10 第十章 核苷酸代谢

1、第十章 核苷酸代谢,(Metabolism of Nucleotides),(Metabolism of Purine Nucleotides),第一节 嘌呤核苷酸的代谢,一、嘌呤核苷酸的合成代谢,(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),4.合成过程,R-5-P (5-磷酸核糖),ATP,AMP,PRPP合成酶,PP-1

2、-R-5-P (磷酸核糖焦磷酸),在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下,IMP,AMP,GMP,H2N-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)IMP生成过程,5-磷酸核糖,ATP,AMP,PRPP合成酶,5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP),Gln,Glu,酰胺转移酶,Gly,Mg2+,GAR合成酶,ATP,ADP,Pi,甘氨酰胺核苷酸(GAR),N5,N10-CH=FH4,FH4,转甲酰基酶,甲酰甘氨酰胺核苷酸(FGAR),Gln,Glu,合成酶,Mg2+,甲酰甘氨咪核苷酸(FGAM),ATP,A

3、DP,AIR合成酶,Pi,Mg2+,5-氨基咪唑核苷酸(AIR),CO2,羧化酶,5-氨基咪唑-4-羧基核苷酸(CAIR),Asp,Mg2+,合成酶,ADP,Pi,ATP,5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸)甲酰胺核苷酸(SAICAR),裂解酶,延胡索酸,5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(AICAR),N10-COH-FH4,FH4,转甲酰基酶,K+,5-甲酰胺咪唑-4-氨基甲酰核苷酸(FAICAR),次黄嘌呤核苷酸(IMP),环水解酶,H2O,腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶 腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶,(2)AMP和GMP的生成,嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。 合成过程为耗能

4、反应。 一磷酸核苷酸在ATP作用下可合成二磷酸核苷酸和三磷酸核苷酸。,(4) 从头合成特点,(3)ATP与GTP的生成,(5) 从头合成的调节,PRPP,PRA,GTP,调节方式：反馈调节和交叉调节,(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 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) (2)次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) (3)腺苷激酶(a

5、denosine kinase),2.参与补救合成的酶,3.合成过程,4.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。,(三)嘌呤核苷酸的相互转变,二磷酸脱氧核苷,NDP,dNDP,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,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) 脱氧核糖核苷酸的生成,(五) 嘌呤核苷酸的抗代谢物,1.嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸等的类似物。,次黄嘌呤(

6、H),6-巯基嘌呤(6-MP),2.6-巯基嘌呤的结构,次黄嘌呤 (H),PRPP,PPi,=,PRPP,PPi,=,腺嘌呤(A),=,PRPP,PPi,鸟嘌呤(G),二、嘌呤核苷酸的分解代谢,核苷酸,核苷,核苷酸酶,Pi,核苷磷酸化酶,碱基,1-磷酸核糖,嘌呤碱的最终 代谢产物,AMP,GMP,H （次黄嘌呤）,G,X (黄嘌呤),黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤氧化酶,(一)尿酸的生成,尿酸,(二)痛风症的治疗机制,1.尿酸含量为0.120.36mmol/L，超过0.48 mmol/L时，沉积于关节等处，导致痛风症。 2.别嘌呤醇可竞争性抑制黄嘌呤氧化酶，使生成减少，达到治疗痛风症的目的。,第二节 嘧

7、啶核苷酸的代谢,(Metabolism of Pyrimidine Nucleotides),一、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(CPS-)是尿嘧啶核苷酸的合成的主要调节酶。,H2O,二氢乳清酸酶,二氢乳清酸,NADPH+H+,NADPH+,脱氢酶,氨基甲酰天冬氨酸,乳清酸,乳清酸核苷酸(OMP),脱羧酶,CO2,尿嘧啶核苷酸(UMP),CO2 +谷氨酰胺,2ATP,2(ADP+Pi),谷氨酸

8、,氨基甲酰磷酸,氨基甲酰磷酸合成酶 (CPS-),Asp,Pi,天冬氨酸氨基甲酰转移酶,(2)胞嘧啶核苷酸的合成,UMP,ATP,ADP,尿苷酸激酶,UDP,二磷酸核苷激酶,ATP,ADP,UTP,CTP合成酶,谷氨酰胺 ATP,谷氨酸 ADP+Pi,5.从头合成的调节,ATP + CO2+ 谷氨酰胺,氨基甲酰磷酸,UMP,氨基甲酸天冬氨酸,UTP,CTP,天冬氨酸,嘌呤核苷酸,ATP + 5-磷酸核糖,嘧啶核苷酸,PRPP,(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 +ADP,2.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)嘧啶核苷酸的抗代谢物,1. 嘧啶类似物,胸腺嘧啶(T),5-氟尿嘧啶(5-FU),2.