生物化学第九章核苷酸代谢

生物化学第九章核苷酸代谢第1页，共39页，2023年，2月20日，星期一核苷酸的功能1、核酸合成的原料（最主要）2、体内能量的利用形式：

ATP是细胞的主要能量形式；GTP也可提供能量3、参与代谢和生理调节：

ATP/ADP/AMP,第二信使cAMP、cGMP4、组成辅酶:如腺苷酸→CoA、FAD、NAD+、NADP+5、活化中间代谢产物：UDP-葡萄糖→糖原合成

CDP-二脂酰甘油→磷脂合成

第2页，共39页，2023年，2月20日，星期一第一节核酸的酶促降解核酸酶核酸酶的分类（1）根据对底物的专一性分为（2）根据切割位点分为核糖核酸酶(RNase)脱氧核糖核酸酶(DNase)非特异性核酸酶核酸内切酶核酸外切酶－－作用于核酸磷酸二酯键的酶称为核酸酶第3页，共39页，2023年，2月20日，星期一核酸核酸酶单核苷酸磷酸单脂酶核苷嘧啶（嘌呤）核糖(脱氧核糖)核苷酶核苷磷酸化酶嘧啶（嘌呤）核糖-1-磷酸脱氧核糖-1-磷酸核糖-5-磷酸磷酸戊糖途径醛缩酶乙醛甘油醛-3-磷酸第4页，共39页，2023年，2月20日，星期一第二节嘌呤和嘧啶的分解一、嘌呤的分解人体内嘌呤分解代谢特点:1、氧化降解，环不打破;2、最终产物:尿酸;3、嘌呤代谢障碍:

痛风症第5页，共39页，2023年，2月20日，星期一嘌呤的分解第6页，共39页，2023年，2月20日，星期一嘌呤代谢的终产物尿酸灵长类，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、咸水瓣鳃类第7页，共39页，2023年，2月20日，星期一二、嘧啶的分解嘧啶分解代谢特点1、还原降解，环被打破2、终产物:NH3、CO2、β-丙氨酸、

β-氨基异丁酸第8页，共39页，2023年，2月20日，星期一嘧啶的分解第9页，共39页，2023年，2月20日，星期一第三节核苷酸的生物合成一、核苷酸生物合成的基本途径

1.从头合成途径－主要是肝组织以核糖磷酸、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料，经一系列酶促反应合成核苷酸

2.补救途径－脑、骨髓等利用体内游离的碱基或核苷合成核苷酸第10页，共39页，2023年，2月20日，星期一甲酸天冬氨酸甲酸甘氨酸谷氨酰胺

嘌呤环上原子的来源二、嘌呤核苷酸的从头合成第11页，共39页，2023年，2月20日，星期一嘌呤环原子来源：Asp、Gln、Gly、甲酸、CO2

合成部位：胞液特点：嘌呤最初不是以游离碱基的形式合成，而是从5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP)开始，经一系列酶促反应，先生成次黄嘌呤核苷酸(肌苷酸,IMP)，然后再转变为AMP和GMP。

嘌呤的各个原子是在PRPP的C1上逐渐加上去的（由Asp、Gln、Gly、甲酸、CO2

提供N和C）。第12页，共39页，2023年，2月20日，星期一(1)IMP的合成1.IMP的合成第13页，共39页，2023年，2月20日，星期一第14页，共39页，2023年，2月20日，星期一第15页，共39页，2023年，2月20日，星期一第16页，共39页，2023年，2月20日，星期一IMP的生物合成第17页，共39页，2023年，2月20日，星期一IMP的合成要点：在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环；PRPP是重要的中间代谢物，它不仅参与嘌呤核苷酸的从头合成，而且参与嘧啶核苷酸的从头合成及两类核苷酸的补救合成。是5-磷酸核糖的活性供体；PRPP合成酶和酰胺转移酶为关键酶。第18页，共39页，2023年，2月20日，星期一2、AMP和GMP的合成第19页，共39页，2023年，2月20日，星期一三、嘧啶核苷酸的合成天冬氨酸=o=o嘧啶环原子的来源NH3CO2第20页，共39页，2023年，2月20日，星期一嘧啶环原子来源：NH3、CO2、Asp特点：先利用小分子化合物形成嘧啶环，再与核糖磷酸（PRPP提供）结合成乳清酸，然后生成UMP。其他嘧啶核苷酸由尿苷酸转变而成。

