核酸类物质专题知识讲座

核酸类物质专题知识讲座第1页目录6.1概述6.1.1核酸类物质生产现实状况6.1.2核酸类产品应用6.2核苷酸生物合成6.2.1嘌呤核苷酸合成6.2.2嘧啶核苷酸合成6.3核苷酸降解第2页6.1概述核酸基础结构是核苷酸。核酸由众多单体核苷酸经过3

,5

－磷酸二酯键聚合而成。核苷酸由碱基（A,T,C,G,U）、核糖、磷酸组成。脱去磷酸后碱基称为核苷。第3页6.1概述鲜味剂：呈味核苷酸核苷酸类中肌苷酸（IMP）、鸟苷酸（GMP）、黄苷酸（XMP）呈强鲜味。如：肌苷酸钠比味精鲜40倍，鸟苷酸钠比味精鲜160倍。

5

－鸟苷酸5

－肌苷酸5

－黄苷酸

（guanylicacid）（inosinicacid）（xanthylicacid）

5

-GMP>5

-IMP>5

-XMP第4页6.1概述鲜味剂协同效应当核苷酸与氨基酸类物质混合使用时，鲜味不是简单叠加，而是成倍地提升。增效：甜味、肉味消除：咸、酸、苦味、腥味、焦味

第5页6.1.1核酸类物质生产现实状况

历史1960年，日本科学家发觉5

-IMP含有强烈鲜味。60年代后期，日本成为用发酵法生产核苷酸类物质最大生产国。市场上“强力味精”、“加鲜味精”是在普通味精中加少许肌苷酸钠组成。70年代以后，核酸类物质及其衍生物以其含有抗病毒和抗肿瘤作用，受到医药界普遍重视。第6页6.1.1核酸类物质生产现实状况生产方法1.发酵法：发酵法核苷核苷酸2.酶解法（5’-磷酸二脂酶）酵母核糖核酸核苷酸3.半合成法（发酵和合成配合使用）因为发酵法生产核苷效率很高，核苷悬浮于磷酸三甲酯中，在冷却条件下加入氯化氧磷，进行磷酸化，收率可达90%以上。

磷酸化提取酵解第7页6.1.1核酸类物质生产现实状况国际市场供求情况

核苷酸当前我国需求在吨以上，我国产量不足200吨，国际核酸药品市场一直由日本垄断，年供给量在2万吨以上，80%自用，20%出口。日本我国几乎全部面包、饼干都添加核苷酸，我国仅有一个别核苷酸用于抗癌抗病毒药品，食品方面极少应用。第8页6.1.2核酸类产品应用作为增味剂主要成份作为临床治疗核酸类药品

叠氮胸苷（Azidothymidine，AZT）、阿糖腺苷（Adeninearabinoside）、三氮唑核苷在农业上：浸种、蘸根及喷雾第9页6.2核苷酸生物合成

从头合成路径：

利用氨基酸等作为原料合成。补救合成路径：

利用体内游离碱基或核苷合成。第10页6.2.1嘌呤核苷酸合成嘌呤核苷酸从头合成路径嘌呤核苷酸补救合成路径嘌呤核苷酸相互转变嘌呤脱氧核糖核苷酸生成嘌呤类核苷酸生物合成抑制剂第11页

嘌呤核苷酸从头合成路径嘌呤核苷酸环上原子起源一碳单位一碳单位天冬氨酸甘氨酸谷氨酸第12页嘌呤核苷酸从头合成路径由氨基酸、磷酸戊糖、CO2和NH3合成核苷酸。嘌呤核苷酸全合成路径：直接生成次黄嘌呤核苷酸（IMP）,然后转变为其它嘌呤核苷酸。第13页第14页由IMP合成AMP及GMP

