生物化学教学课件：12 metabolism of nucleic acid核苷酸代谢

核酸调味料：

配料：肌苷酸钠、（IMP）、鸟苷酸钠、（GMP）、谷氨酸钠、（M.S.G）、氯化钠产品标准号：Q/NLG06特级味精：

配料：谷氨酸钠99%，呈味核苷酸钠0.2%

产品标准号：Q/NLG01第十二章核苷酸代谢

Chapter12

Metabolismofnucleotide1珍奥核酸胶囊

适用体弱多病、抵抗力低下

珍奥核酸口服液

适用免疫力低、体质虚弱多病

珍奥肝泰胶囊

免疫调节、对化学性肝损伤有辅助保护作用

珍奥脂舒平胶囊

本品具有调节血脂的保健功能

RNA核糖核酸

在食品、医药保健、日用化妆品、农业等方面均具有重要的用途和使用价值

2核酸的基本构成碱基戊糖核苷核酸核苷酸磷酸NucleicacidNucleotideNucleoside脱氧核糖核糖BaseRiboseDeoxyribose

嘧啶碱嘌呤碱胸腺嘧啶尿嘧啶腺嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶PurinebasesthyminecytosineuracilPyrimidinebasesadenineguanine核酸酶（磷酸二酯酶）核酸酸酶（磷酸单酯酶）核苷酶3核苷酸(nucleotide)是构成核酸(nucleicacid)的基本单位，人体所需的核苷酸主要是由机体自身合成的。食物中的核酸或核苷酸类物质很少被人体所利用。

4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；后者核苷酸酶的催化下，进一步水解产生磷酸和核苷。核苷在核苷酶的催化下，最后水解产生戊糖和含氮碱。5核苷酶核苷磷酸化酶核苷水解酶6核苷酸代谢的动态单核苷酸库氨基酸葡萄糖磷酸核苷酸的从头合成核酸的降解核苷酸的降解产物的再利用核苷酸的降解核酸的合成7核苷酸类物质在人体具有多方面的生理功用：①作为合成核酸的原料：如用ATP，GTP，CTP，UTP合成RNA，用dATP，dGTP，dCTP，dTTP合成DNA。②作为能量的贮存和供应形式：除ATP之外，还有GTP，UTP，CTP等。③参与代谢或生理活动的调节：如环核苷酸cAMP和cGMP作为激素的第二信使。④参与构成酶的辅酶或辅基：如在NAD+，NADP+，FAD，FMN，CoA中均含有核苷酸的成分。⑤作为代谢中间物的载体：如用UDP携带糖基，用CDP携带胆碱，胆胺或甘油二酯，用腺苷携带蛋氨酸（SAM）等。

8第一节嘌呤核苷酸的代谢

Metabolismofpurinenucleotide一、嘌呤核苷酸的分解代谢嘌呤核苷及嘌呤可经水解，脱氨及氧化作用生成尿酸（人和猿类）尿囊素（其他哺乳类动物）尿素（多数鱼类及两栖类）二氧化碳和氨（其他）p3829嘌呤核苷酸的分解首先是在核苷酸酶的催化下，脱去磷酸生成嘌呤核苷，然后再在核苷酶的催化下分解生成嘌呤碱，最后经氧化生成尿酸(uricacid)，经尿液排出体外。尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。但在鸟类，尿酸则可继续分解产生尿囊素。痛风症患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常，可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，临床上表现为皮下结节，关节疼痛等。肾结石、Lesch-Nyhan（累－纳氏）综合症

101112二、嘌呤核苷酸的合成代谢嘌呤核苷酸的从头合成途径（1）合成原料：天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、一碳基团、CO2、磷酸核糖。（2）合成特点：磷酸核糖为起始物，逐步加原料合成嘌呤环，形成重要中间产物IMP（次黄嘌呤核苷酸），再由它转变为AMP和GMP。嘌呤的再利用途径直接利用嘌呤核苷酸分解的产物嘌呤碱及其核苷重建嘌呤核苷酸。p38313（一）从头合成途径：

1．概念：通过利用一些简单的前体物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳单位及CO2等，逐步合成嘌呤核苷酸的过程称为从头合成途径(denovosynthesis)。这一途径主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺。

1415

2．合成步骤：可分为三个阶段：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(1’-焦磷酸-5’-磷酸核糖，5-磷酸核糖焦磷酸)。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（次黄嘌呤核苷酸，IMP）。

磷酸核糖焦磷酸合成酶5’-磷酸核糖PRPP→→→→IMP

ATP

16IMP的合成多17

⑵腺苷酸及鸟苷酸的合成：IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后裂解产生AMP；IMP也可在IMP脱氢酶的催化下，以NAD+为受氢体，脱氢氧化为黄苷酸（XMP），后者再在鸟苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMP）。

