, APRT)(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- (hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT)guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT)腺苷激酶腺苷激酶(adenosine kinas

8、e)(adenosine kinase)参与补救合成的酶参与补救合成的酶腺嘌呤腺嘌呤 + PRPP+ PRPPAMP + PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤 + PRPP+ PRPPIMP + PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤 + PRPP+ PRPPHGPRTGMP + PPi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补救合成的生理意义补救合成的生理意义l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耗费。氨基酸的耗费。l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、骨髓等只能进展补救合成。进展补救合成。三嘌呤核苷酸的相互转变三嘌

9、呤核苷酸的相互转变IMPIMPAMPAMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPXMPGMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶鸟苷酸复原酶鸟苷酸复原酶NADPH+H+ NADP+NH3四四 脱氧核糖核苷酸的生成脱氧核糖核苷酸的生成在核苷二磷酸程度上进展在核苷二磷酸程度上进展N代表代表A、G、U、C等碱基等碱基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+核糖核苷酸复原酶，核糖核苷酸复原酶，Mg2+复原型硫氧化复原型硫氧化复原蛋白复原蛋白-(SH)2氧化型硫氧氧化型硫氧化复原蛋白化复原蛋白SS硫

10、氧化复原蛋白复原酶硫氧化复原蛋白复原酶FAD脱氧核苷酸的生成脱氧核苷酸的生成五五 嘌呤核苷酸的抗代谢物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、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。氨基酸或叶酸等的类似物。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-巯基嘌呤的构造巯基嘌呤的构造6-巯基嘌呤抑制嘌呤核苷酸合成的机制巯基嘌呤抑制嘌呤核苷酸合成的机制

11、6-巯基嘌呤巯基嘌呤 HGPRT6-巯基嘌呤巯基嘌呤 6-巯基嘌呤核苷酸巯基嘌呤核苷酸 6MP 6-MPMP AMPR5P PRPP PRA IMP GMPPRPP 6-MPMP甲酰甘氨酰甲酰甘氨酰胺核苷酸胺核苷酸FGARPRPP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FGAM5-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FAICARIMP次黄嘌呤次黄嘌呤H(I)PRPPPPi=AMP=PRPPPPi=腺嘌呤腺嘌呤AGMP=PRPPPPi鸟嘌呤鸟嘌呤(G)6-

12、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-磷酸核糖磷酸核糖嘌呤碱的最终嘌呤碱的最终代谢产物代谢产物AMPAMPGMPGMPH(I)H(I)次黄嘌呤次黄嘌呤G GX X黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤黄嘌呤氧化酶氧化酶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第二节第二节嘧啶核苷酸的代

13、谢嘧啶核苷酸的代谢Metabolism of Pyrimidine Nucleotidesl嘧啶核苷酸的构造嘧啶核苷酸的构造l从头合成途径从头合成途径l补救合成途径补救合成途径一、嘧啶核苷酸的合成代谢一、嘧啶核苷酸的合成代谢一嘧啶核苷酸的从头合成一嘧啶核苷酸的从头合成主要是肝细胞胞液主要是肝细胞胞液嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反响，合成嘧啶质为原料，经过一系列酶促反响，合成嘧啶核苷酸的途径。核苷酸的途径。 定义定义合成部位合成部位嘧啶合成的元素来源嘧啶合成

14、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合成过程合成过程1. 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-+ 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

15、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2. 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+Pi3. dTMP或或TMP的生成的生成TMP合酶合酶N5, N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2复原酶复原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸复原酶脱氧核苷酸复原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP从头合成的调理从头

16、合成的调理- -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- -二二 嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶嘧啶 + PRPP+ PRPP磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷 + PPi+ 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+ ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP +ADP胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷 + ATP+ ATP胸苷激酶胸苷激酶TMP +ADP三嘧啶核苷酸的抗代谢物三嘧啶核苷酸的抗代谢物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)5-FUFdUMP与与TMP构造类似可竞争性抑制构造类似可竞争性抑制TMP合酶合酶5-FUFUTP，可以，可以FUMP方式参入到方式参入到RNA分子中，但无分子中，但无正常的功能。正常的功能。某些改动了核糖构造的核苷类似物某些改动了核糖构造的核苷类似物UMPUTPCTPCDPdCDPUDPd