第21页，共39页，2023年，2月20日，星期一1.从头合成途径1、尿嘧啶核苷酸的合成第22页，共39页，2023年，2月20日，星期一CPSⅠ

CPSⅡ

分布

线粒体(肝)

胞液(所有细胞)

氮源

NH3

Gln

变构激活剂

AGA

无

变构抑制剂无UMP功能

尿素合成

嘧啶合成

氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ和Ⅱ的区别

AGA:N-乙酰谷氨酸第23页，共39页，2023年，2月20日，星期一

第24页，共39页，2023年，2月20日，星期一2、CTP的合成

是在三磷酸水平上进行的。第25页，共39页，2023年，2月20日，星期一3、dTMP或TMP的生成是在一磷酸水平上进行的。第26页，共39页，2023年，2月20日，星期一四、核苷酸转化成核苷三磷酸（d）NMP+ATP（d）NDP+ADP（d）NDP+ATP（d）NTP+ADP核苷单磷酸激酶核苷二磷酸激酶核苷单磷酸激酶对碱基专一，对戊糖无特殊要求核苷二磷酸激酶对碱基、戊糖均无特殊要求第27页，共39页，2023年，2月20日，星期一五、脱氧(核糖)核苷酸的合成

生物体内的脱氧核糖核苷酸由核糖核苷酸还原而成。

通常，核糖核苷酸是在核苷二磷酸的水平上被还原而生成脱氧核糖核苷酸的。第28页，共39页，2023年，2月20日，星期一核糖核苷酸的还原反应NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白还原酶FAD核糖核苷酸还原酶（B12）ATP、Mg2+硫氧还蛋白（还原型）SHSH硫氧还蛋白（氧化型）SSOP-P-CH2BOHOH核糖核苷二磷酸OP-P-CH2BOHH+H2O脱氧核糖核苷二磷酸第29页，共39页，2023年，2月20日，星期一六、脱氧胸腺苷酸的合成----dUMP甲基化而成

胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H++SerNADP++Gly

N5,N10–CH2-FH4FH2二氢叶酸还原酶Ser羟甲基转移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-PdUMPdTMP第30页，共39页，2023年，2月20日，星期一UMPUDPdUDPUTPdUMPCTPTMP核苷二磷酸还原酶TMP合成酶甲基化ATPATPATPGlnMg+CTP合成酶磷酸激酶dCMP

脱氨基第31页，共39页，2023年，2月20日，星期一七、核苷酸从头合成的调节

1.嘌呤核苷酸合成的调节

2.嘧啶核苷酸合成的调节第32页，共39页，2023年，2月20日，星期一

1.嘌呤核苷酸合成的调节

调节方式：反馈调节和交叉调节第33页，共39页，2023年，2月20日，星期一调节的意义：①即满足机体需要，又不至于浪费；

②维持ATP与GTP浓度的平衡。第34页，共39页，2023年，2月20日，星期一2.嘧啶核苷酸合成的调节第35页，共39页，2023年，2月20日，星期一八、核苷酸从头合成的抗代谢物抗代谢物即代谢抑制物（剂），都是与代谢物在结构上的类似物。它们在代谢反应中跟正常的代谢物相拮抗，以减少正常代谢物参加反应的机会，从而影响正常代谢。核苷酸从头合成的抗代谢物以竞争性抑制或“以假乱真”方式干扰或阻断核苷酸的合成代谢,进而阻止核酸及蛋白质的生物合成，因此具有抗肿瘤作用。第36页，共39页，2023年，2月20日，星期一1.嘌呤类似物

6-巯基嘌呤(6MP)、6-巯基鸟嘌呤、8-氮杂鸟嘌呤其中,6MP临床应用较多。其化学结构与次黄嘌呤相似,并可在体内转变成6MP核苷酸，因而可抑制IMP转变为AMP及GMP；可通过竞争性抑制影响次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)而阻止补救合成途径；还可反馈抑制PRPP酰基转移酶而阻断从头合成途径。NNNNHHHSHNNNNHHHO次黄嘌呤6-巯基嘌呤第37页，共39页，2023年，2月20日，星期一2.谷氨酰胺和天冬氨酸类似物

重氮杂丝氨酸、6-重氮-5-氧正亮氨酸其结构与谷氨酰胺相似,可干扰谷氨酰胺在嘌呤核苷酸合成中的作用而抑制其合成。天冬氨酸类似物－－羽田杀菌素，能强烈抑制