本科生化教学

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1、 高职班生化教学高职班生化教学第八章第八章核苷酸代谢核苷酸代谢一本章重点、难点 重点：嘌呤核苷酸从头合成的原料、能源、逐步合成、关键酶；嘧啶核苷酸从头合成原料、 能源、关键酶；脱氧核苷酸生成、核苷三磷酸（NTP）的生成 难点：嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的过程二教案 第一部分 （ 1hr）核苷酸是机体内的一类重要含氮物质，具有多种生理功用：作为合成核酸大分子的基本原 料是其最主要的功能。其次，核苷酸还可作为能源物质(例如：ATP、GTP 等高能化合物)：参 与辅酶的组成(如 NAD、FAD、辅酶 A 等)；参与物质代谢的调节(如 cAMP、cGMP)。此外，体内 多种活性代谢中间物也是以核苷酸衍生物

2、的形式存在的(例如糖原合成过程中的 UDPG，磷脂合 成过程中的 CDPDG 等)。食物中的核酸在消化道中经胰腺和肠道分泌的多种酶作用下逐步分解。但其生成的碱基大 部分被进一步被分解而排出体外，极少被机体利用。人体内的核苷酸基本上是由机体细胞自身 合成的，因此，与某些氨基酸不同，核苷酸不属于营养必需物质。 体内核苷酸的合成有两个途径： 1 从头合成途径，即利用一些简单物质为原料，经过多步酶促反应，合成核苷酸。 2 补救合成(又称重新利用)途径，即利用已有碱基或核苷，经过简单的反应过程，合成核 苷酸。从头合成是主耍的途径，但补救合成也有重要的意义。 嘌呤核苷酸从头合成的原料是：磷酸核糖焦磷酸(P

3、RPP)，由磷酸戊糖代谢而来、甘氨酸、天 冬氨酸、谷氨酰胺、CO2和一碳单位(由四氢叶酸携带)。 先合成次黄嘌岭核苷酸(1MP)，然后再转变成腺苷酸(AMP)和鸟苷酸(GMP)。嘌呤碱合成的特 点是一开始就沿着合成核苷酸的途径进行，即在合成嘌呤核苷酸的过程中逐步合成嘌呤环。具 体反应步骤不要求，但要掌握关键产物与调节部位。HGPRT(次黄嘌岭鸟嘌岭磷酸核糖转移酶) 和 APRT(腺嘌吟磷酸核糖转移酶)是嘌岭核苷酸补救合成的两种重要酶。HGPRT 的缺陷可导致一 种先天性疾病第二部分 （ 1hr） 嘧啶核苷酸从头合成的原料是：PRPP、天冬氨酸、谷氨酰胺、以及 CO2。 首先合成尿嘧啶核苷酸(U

4、MP)，然后再转变成胞嘧啶核苷酸和胸腺嘧啶核苷酸(dTMP)。与嘌 呤核苷酸合成的程序不同，嘧啶核苷酸的合成是先合成嘧啶碱，而后再磷酸核糖化。虽然 UMP、CTP 的合成不需要一 碳单位参加，但生成 dTMP 时需要由四氢叶酸携带的一碳单位。肝脏是体内从头合成嘌呤和嘧啶核苷酸的主要部位。嘌呤和嘧啶核苷酸的从头合成均受反馈调节的精密控制。主要是反应产物对有关酶的反馈 抑制，由此调节适当的合成速度，一方面保证机体足够核苷酸的需要；另一方面又不至于合成 量过多，避免营养物和能量的消耗。合成途径中起始步骤的酶类是反馈调节的主要部位。对维 持机体内环境的相对稳定具有重要意义。 脱氧核苷酸(包括瞟呤和嘧啶

