《核苷酸代谢》由会员分享，可在线阅读，更多相关《核苷酸代谢（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、核苷酸代谢,Ge Lin,第一节 概述核苷酸的功能,核酸合成的基本单位. 主要功能能量和磷酸基团的载体,如 ATP & GTP参与体内代谢调节. cAMP & cGMP构成辅酶的成分: NAD, FAD活化体内中间代谢物 UDPG : 糖原合成 SAM: 甲基化反应 UDPGA : 胆色素代谢,核酸的消化与吸收,食物核蛋白,蛋白质,核酸 (RNA及DNA),胃酸,核苷酸,胰核酸酶,核苷,磷酸,胰、肠核苷酸酶,碱基,戊糖,核苷酶,核酸酶的定义及分类
2、 指所有可以水解核酸的酶。依据底物不同分类DNA酶(deoxyribonuclease, DNase)：专一降解DNA的酶。RNA酶 (ribonuclease, RNase)：专一降解RNA的酶。依据切割部位不同核酸内切酶：限制性核酸内切酶 非限制性核酸内切酶核酸外切酶：53或35核酸外切酶,核 酸 酶（Nuclease）,降解核酸酶的分类 按分解底物有核糖核酸酶
3、和脱氧核糖核酸酶 按专一性有非特异性和特异性两种。 按水解方式有：内切和外切两种方式。 外切：3 -外切、5 -外切,核苷酸生物合成的基本途径,从头合成途径 肝 主要途径 (de novo synthesis pathway)补救合成途径 脑 、骨髓等，也很重要。 (
4、salvage synthesis pathway),指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径， 不经过碱基和核苷的阶段。,主要器官是肝，其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行此途径。,一、嘌呤核苷酸的从头合成,1.定义,2.合成部位,第二节 嘌呤核苷酸的生物合成,嘌呤合成的元素来源,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）,基本过程,第一个阶段: IMP的合成,R-5-P,ATP,AMP,PRPP,谷氨酰胺 H2O,谷氨酸 PPi,PRA,PRPP 合成酶,磷酸核糖酰胺
5、转移酶,IMP,甘氨酸 谷氨酰胺 N5,N10-甲炔 FH4 ATP,CO2 天冬氨酸 N5 甲酰 FH4,Mg2+,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,AMP和GMP的生成,第二个阶段,AMP 和 GMP的合成,IMP,AMPS,AMP,天冬氨酸 H2O,GTP Mg2+,延胡索酸,XMP,GMP,H2O &
6、nbsp; NAD+ NADH+H+,IMP 脱氢酶,谷氨酰胺 谷氨酸,GMP合成酶,ATP,腺苷酸代琥珀酸裂解酶,腺苷酸代琥珀酸合成酶,ATP和GTP的生成,嘌呤核苷酸的从头合成要点,嘌呤环是以磷酸核糖为基础合成的 PRPP 合成酶 和磷酸核糖酰胺转移酶 是关键酶. 主要受反馈调节IMP 是所有嘌呤核苷酸的共同中间前体IMP的合成需
7、5个高能磷酸键；AMP或GMP的合成又各需1个ATP。,嘌呤核苷酸的相互转变,利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，利用腺嘌呤磷酸核糖转移酶和次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶，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,1.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),2.参与补救合成途径的酶,3.合成过程,4.补救合成的生理意义
8、,补救合成途径可以节省从头合成途径时所需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。,三、嘌呤核苷酸合成的调节,能量: ATP,GTP 是激活剂, ADP,GDP 是抑制剂ATP,GTP PRPP 合成反馈调节: 主要调节方式从头合成途径与补救合成途径之间相互抑制 PRPP 是两条途径的共同原料,嘌呤核苷酸合成的反馈调节
9、,抗代谢物: 是一些结构与嘌呤核苷酸合成过程中的原料、中间代谢产物相似的物质.通过竞争性抑制或其他方式阻断或干扰嘌呤核苷酸的合成过程经常被用于肿瘤的化学治疗常见抗代谢物 嘌呤类似物: 6-巯基嘌呤 6-巯基鸟嘌呤, 氨基酸类似物:氮杂丝氨酸 叶酸类似物:氨蝶呤,氨甲蝶呤,嘌呤核苷酸的抗代谢物,次黄嘌呤(H),6-巯基嘌呤(6-MP),6-巯基嘌呤的结构,6-MP 作用机制,叶酸类似物：,氨蝶呤 (AP)和甲氨蝶呤 (MTX),主要是肝细胞胞液,指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等物质为原料，经过一系列酶促反应，不经过碱基和核苷的阶段，直接合成嘧
