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1、第八章 核苷酸代谢,Metabolism of Nucleotides,核苷酸(nucleotide),是构成核酸(nucleic acid)的基本单位，人体所需的核苷酸都是由机体自身合成的。 食物中的核酸或核苷酸类物质基本上不能被人体所利用。,核酸口服液有无保健治疗效果普通人群服用有益吗什么人群不宜服用,？,？,？,为什么人们在讲食物的营养时很少提到核酸,核酸的消化,食 物 核 蛋 白,蛋白质 蛋白代谢,核酸DNA、RNA,胃 酸,单核苷酸,磷酸 核苷,嘧啶核苷 嘌呤核苷,核糖或脱氧核糖,嘧啶碱,核糖或脱氧核糖,嘌呤碱,胰核酸酶,胰、肠核苷酸酶,嘌呤核苷酶,嘧啶核苷酶,核苷酸的功能,1、核酸
2、合成的原料（最主要）2、体内能量的利用形式： ATP、GTP、UTP、CTP3、参与代谢和生理调节： ATP/ADP/AMP, 第二信使cAMP、cGMP4、组成辅酶：CoA/FAD/NAD+/NADP+：腺苷酸5、活化中间代谢产物：UDP-葡萄糖:糖原合成 CDP-胆碱/乙醇胺；CDP-二脂酰甘油:磷酸甘油酯合成,第 一 节嘌呤核苷酸代谢,嘌呤核苷酸的结构,GMP,AMP,一、嘌呤核苷酸的合成代谢,1、从头合成途径(denovo synthesis)： 以磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2 等简单物质为原料，经过一系列酶促反 应,合成嘌呤核苷酸过程。 （肝、小肠、胸腺）2、补救合成途径(sa
3、lvage synthesis)： 以体内游离的嘌呤或嘌呤核苷为原料，经过简单反应合成嘌呤核苷酸的过程。 （脑、骨髓）,（一）嘌呤核苷酸的从头合成,合成部位：细胞液(肝、小肠、胸腺)合成原料: 甘氨酸、天冬氨酸、 谷氨酰胺、 CO2一碳单位（ N10甲酰FH4、 N5,N10-甲炔FH4）,嘌呤碱合成的原料来源,甘氨酸,N5N10-甲炔-FH4,N10-甲酰FH4,口 诀,左一碳，右一碳； 1天2碳3酰胺； 中间夹个甘氨酸； 4，5，7氮Gly； 头顶CO2； 8-2，9-3来源同； 脚踏谷氨酰胺； 6-C来自碳酸酐。 剩下一氮天冬酸。,过程,1. IMP的合成,2. AMP和GMP的生成,R
4、-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参与下,IMP,H2N-1-R-5-P（5-磷酸核糖胺）,F,2合成步骤：,可分为三个阶段： 次黄嘌呤核苷酸的合成： 磷酸核糖焦磷酸合成酶5-磷酸核糖 PRPPIMP ATP AMP,PRPP(1-焦磷酸-5-磷酸核糖),（1）IMP的合成,5-磷酸核糖 5磷酸核糖焦磷酸 5- 磷酸核糖胺 （PRPP） （PRA）,甘氨酰胺核苷酸 （GAR）,甲酰甘氨酰胺核苷酸 （FGAR）,谷氨酰胺,甘氨酸、ATP,N5，N10-甲炔四氢叶酸,谷氨酰胺,谷氨酸,甲酰甘氨咪核苷酸 （FGAM
5、）,ATP、Mg2+,磷酸戊糖途径代谢产物,磷酸戊糖焦磷酸激酶,同时也是嘧啶/色氨酸/组氨酸合成前体,磷酸核糖酰转移酶限速酶,甘氨酰胺核苷酸合成酶可获得多个原子,GAR甲酰转移酶,ATP AMP,5-氨基咪唑核苷酸 （AIR）,5-氨基咪唑，4-羧基核苷酸 （CAIR）,脱水、 ATP环化,CO2,甲酰甘氨咪核苷酸 （FGAM）,5-氨基咪唑核苷羧化酶,5-氨基咪唑，4-羧基核苷酸 （CAIR）,5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸 （AICAR）,5-甲酰氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸 （FAICAR）,次黄嘌呤核苷酸（IMP）,天冬氨酸 ATP,延胡索酸, ,一碳单位,脱水环化,11,不同于不需要A
6、TP, 腺苷酸及鸟苷酸的合成：,IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后裂解产生AMP；IMP也可在IMP脱氢酶的催化下，以NAD+为受氢体，脱氢氧化为黄嘌呤核苷酸（XMP），后者再在鸟苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMP）。,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,目 录,F,天冬氨酸，Mg2+，GTP,腺苷酸代琥珀酸 合成酶,延胡索酸,腺苷酸代琥珀 酸裂解酶,腺苷酸代琥珀酸,AMP,IMP,IMP脱氢酶,NAD+,H2O,NADH+H+,XMP,GMP合成酶,谷氨