5、脱氧核苷酸)是在相应的二磷酸核糖核苷(NDP)水平，由核糖核 苷酸还原酶催化，直接还原而生成的。在核苷酸的分解代谢方面，尿酸是人体内嘌呤核苷酸分解代谢的终产物，黄嘌呤氧化酶 是重要的酶。尿酸可由尿排出。若尿酸生成过多或排泄障碍，可导致高尿酸血症或痛风。由于别嘌呤醇是次黄嘌呤的类似物，可以抑制黄嘌呤氧化酶活性，减少尿酸的生成，故临床上用以 治疗痛风症。嘧啶核苷酸分解代谢产生某些氨基酸，如胞嘧啶，尿嘧啶，最终生成-氨基丙酸，胸腺 嘧啶生成-氨基异丁酸。人工合成的某些物质，其化学结构与嘌岭、嘧啶、叶酸或某些氨基酸类似，可以通过竞争 性抑制或“以假乱真”等方式干扰或阻断核苷酸的正常合成代谢，从而抑制核

6、酸、蛋白质合成 及细胞增殖。这类物质称为核苷酸的抗代谢物。在临床上常用来作为抗 肿瘤药和免疫抑制。 常见的抗代谢物有： 1 嘌吟类似物，例如 6 巯基嘌岭(6MP)，其结构与次黄嘌吟相似，在体内可经过磷酸核糖化(补救合成途径)而转变成 6 巯基嘌 呤核苷酸。后者的结构与 IMP 相似，通过多种途径抑制嘌呤核苷酸合成。 2 啶类似物，例如 5 氟尿嘧啶(5FU)， 其结构与胸腺嘧啶相似，可以在体内经磷酸核糖化转变成，氟尿嘧啶核苷酸。后者可 抑制胸苷酸合成酶，干扰胸苷酸的合成。 3 叶酸类似物，例如氨基蝶呤，结构与叶酸类似，竞争性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，干扰碳单

7、位代谢，进而抑制嘌吟核苷酸和胸苷 酸的合成。6MP、 5Fu 均为临床常用的抗癌药。 氨基酸类似物，例如氮杂丝氨酸，其结构与谷氨酰胺类似，可干扰谷氨酰胺在嘌呤、嘧啶 核苷酸合成中的作用，从而抑制嘌呤、嘧啶核苷酸的合成。三教学大纲 目的要求 （一） 掌握核苷酸从头合成的要点： 嘌呤核苷酸从头合成原料、能源、逐步合成、关键酶； 嘧啶核苷酸从头合成原料、能源、先合成嘧啶环，再与 PRPP 结合；关键酶； 脱氧核苷酸生成； 核苷三磷酸（NTP）的生成、dTMP 的生成。 影响核苷酸合成因素或调节因素。（高护班不讲） （二）掌握核苷酸补救合成途径。 （三）嘌呤降解产物为尿酸、尿酸与痛风病。 （四）熟悉抗

8、代谢物与其作用的概念。 教学内容 （一）核苷酸基本概念、生理意义 （二）嘌呤核苷酸代谢 嘌呤核苷酸的合成代谢； 从头合成途径要点关键酶、IMP 生成与其转变成 AMP 和 GNP； 补救合成反应；影响合成的因素； 嘌呤核苷酸的分解代谢：尿酸生成、痛风症简介。 （三）嘧啶核苷酸代谢 嘧啶核苷酸合成代谢：UMP 生成、UMP 转变成 CTP，TMP； 补救合成途径；影响合成的因素； 嘧啶核苷酸分解代谢的简要过程，产物。 （四）其它核苷酸的生成 脱氧核苷酸生成； 三磷酸核苷酸的生成； 脱氧胸苷酸的生成。 （五）代谢物与其抑制核苷酸合成的基本原理。四复习要求 （一）掌握核苷酸从头合成的要点：原料、关键