10、啶核苷酸的途径。,1.定义,2.合成部位,第二节 嘧啶核苷酸的合成一、嘧啶核苷酸的从头合成途径,嘧啶核苷酸的结构,3.嘧啶环上各原子的来源,（1）尿嘧啶核苷酸的合成,4.合成过程,第一阶段,氨基甲酰磷酸的合成,CO2,CAP,CAA,谷氨酰胺 谷氨酸 2ATP 2ADP+Pi,天冬氨酸 Pi,氨基甲酰磷酸合成酶 II,天冬氨
11、酸氨基甲酰转移酶,CAP:氨基甲酰磷酸CAA：氨基甲酰天冬氨酸,第二阶段,UMP的合成,CAA,OA,UMP,OMP,H2O+2H,PRPP PPi,CO2,乳清酸磷酸核糖 转移酶,CAA：氨基甲酰天冬氨酸 OA：乳清酸OMP：乳清酸核苷酸,第三个阶段,UTP,CTP, TMP , TTP的合成TMP,TDP,TTP=dTM
12、P,dTDP,dTTP,UMP,UDP,UTP,CTP,ATP,ATP,谷氨酰胺 谷氨酸,ATP,dUDP,dUMP,TMP,TTP,N5,N10-甲炔 FH4,2H,ATP,TMP 合成酶,CTP 合成酶,Pi,嘧啶核苷酸从头合成要点,首先合成嘧啶环，然后与磷酸核糖连接合成的第一个核苷酸是乳清酸核苷酸CTP 由 UTP 直接合成，不经过 CMP 和 CDP合成阶段氨基甲酰磷酸合成酶 II 天冬氨酸氨基甲酰转移酶是关键酶,两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较,合成酶I
13、; 合成酶II定位 线粒体 (肝脏) 胞液(任意组织) 氮的来源 NH3
14、; 谷氨酰胺 别构激活剂 N-乙酰谷氨酸 无反馈抑制剂 无 UMP (哺乳动物) &nbs
15、p; 功能 合成尿素 合成嘧啶,二、补救合成,尿苷 &nb
16、sp; UMP,尿嘧啶胸腺嘧啶乳清酸,UMPTMPOMP,PRPP,PPi,嘧啶磷酸核糖转移酶,ATP ADP,尿苷激酶,三、脱氧核苷酸的生成,在核苷二磷酸水平上生成,二磷酸脱氧核苷,NDP,dNDP,二磷酸核苷,NADP+,NADPH + H+,核糖核苷酸还原酶，Mg2+,还原型硫氧化还原蛋白-(SH)2,
17、氧化型硫氧化还原蛋白,硫氧化还原蛋白还原酶（FAD）,TMP（dTMP)的合成,dUMP TMP,TMP 合成酶,dUDP dUTP,dCMP (主要),Pi,NH3,N5,N10-甲炔 FH4,胸腺嘧啶 + R-1-P 胸苷
18、; TMP,四 嘧啶核苷酸合成的调节,反馈调节嘧啶核苷酸的合成与嘌呤核苷酸的合成相互协调： PRPP 对两条合成途径都是重要的中间代谢产物,嘧啶核苷酸的抗代谢物,胸腺嘧啶,5-氟尿嘧啶,5-氟尿嘧啶(5-FU) 是胸腺嘧啶的类似物。,5-FU FdUMP TMP 合成酶 FUTP 参入
19、到 RNA 破坏RNA的结构
20、; 影响RNA的功能,氮杂丝氨酸,阿糖胞苷,氨甲碟呤,氮杂丝氨酸,第三节 核苷酸的分解代谢一、嘌呤的分解代谢,AMP人类嘌呤代谢的终产物是尿酸. 不易溶于水黄嘌呤氧化酶是关键酶,腺嘌呤,黄嘌呤,次黄嘌呤,尿酸,GMP,鸟嘌呤,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤氧化酶,O,O,Pi R-1-P,Pi R-1-P,NH3,NH3,不同生物体内存在的酶不同使嘌呤碱分解的终产物不同,人类和排尿酸动物尿酸为终产物其它哺乳动物尿囊素鱼类、两栖
21、类尿囊酸无脊椎动物、甲壳类NH3+CO2,痛风,正常情况下，血尿酸水平低于2- 6 mg/dl 如果血尿酸水平大于8 mg/dl ，尿酸盐结晶将沉积于软组织和关节处，产生无菌性炎症反应.病因: 1) 嘌呤代谢的酶活性异常 2) 高嘌呤饮食 3) 肾脏处理尿酸能力异常 治疗: 别嘌呤醇 结构与次黄嘌呤相似, 抑制黄嘌呤氧化酶和 PRPP 合成酶,痛风症的治疗机制,鸟嘌呤,次黄嘌呤
22、,黄嘌呤,尿酸,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤氧化酶,别嘌呤醇,二、嘧啶核苷酸的分解代谢,CMP 胞嘧啶 尿嘧啶,嘧啶核苷酸的分解代谢要点,人体嘧啶核苷酸的终产物为: CO2 ,NH3， -丙氨酸, -氨基异丁酸.高度水溶性. 很少造成临床症状和体征,胞嘧啶,NH3,尿嘧啶,二氢尿嘧啶,H2O,CO2 + NH3,-丙氨酸,胸腺嘧啶,-脲基异丁酸,-氨基异丁酸,H2O,丙二酸单酰CoA,乙酰CoA,TCA,肝,尿素,甲基丙二酸单酰CoA,琥珀酰CoA,TCA,糖异生,二、嘧啶碱的分解代谢,