7、酰胺,Mg2+,ATP,谷氨酸,GMP, 三磷酸嘌呤核苷的合成：,AMP ADP ATPGMP GDP GTP,激酶 激酶激酶 激酶,ATP ADP ATP ADPATP ADP ATP ADP, 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。 IMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键。 AMP或GMP的合成又需1个ATP。并不是所有细胞都具有从头合成嘌呤核苷酸的能力。,嘌呤核苷酸从头合成特点,2.从头合成的调节,R-5-P ATP,PRPP,PRA,IMP,PRPP,合成酶,酰基转移酶,腺苷酸代琥珀酸,AMP ADP ATP,XMP GMP GDP GTP,调节方式：反馈调节和交叉调节,IMP,腺
8、苷酸代 琥珀酸,AMP ADP ATP,XMP GMP GDP GTP,ATP,GTP,(二)嘌呤核苷酸的补救合成,合成部位:细胞液(脑、骨髓为主)合成特点:过程简单,耗能少.利用现成的嘌 呤碱或嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸.特异性酶:腺嘌呤磷酸核糖转移酶(APRT) 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (HGPRT),腺苷激酶,腺嘌呤 + PRPP AMP + PPi 次黄嘌呤 + PRPP IMP + PPi 鸟嘌呤 + PRPP GMP + PPi,APRT,HGPRT,HGPRT,嘌呤核苷 AMP,腺苷激酶,ATP ADP,次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶,腺嘌呤磷酸核糖转移酶,补救合成途径的生理意
9、义:,1.节约从头合成时的能量和一些氨基酸的 消耗；,2.体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。（基因缺陷导致HGPRT完全缺乏的患儿,表现为自毁容貌征或称: Lesch-Nyhan综合征 ）,(三)嘌呤核苷酸的相互转变,AMP,腺苷酸代 琥珀酸,IMP,XMP,GMP,腺苷酸脱氨酶,鸟苷酸还原酶,NH3,NADPH,NH3,NADP+,腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP 脱氢酶,Asp (NH2-),腺苷酸代琥珀酸裂解酶,GMP合成酶Gln酰胺基,NAD+,（四） 脱氧核糖核苷酸的生成,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，
10、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,核糖核苷酸酶的别构调节,作用物 主要促进剂 主要抑制剂,CDP ATP dATP、dGTP 、 dTTPUDP ATP dATP 、dGTPADP dGTP dATP 、ATPGDP dTTP dATP,（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,性质: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.机制:竞争性抑制或“以假乱真”方式干扰或 阻断嘌呤核苷酸的
11、合成代谢,进而阻 止核酸及蛋白质的生物合成.意义:抗肿瘤作用.,F,A.嘌呤类似物: 6-巯基嘌呤(6MP)、6-巯基鸟嘌呤、 8-氮杂鸟嘌呤 其中, 6MP临床应用较多.其化学结构与次黄嘌 呤相似,并可在体内转变成6MP核苷酸.因而可抑 制IMP转变为AMP及GMP;可通过竞争性抑制影 响次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)而 阻止了补救合成途径;还可反馈抑制PRPP酰基转 移酶而阻断从头合成途径.,B.氨基酸类似物: 氮杂丝氨酸、6-重氮-5-氧正亮氨酸 其结构与谷氨酰胺相似,可干扰谷氨酰胺在 嘌呤核苷酸合成中的作用而抑制其合成.C.叶酸类似物: 氨蝶呤、氨甲蝶呤(MTX) 竞争性
12、抑制二氢叶酸还原酶,使叶酸不能还 原成二氢叶酸及四氢叶酸.嘌呤分子中来自 一碳单位的C2、8得不到供应而抑制其合成.,二、嘌呤核苷酸的分解代谢,嘌呤核苷酸,嘌呤核苷,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,嘌呤核苷酸分解代谢特点:,1、环打不破; F2、最终产物:尿酸;3、嘌呤代谢障碍:痛风症,F,二、嘌呤核苷酸的分解代谢,嘌呤核苷酸 嘌呤核苷,核苷酸酶,Pi,嘌呤碱 + 磷酸核糖,核苷磷 酸化酶,尿酸 (终产物),水解/脱氨/氧化,I / IMP,水解/脱氨,人/大鼠,次黄嘌呤,水解,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤,AMP,GMP,核苷酸酶,H2O,Pi,腺苷,腺苷脱氨酶,H2O,NH3,次黄苷,H2O,NH3,脱氨酶,核苷酸酶,H2O,Pi,还原酶,NADPH+H+,NADP+,NH3,IMP,鸟苷,H2O,Pi,核苷磷酸化酶,Pi,1-磷酸核糖,(接下页),嘌呤核苷酸的分解代谢-1,（接上页）,核苷磷酸化酶,Pi,磷酸核糖,鸟嘌呤,次黄嘌呤,黄嘌呤,黄嘌呤氧化酶,H2OO2,H2O2,鸟嘌呤酶,H2O,NH3,黄嘌呤氧化酶,
