第八章核苷酸代谢

第八章核苷酸代谢第1页，共26页。一、核酸的酶促降解食物中的核酸通常以核蛋白的形式存在。核蛋白在胃中受胃酸作用，分解为核酸和蛋白质。核酸在小肠由胰核酸酶催化，水解产生单核苷酸。第2页，共26页。二、嘌呤和嘧啶的分解

（一）嘌呤核苷酸的分解

场所：肝脏、小肠粘膜、肾脏。不同生物嘌呤分解的终产物各不相同。痛风症患者是由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常，导致血中尿酸水平升高，以尿酸钠晶体沉积于软骨、关节、软组织及肾脏，临床上表现为关节炎、尿路结石及肾脏疾病等。

第3页，共26页。AMPARAIMPIRIGXH2ONH3AMP脱氨酶核苷酸酶H2OH2OH2ONH3NH3PiPiH2OPi核糖-1’-PiAR脱氨酶A脱氨酶Pi核糖-1’-Pi核苷磷酸化酶核苷酸酶核苷磷酸化酶H2ONH3鸟嘌呤脱氨酶X氧化酶O2+H2OH2O2次黄苷酸GRPi核糖-1’-Pi核苷磷酸化酶第4页，共26页。X氧化酶O2+H2OH2O2黄嘌呤尿酸尿酸氧化酶1/2O2+H2OCO2尿囊素尿囊素酶尿囊酸H2O乙醛酸

2尿素2CO2+4NH3H2O尿囊酸酶脲酶人、猿、鸟爬虫、昆虫哺乳类硬骨鱼类多数鱼类两栖类植物、微生物第5页，共26页。（二）嘧啶核苷酸的分解

嘧啶核苷酸首先在核苷酸酶和核苷磷酸化酶的催化下，除去磷酸和核糖，产生的嘧啶碱可在体内进一步分解代谢。不同的嘧啶碱其分解代谢的产物不同，其降解过程主要在肝脏进行。

第6页，共26页。1.胞嘧啶和尿嘧啶的降解

第7页，共26页。2.胸腺嘧啶的降解

第8页，共26页。三、核苷酸的合成代谢

（一）核苷酸合成的基本途径1.从头合成途径(“从无到有”途径)利用5’-磷酸核糖、氨基酸、NH3及CO2等简单物质为原料，经一系列酶促反应合成核苷酸的过程称为从头合成途径(denovosynthesis)。场所：肝脏、小肠和胸腺。

第9页，共26页。2.补救合成途径（“重新利用途径”）利用体内游离的碱基或核苷合成核苷酸的过程称为补救合成途径(salvagepathway)。场所：脑、骨髓等。碱基、核苷的来源：细胞内核酸分解和食物分解产生。第10页，共26页。（二）嘌呤核苷酸的合成同位素示踪实验证明了嘌呤环中各原子的来源。嘌呤核各原子的来源第11页，共26页。

1.嘌呤核苷酸的从头合成⑴次黄嘌呤核苷酸的合成首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗ATP，由5’-磷酸核糖合成PRPP(5’-磷酸核糖-1'-焦磷酸)。然后再经过大约10步反应，合成第一个嘌呤核苷酸——次黄苷酸（IMP）。

5’-磷酸核糖

PRPP

ATPAMP

IMP

磷酸核糖焦磷酸合成酶*第12页，共26页。IMPAMPGMPAMP-SXMP腺IMP鸟苷酸合成酶AspGTPNAD+Gln+ATP腺苷琥珀酸裂解酶GDP+PiNADH+H+延胡索酸Glu+AMP+PPi酶珀苷成合酸琥脱氢酶腺苷酸代琥珀酸黄苷酸⑵腺苷酸及鸟苷酸的合成第13页，共26页。⑶三磷酸嘌呤核苷的合成第14页，共26页。嘌呤核苷酸从头合成的特点不是先形成游离的嘌呤碱，再与核糖、磷酸生成相应核苷酸；而是先直接形成IMP，再转变成其他嘌呤核苷酸。合成从5’-磷酸核糖开始，形成PRPP；由PRPP形成咪唑五元环，再形成六元环生成IMP。由IMP转变为AMP、GMP。第15页，共26页。

2.嘌呤核苷酸的补救合成途径A+PRPPAMP+PPi

AARAMPI/G+PRPPIMP/GMP+PPi腺嘌呤磷酸核糖转移酶次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶核苷磷酸化酶核糖-1’-磷酸Pi腺苷酸激酶ATPADP（APRT）（HGPRT）第16页，共26页。嘌呤核苷酸补救合成的意义节省能量；减少一些前体分子的消耗；脑、骨髓中缺乏从头合成的酶，只能通过该途径合成嘌呤核苷酸。第17页，共26页。嘧啶环上各原子的来源（三）嘧啶核苷酸的合成第18页，共26页。1.嘧啶核苷酸的从头合成（1）尿苷酸的合成场所：肝脏的胞液中。在氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ的催化下，以Gln，CO2，ATP为原料合成氨甲酰磷酸。Gln+CO2+2ATP氨甲酰磷酸。第19页，共26页。氨甲酰磷酸在天冬氨酸转氨甲酰酶的催化下，转移一分子天冬氨酸，从而合成氨甲酰天冬氨酸，然后再经脱氢、脱羧、环化等反应，合成第一个嘧啶核苷酸，即UMP。氨甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸

乳清酸

UMP

（嘧啶环）PRPPPPi第20页，共26页。（2）胞苷酸的合成

第21页，共26页。嘧啶核苷酸从头合成的特点先形成嘧啶环（氨甲酰磷酸与Asp结合，经过几步反应形成乳清酸）。乳清酸与PRPP结合生成乳清核苷酸，脱羧后生成UMP。由UMP转变其他嘧啶核苷酸。UMPUDPUTPCTP第22页，共26页。2.嘧啶核苷酸的补救合成途径U+PRPPUMP+PPiUMP磷酸核糖转移酶UR/CRUMP/CMPATPADP尿苷激酶（Mg2+）dTRdTMP胸苷激酶ATPADP第23页，共26页。（四）脱氧核糖核苷酸的合成1.核糖核苷酸还原为脱氧核糖核苷酸

*乳酸杆菌、枯草杆菌等原核细胞以核苷三磷酸为原料，还原为脱氧核苷三磷酸。NTPdNTP核苷三磷酸还原酶（含辅酶VB12）第24页，共26页。*大肠杆菌、植物、动物、肿瘤细胞等则以核苷二磷酸（ADP、GDP、CDP）为原料，还原为脱氧核苷二磷酸，再生成脱氧核苷三磷酸。NDPdNDP+H2ONADP+NADPH+H+dNTPATPADP硫氧还蛋白-(SH)2硫氧还蛋SS核苷二磷酸还原酶白硫氧还蛋白还原酶激酶第25页，