核苷酸代谢-核苷酸的合成代谢（生物化学）

核苷酸代谢生物化学核苷酸的合成代谢

生物化学

核苷酸除了构成核酸的基本单位外，在体内具有许多重要的生理功能。1、作为核酸合成的原料，这是核苷酸最主要的功能。2、体内能量的利用形式。ATP是细胞的主要能量形式。此外，GTP、CTP也均可以提供能量。3、参与物质代谢和生理调节：如cAMPcGMP等。4、组成辅酶的成分：如NAD、NADP、FAD、辅酶A等。5、活性中间代谢物：UDPG、

CDP-胆碱、CDP-乙醇胺、UDPGA、SAM、PAPS等。重点

食物中的核酸大多数以核蛋白的形式存在。

核蛋白在胃中受胃酸的作用，分解成核酸与蛋白质。核酸进入小肠后，受胰液和肠液中各种水解酶的作用逐步水解。

机体自身合成（主要）核苷酸来源

食物

从头合成途径核苷酸的合成途径

补救合成途径ATPdATPRNAGTPDNAdGTPCTPdCTPUTPdTTP一、嘌呤核苷酸的合成(一)从头合成途径1.定义

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为原料，合成嘌呤核苷酸的途径。

2.部位

肝是主要合成器官，其次是小肠和胸腺；而脑、骨髓则很难进行此途径。3.嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸甲酰基(一碳单位)甘氨酸甲酰基(一碳单位)谷氨酰胺(酰胺基)C6C5C4C2N1N3N7C8N94.嘌呤核苷酸合成原料：

磷酸核糖、

天冬氨酸一碳单位嘌呤碱谷氨酰胺甘氨酸

CO2

重点5.嘌呤核苷酸从头合成过程1)5–

磷酸核糖的活化2)IMP的生成3)AMP和GMP的生成4)ATP和GTP的生成1)

5-磷酸核糖的活化5-磷酸核糖-1-焦磷酸

PRPP2）IMP的合成过程R-5-P(5-磷酸核糖)ATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P(磷酸核糖焦磷酸)

在甘氨酸、一碳单位、谷氨酰胺、二氧化碳、天冬氨酸及一碳单位的逐步参与下IMP

AMP

GMPH2N-1-R-5´-P(5´-磷酸核糖胺)谷氨酰胺谷氨酸酰胺转移酶PRPP合成酶和酰胺转移酶是关键酶。①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脱氢酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶3）AMP和GMP的生成NNNONR5/PIMPAspGTPGDP+Pi①NNNNR5/PNHHOOC-CH2-CH-COOH腺苷酸代琥珀酸延胡索酸②NNNNR5/PNH2AMPNNONR5/PO③H2NNNNONR5/PH2OGlnGluATPADP+PiH2ONADH+H+NAD+GMPXMPHHH4）ATP和GTP的生成1.PRPP

是5-磷酸核糖的活化形式2.PRPP是核苷酸中磷酸核糖的供体。3.PRPP参与各种核苷酸的合成4.PRPP合成酶受调节的酶5.PRPP合成酶催化的步骤为关键步骤6.PRPP酰胺转移酶是嘌呤核苷酸合成的限速酶。（变构酶）特点：1.IMPAMP

GMP2.

IMP是AMP和GMP的前体。3.GTP促进AMP的生成。4.ATP促进GMP的生成。5.XMPGMP(需要谷氨酰胺）细胞定位：胞液

(二)补救合成途径1.定义

利用游离的嘌呤或嘌呤核苷，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成(或重新利用)途径。(1)腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)(2)次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)(3)腺苷激酶(adenosinekinase)2.参与补救合成的酶3.合成过程腺嘌呤+

PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鸟嘌呤+

PRPPHGPRTGMP+PPi腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP4.补救合成的特点(1)节省从头合成时的能量和氨基酸。(2)某些组织器官如脑、骨髓等主要是进行补救合成。在临床上次黄嘌呤–

鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT)缺陷的患儿表现为智力发育低下、共济失调、具有攻击性和敌对性。患儿可以咬自己的口唇、手指和足趾、抓自己的脸，舞蹈症、临床上称为自毁容貌综合症。本病属于隐性遗传性疾病，群体患病率为30万分之一。二、嘧啶核苷酸的合成代谢(一)从头合成途径1.定义

