《生物化学》课件：第八章 核苷酸

1、第 八 章,核 苷 酸 代 谢,Metabolism of Nucleotides,核苷酸,核酸的基本结构单位； 不属于营养必需物质； 细胞中主要以5-核苷酸形式存在； 具有多种生物学功能；,食物核蛋白,单核苷酸,核酸的消化,概 述,单核苷酸,核苷酸的生理功能,作为核酸合成的原料: dATP 、 dGTP 、 dCTP 、 dTTP DNA的合成原料； ATP、GTP、CTP、UTP RNA的合成原料。 体内能量的利用形式：ATP（直接利用形式）、GTP（蛋白质合成）、UTP（糖原合成）、CTP（磷脂合成）,参与代谢和生理调节：如cAMP是第二信使，也作为效应剂参与调节。AMP、ADP、ATP

2、均可作为效应剂。 构成辅酶：腺苷酸可参与组成NAD、FAD、辅酶A等。 活化中间代谢物：如UDPG、CDP-胆碱、SAM、PAPS等。,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+),AMP,核苷酸代谢概况 合成代谢 从头合成途径 (de novo synthesis pathway) 补救合成途径 (salvage synthesis pathway) 分解代谢,从头合成途径(de novo synthesis pathway) ：利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位和CO2 等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成核苷酸的途径。 这是主要合成途径。 主要在肝脏进行。,补救合成途径(salvage synt

3、hesis pathway) ：利用游离的碱基或核苷，经过简单的反应过程，合成核苷酸的途径。 这是次要合成途径。 脑、骨髓等只能进行此途径。,第一节 嘌呤核苷酸的代谢,Metabolism of Purine Nucleotides,嘌呤核苷酸的结构,GMP,AMP,一、嘌呤核苷酸的合成代谢,从头合成途径 (de novo synthesis pathway) 补救合成途径 (salvage synthesis pathway),嘌呤核苷酸的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简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。,肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官

4、，其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行此合成途径。,（一）嘌呤核苷酸的从头合成,定义,合成部位,原料: AA：天冬氨酸(Asp)、甘氨酸(Gly) 、 谷氨酰胺(Gln) CO2 一碳基团：N10-甲酰FH4、 N5，N10-甲炔FH4 5-磷酸核糖,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,甲炔基 （一碳单位）,谷氨酰胺 （酰胺基）,甘氨站中间，谷碳坐两边， 左上天冬氨，头顶二氧碳。,过程,1. IMP的合成,2. AMP和GMP的生成,R-5-P （5-磷酸核糖）,PP-1-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

5、参与下,IMP,H2N-1-R-5-P （5-磷酸核糖胺）,1. IMP的合成过程, 磷酸核糖酰胺转移酶 GAR合成酶 转甲酰基酶 FGAM合成酶 AIR合成酶,N5，N10- 甲炔,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,3. 三磷酸嘌呤核苷的合成：, （1）嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成 嘌呤环，先小环后大环。 （2）先合成IMP，再合成AMP和GMP。 （3）消耗大量ATP （4）部位：胞液（肝为主） （5） PRPP合成酶和酰胺转移酶为关键酶,嘌呤核苷酸从头合成特点,嘌呤核苷酸从头合成的调节,原则之一：满足需求，防止供过于

6、求。,PRA,ATP,+,调节方式：反馈调节和交叉调节,嘌呤核苷酸从头合成的调节,原则之二：相互调整，比例平衡。,利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。,（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径,定义,腺嘌呤磷酸核糖转移酶 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) 腺苷激酶(adenosine kinase),参与补救合成的酶,合成过程,补救合成的生理意义

7、,补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。 体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。 HGPRT完全缺失的患儿，表现为自毁容貌综合征。,自毁容貌综合征,自毁容貌综合征亦称Lesch-Nyhan综合征（Lesch-Nyhan syndrome,LNS），是由于遗传性次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（hypoxanthine-guanine-phosphoribosyl transferase,HGPRT）缺乏所引起。本病的特征是智力发育不全、舞蹈样动作和强迫性自残行为，并伴有高尿酸血症、尿酸尿、血尿、尿道结石和痛风。患者可活至20余岁，多死于感染和肾功能衰竭。,（三）嘌呤核苷酸的相互

8、转变,（四） 脱氧核糖核苷酸的生成,4种NDP（A、G、C及U）经还原反应生成4种相应的dNDP,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）,脱氧核苷酸的生成,IMP,AMP,GMP,ADP,GDP,ATP,GTP,dADP,dATP,dGDP,dGTP,嘌呤核苷酸合成小结,（五） 嘌呤核苷酸的抗代谢物,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 (H),6-巯基嘌呤 (6-MP),6-巯基嘌呤的结构,目 录,二、

9、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,嘌呤碱基,1-磷酸核糖,5-磷酸核糖,补救合成,尿酸,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,痛风症（gout）,血尿酸正常含量: 0.12-0.36mmol/L（26mg%) 嘌呤代谢障碍时，血尿酸浓度升高，当血中尿酸含量超过8mg%时，尿酸盐结晶沉积于软组织、软骨、关节及肾脏等处，而导致关节炎、尿路结石及肾脏疾病。,多见于成年男性,痛风石,痛风症的治疗机制,鸟嘌呤,次黄嘌呤,黄嘌呤,尿酸,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤氧化酶,别嘌呤醇,7,8,8,7,酶竞争性抑制剂作用

10、(与次黄嘌呤类似，争夺酶活性中心） 消耗底物的作用（消耗PRPP) 反馈抑制作用（反馈抑制核苷酸从头合成途径）,低嘌呤饮食： 禁用含嘌呤高食物，如动物内脏、沙丁鱼、凤尾鱼、鲭鱼、小虾、扁豆、黄豆、浓肉汤，及菌藻类等 忌酒 低蛋白低脂饮食 药物：别嘌呤醇,第二节嘧啶核苷酸的代谢,Metabolism of Pyrimidine Nucleotides,嘧啶核苷酸的结构,从头合成途径 补救合成途径,一、嘧啶核苷酸的合成代谢,（一）嘧啶核苷酸的从头合成,主要是肝细胞胞液,嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。,定义

11、,合成部位,原料： AA：天冬氨酸（Asp）、谷氨酰胺(Gln) CO2 5-磷酸核糖（R-5-P）,嘧啶合成的元素来源,1,2,3,4,5,6,CO2,Gln,合成过程：首先生成UMP,1. 尿嘧啶核苷酸的合成,2. 胞嘧啶核苷酸的合成,UDP,UTP,3. dTMP的生成,dUMP,脱氧胸苷一磷酸 dTMP,嘧啶核苷酸从头合成的特点： 部位:胞液 合成从CO2和谷氨酰胺开始，先合成嘧啶环，再与5-磷酸核糖相连生成尿嘧啶核苷酸（UMP）。 由UMP出发再合成其它的嘧啶核苷酸。,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,CPS-II,天冬氨酸氨基 甲酰基转移酶,CDP,嘧啶核苷酸合成小结,（二） 嘧啶核苷酸的补救合成,（U、T、乳清酸）,（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物,嘧啶类似物,氨基酸类似物： 氮杂丝氨酸能抑制CTP的生成。 叶酸类似物： 氨蝶呤、氨甲蝶呤使dUMP不能利用一碳单位甲基化成dTMP。,某些改变了核糖结构的核苷类似物,阿糖胞苷等抑制CDP还原成dCDP，影响DNA的合成。,UMP,UTP,CTP,CDP