葡萄糖

5’－磷酸核糖磷酸核糖焦磷酸（PRPP）

PRPP转酰胺酶

5

-IMPAMPSAMPXMPGMP第15页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合成酶由IMP合成AMP及GMP第16页IMP合成路径代谢调控主要经过产物负反馈调整调整包含:2个长反馈和2个短反馈第17页IMP合成路径代谢调控第18页IMP合成路径代谢调控第19页嘌呤核苷酸从头合成路径嘌呤核苷酸合成特点合成部位：胞浆，肝脏是主要合成器官，其次是小肠和胸腺，脑和骨髓等不能合成。先形成IMP，然后在单磷酸水平上转变成AMP、GMP。IMP合成从5-P-核糖开始，在ATP参加下先形成PRPP。嘌呤各个原子是在PRPPC1上逐步加上去。由Asp、Gln、Gly、甲酸、CO2提供N和C，合成时先形成右环，再形成左环（共11步反应）。四氢叶酸（FH4）是一碳单位载体。第20页嘌呤核苷酸补救合成路径微生物从培养基中取得完整嘌呤、戊糖、磷酸，直接合成单核苷酸。当全生物合成路径受阻时，微生物可经过此路径合成核苷酸。第21页嘌呤核苷酸补救合成路径缺乏次黄嘌呤－鸟嘌呤磷酸核糖转移酶活性，能够造成严重代谢病，其生化特征是尿酸排泄量升高，约为正常6倍，同时嘌呤从头合成速率大大增加，又称Lesch-Nyhan综合症。第22页嘌呤核苷酸相互转变腺苷酸代琥珀酸黄嘌呤核苷酸（XMP）延胡索酸天冬氨酸第23页嘌呤核苷酸相互转变GMP生成后，在磷酸激酶催化下，接收ATP高能磷酸基团，生成GDP及GTP。这种转变方式也是体内从一磷酸核苷转变为二磷酸及三磷酸核苷普遍方式，以N代表嘌呤或嘧啶碱基表示为：NMP+ATPNDP+ADPNDP+ATPNTP+ADP第24页嘌呤脱氧核糖核苷酸合成脱氧核糖核苷酸是经过核糖核苷二磷酸还原生成，NADPH作为这一反应还原力。大多数脱氧核苷酸合成是在NDP基础上进行。第25页嘌呤类核苷酸生物合成抑制剂临床上几个治癌药品作用机理嘌呤类似物（6-巯基嘌呤）：可抑制AMP、GMP生成谷胺酰胺类似物（氮杂丝氨酸）：可抑制IMP合成中有谷胺酰胺参加反应叶酸类似物（氨基蝶呤、氨甲喋呤）：可抑制IMP合成中有四氢叶酸参加反应第26页6.2.2嘧啶核苷酸合成嘧啶核苷酸从头合成嘧啶核苷酸补救合成路径嘧啶核苷酸相互转变嘧啶脱氧核糖核苷酸生成嘧啶类核苷酸抗代谢物融合细胞筛选及应用第27页嘧啶核苷酸从头合成路径嘧啶核苷酸环上原子起源嘧啶环前体是氨甲酰磷酸和天冬氨酸。C2来自HCO-3；N3来自谷氨酰胺酰胺基团；其余原子都来自天冬氨酸。各种嘧啶核苷酸前体是尿嘧啶核苷酸(UMP)，尿嘧啶核苷酸从头合成过程比嘌呤简单，而且消耗ATP少。第28页第29页嘧啶核苷酸从头合成路径嘧啶核苷酸合成特点合成场所：主要在肝细胞胞浆其合成与嘌呤核苷酸合成不一样，先由氨甲酰磷酸与天冬氨酸形成嘧啶环，再与核糖磷酸（PRPP）结合形成UMP，其关键中间产物是乳清酸。胞苷酸则由尿苷酸在三磷酸水平上转变而来。第30页嘧啶核苷酸从头合成路径第31页由UMP转换成CTP包括三步反应。尿苷酸激酶催化ATPγ-磷酸转移给UMP，形成UDP。核苷二磷酸激酶催化第二个ATPγ-磷酸转移给UDP，形成UTP。CTP合成酶催化来自谷氨酰胺酰胺氮转移至UTPC-4，形成CTP。嘧啶核苷酸相互转变第32页嘧啶脱氧核糖核苷酸合成大多数脱氧核苷酸合成是在NDP基础上进行，但脱氧胸苷酸合成是个例外。dTMP是由dUMP甲基化形成。首先dUDP转换为dUMP，然后在由胸苷酸合成酶催化下dUMP转化为dTMP。反应中，5,10-亚甲基四氢叶酸提供一碳单位之后，形成二氢叶酸，二氢叶酸经还原变成四氢叶酸，再接收丝氨酸提供一碳单位重新形成5,10-亚甲基四氢叶酸。第33页嘧啶脱氧核糖核苷酸合成第34页第35页嘧啶核苷酸补救合成路径尿苷激酶路径尿苷+ATP尿苷酸+ADP

胸苷激酶路径T+1-磷酸脱氧核糖脱氧胸苷+Pi脱氧胸苷酸（dTMP）磷酸化酶TK胸苷激酶第36页嘧啶类核苷酸抗代谢物嘧啶类似物：5-氟尿嘧啶(5-FU)叶酸类似物：氨甲蝶呤第37页嘧啶类核苷酸抗代谢物氟尿嘧啶(FU)氨甲蝶呤氨基蝶呤第38页融合细胞筛选及应用融合细胞筛选细胞A(胸苷激酶缺点)和细胞B(次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶缺点)只能以从头合成方式合成所需胸苷酸和次黄嘌呤、鸟嘌呤。如将二者一起放入含氨甲喋呤(可抑制从头合成)培养基(称为HAT培养基)中，则只有融合后细胞才能依靠对方原有酶合成所需物质而存活下来，以此能够筛选出融合细胞。第39页融合细胞筛选及应用单克隆抗体技术正常淋巴细胞(如小鼠脾细胞)含有分泌抗体能力，但不能长久培养，瘤细胞(如骨髓瘤)能够在体外长久培养，但不分泌抗体。于是英国人Kohler和Milstein1975将两种细胞杂交而创建了单克隆抗体技术，获1984年诺贝尔奖。第40页6.3核苷酸降解核苷酸+H2O核苷+Pi核苷+H2O碱基+核糖核苷+Pi碱基+核糖-1-磷酸核苷酸酶核苷酶核苷磷酸化酶第41页6.3核苷酸降解嘌呤核苷酸分解代谢嘧啶核苷酸分解代谢鸟类、爬行动物和灵长类动物（包含人）能够将嘌呤核苷酸转换为尿酸排泄掉。第42页嘌呤核苷酸分解代谢痛风？第43页许多动物还能够深入将尿酸降解为其它产物，如尿囊素、尿囊酸和尿素等。嘌呤核