是指利用磷酸核糖、氨基酸及二氧化碳等为原料，合成嘧啶核苷酸的途径。

2.合成部位

主要是肝等。3.嘧啶合成的元素来源4.合成过程(1)尿嘧啶核苷酸的合成

氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ(CPS-Ⅱ)是尿嘧啶核苷酸的合成的主要调节酶。NNCCCC天冬氨酸CO2谷氨酰胺H2O二氢乳清酸酶二氢乳清酸NAD+NADH+H脱氢酶HO-COCH2COOHNHCONH2氨基甲酰天冬氨酸OCOOHHNNHOOCOOHHNNHO乳清酸PRPPPPi乳清酸磷酸核糖转移酶OCOOHHNNR-5/-PO乳清酸核苷酸(OMP)脱羧酶CO2OHNNOPO-CH2HOHHHOHOH尿嘧啶核苷酸(UMP)CO2+谷氨酰胺2×ATP2×(ADP+Pi)谷氨酸氨基甲酰磷酸NH2C=OO-PO32-氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ(CPS-Ⅱ)AspPi天冬氨酸氨基甲酰转移酶OHNNR-5/-PO(2)胞嘧啶核苷酸的合成UMPATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+PiNNR-5/-PPPONH2CTP

（3）dTMP或TMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMPOHNNdR-5/-POOHNNdR-5/-POCH3合成特点：嘧啶核苷酸的从头合成途径是以氨基甲酰磷酸为起点，先合成嘧啶环，然后由PRPP提供磷酸核糖，最先合成的是UMP。合成部位：主要在肝细胞胞液(二)嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶+

PRPP磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶TMP+ADP2.补救合成的特点(1)节省从头合成时的能量和氨基酸。(2)某些组织器官，如脑、骨髓等主要是进行补救合成。1.补救合成的过程三、脱氧核糖核苷酸的生成脱氧核糖核苷酸的生成是合成DNA的原料。

dATPDNAdGTPdCTPdTTP在体内脱氧核糖核苷酸是由核糖核苷酸直接还原生成，还原反应是在二磷酸水平上进行。重要dNDP

+

ATP

激酶dNTP

+ADP二磷酸脱氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷NADP+NADPH+H+核糖核苷酸还原酶，Mg2+还原型硫氧化还原蛋白-(SH)2氧化型硫氧化还原蛋白SS硫氧化还原蛋白还原酶（FAD）在核苷二磷酸水平上进行（N代表A、G、U、C等碱基）四、核苷酸的抗代谢物某些嘌呤、嘧啶、氨基酸、叶酸类似物可以竞争性抑制或“以假乱真”等方式干扰或阻断核苷酸的合成代谢，从而进一步阻止核酸以及蛋白质的生物合成。肿瘤细胞的核酸及蛋白质合成十分旺盛，因此，这些抗代谢物具有抗肿瘤作用。（一）嘌呤、氨基酸或叶酸等的类似物。嘌呤类似物氨基酸类似物叶酸类似物6-巯基嘌呤6-巯基鸟嘌呤8-氮杂鸟嘌呤等氮杂丝氨酸等氨蝶呤氨甲蝶呤等次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤(6-MP)1.6-巯基嘌呤的结构NNNHNOHNNNHNSH重点1、6–

巯基嘌呤核苷酸结构与IMP相似1)IMPAMPGMP2)

6–

巯基嘌呤核苷酸抑制PRPP酰胺转移酶从而抑制嘌呤核苷酸的从头合成途径3）

6–

巯基嘌呤竞争性抑制HGPRT,抑制嘌呤核苷酸的补救合成途径，进一步抑制IMP、GMP的生成。2.嘧啶类似物胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶(5-FU)FUTPFdUMPOHNNOCH3OHNNOF3、氨甲喋呤（MTX）与叶酸类似竞争性抑制二氢叶酸还原酶的活性。影响了四氢叶酸的合成，嘌呤核苷酸合成下降，从而抑制肿瘤的生长。（临床治疗白血病）。4、氮杂丝氨酸与谷氨酰胺类似1）抑制嘌呤环的合成2）IMPXMPGMP5.某些改变了核糖结构的核苷类似物NNONH2HO-CH2HOHOHHHOH阿糖胞苷NNONH2HO-CH2HO

HHHOHOH胞苷环胞苷NNNH

HO-CH2HOOHHHOHHCl甲酰甘氨酰胺核苷酸(FGAR)PRPP谷氨酰胺(Gln)=PRA甘氨酰胺核苷酸(GAR)==甲酰