AMP-SAMPIMPXMPGMPAspNAD+Gln18腺苷酸脱氨酶(adenylate

deaminase)可催化AMP脱氨基，此反应与转氨基反应相联系，即构成嘌呤核苷酸循环的脱氨基作用。19AMP和GMP的生成

20⑶三磷酸嘌呤核苷的合成：

21（三）嘌呤核苷酸的相互转变IMPAMP腺苷酸代琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶NADPH+H+NADP+NH322

（二）补救合成途径：

又称再利用合成途径(salvagepathway)。1.碱基＋1-磷酸戊糖核苷＋Pi核苷＋ATP核苷酸＋ADP因除腺苷激酶外，缺乏其他嘌呤核苷的激酶，所以此路径不重要。核苷磷酸化酶核苷磷酸激酶232.利用分解代谢产生的自由嘌呤碱合成嘌呤核苷酸的过程。这一途径可在大多数组织细胞中进行。其反应为：

腺嘌呤磷酸核糖转移酶A+PRPPAMP+PPi

5-磷酸核糖焦磷酸

次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶I/G+PRPPIMP/GMP+PPi24（三）抗代谢药物对嘌呤核苷酸合成的抑制：能够抑制嘌呤核苷酸合成的一些抗代谢药物，通常是属于嘌呤、氨基酸或叶酸的类似物，主要通过对代谢酶的竞争性抑制作用，来干扰或抑制嘌呤核苷酸的合成，因而具有抗肿瘤治疗作用。在临床上应用较多的嘌呤核苷酸类似物主要是6-巯基嘌呤（6-MP）。6-MP的化学结构与次黄嘌呤类似，因而可以抑制IMP转变为AMP或GMP，从而干扰嘌呤核苷酸的合成。

2526第二节嘧啶核苷酸的代谢

Metabolismofpyrimidinenucleotide一、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶核苷酸可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。

p3822728（一）胞嘧啶和尿嘧啶的降解：

29（二）胸腺嘧啶的降解：

30二、嘧啶核苷酸的合成代谢嘧啶核苷酸的从头合成途径（1）合成原料：谷氨酰胺、天冬氨酸、CO2、磷酸核糖。

（2）合成特点：用原料先合成嘧啶环，然后再与磷酸核糖连接生成嘧啶核苷酸。嘧啶的再利用途径直接利用嘧啶核苷酸分解的产物嘧啶核苷重建嘧啶核苷酸。p38631从头合成的原料特点嘌呤核苷谷氨酰胺、天冬氨酸、甘氨酸、一碳基团、CO2、磷酸核糖磷酸核糖为起始物，逐步加原料合成嘌呤环嘧啶核苷谷氨酰胺、天冬氨酸、CO2、磷酸核糖用原料先合成嘧啶环，然后再与磷酸核糖连接生成嘧啶核苷酸32（一）从头合成途径：从头合成途径（denovosynthesis)是指利用一些简单的前体物逐步合成嘧啶核苷酸的过程。该过程主要在肝脏的胞液中进行。

33嘧啶核苷酸的主要合成步骤为：

1．尿苷酸（uridine

monophosphate)的合成：在氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ的催化下，以Gln，CO2，ATP为原料合成氨基甲酰磷酸。后者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。

Gln+CO2+2ATP氨基甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸乳清酸UMP

342．胞苷酸的合成：在尿嘧啶核苷三磷酸的水平上进行353．脱氧嘧啶核苷酸的合成：在脱氧尿嘧啶核苷一磷酸的水平上进行36（二）补救合成途径：由分解代谢产生的嘧啶/嘧啶核苷转变为嘧啶核苷酸的过程称为补救合成途径(salvagepathway)。以嘧啶核苷的补救合成途径较重要。

37（三）抗代谢药物对嘧啶核苷酸合成的抑制：能够抑制嘧啶核苷酸合成的抗代谢药物也是一些嘧啶核苷酸的类似物，通过对酶的竞争性抑制而干扰或抑制嘧啶核苷酸的合成。主要的抗代谢药物是5-氟尿嘧啶（5-FU）。5-FU在体内可转变为F-dUMP，其结构与dUMP相似，可竞争性抑制胸苷酸合成酶的活性，从而抑制胸苷酸的合成。

38脱氧核苷酸合成的特点（1）合成：

腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶脱氧核糖核苷酸由相应的核糖核苷酸还原而成（2）特点：在二磷酸水平由核糖核苷酸还原酶直接还原核糖部分第二位碳原子胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸由尿嘧啶核糖核苷酸还原成尿嘧啶脱氧核糖核苷酸，然后尿嘧啶再经甲基化转变成胸腺嘧啶p38839

脱氧核糖核苷酸的生成过程40小结：核苷酸的从头合成概况5-磷酸核糖