9、酶、合成特点。 （二）掌握核苷酸补救合成途径。 （三）嘌呤降解产物为尿酸、尿酸与痛风病。 （四）熟悉抗代谢物与其作用的概念。五. 复习题 1. 何谓从头合成？ 2. 试述嘌呤核苷酸从头合成的原料、关键酶、代谢特点？ 3. 试述嘧啶核苷酸从头合成的原料、关键酶、代谢特点？ 4. 试述嘌呤和嘧啶的补救合成途径？ 5. 嘌呤和嘧啶分解代谢的产物是什么？ 6. 试述抗代谢物的种类和作用机制？第九章第九章物质代谢的联系与调节物质代谢的联系与调节一 本章重点、难点 重点：细胞水平酶的变构（别构）调节和酶的化学修饰调节的一般原理、意义及二者之 间的差别；膜受体激素信息转导 cAMP蛋白激酶（A 激酶）系统的

10、作用模式；第 二信使概念、种类。 难点：酶的变构调节、受体激素调节作用的模式二 教案 第一部分 (学时：1 ) 简述物质代谢途径的联系及其意义：（图） 物质代谢的调节(一)细胞水平的调节这是生物最基本的调节方式。主要是通过改变限速酶的结构或含量以影响酶活性，对物 质代谢进行调节。所谓限速酶是指整条代谢通路中催化反应速度最慢的酶。这些限速酶不但 可以影响整条代谢途径的总速度，甚至还可改变代谢方向。代谢调节按其调节水平，大致分为三个层次：1酶在细胞结构中分隔分布 在真核细胞中，由于酶的分布呈区域化，而使各类代 谢分布在不同亚细胞结构中进行。既不互相干扰，又可使作用物在局部浓集。如脂肪酸合成 在胞液

11、中进行，而脂肪酸分解在线粒体中进行。2酶结构的调节 这种调节是使业已存在的酶通过其结构改变来调节酶的活性，因此 可快速适应机体的需要。(1)变构调节 某些物质能结合于酶分子的非催化部位，诱导酶蛋白分子构象发生改 变，从而使酶的活性改变，这种调节方式称为变构调节，或称别构调节。如果接受调节后酶 活性增高，则称为变构激活；反之则为变构抑制。受调节的酶称为变构酶或别构酶。能引起 变构调节的物质称为变构剂。多数变构酶系由多亚基构成，其中有的为调节亚基，有的为催 化亚墓。也有的变构酶由一条肽链组成，其结构分区为调节部位和催化部位。如胆固醇可变 构抑制胆固醇合成的限速酶HMGCoA 还原酶的活性。第二部分

12、 （ 学时：1 ）(2)化学修饰 某些酶分子上的一些原因，受其它酶的催化而发生化学变化，从而使酶活性改变，这种调节称为化学修饰。最常见的化学修饰方式是磷酸化和脱磷酸化。如糖原合 成的限速酶糖原合成酶及糖原分解的限速酶磷酸化酶，在磷酸化后活性分别降低和刀高，最 终促进糖原合成。（3）同工酶 同工酶是指所催化的化学反应相同，但其动力学性质不同的 组酶。不同 组织中的同工酶，对问一作用物的亲合力不同，催化谊代谢途径的速度不同，可以适应不同 组织的需要。如己糖激酶有 4 种同工酶，乳酸脱氢酶有 5 种同工酶。3酶含量的调节 酶的合成与降解可以影响酶的含量，从而影响酶的活性，这是最根 本的调节。但由于酶

13、是蛋白质，其基因表达及生物合成过程耗时、耗能，因此属于慢凋节。 许多作用物可诱导或阻遏相应酶的基因表达，而使酶蛋白合成量增多或减少，从而使酶活性 增高或降低，最终影响代谢通路进行的速度。(二)激素(内分泌)水平的调节细胞与细胞之间，以及各器官之间，可通过激素调节其代谢与功能。作用特点是：浓度低； 半衰期较短；激素与其特异受体结合才能发挥作用。激素通过内分泌、旁分泌或自分泌的 方式发挥作用。按其受体所在部位，可将激素分为作用于细胞膜受体的激素和作用于细胞内受 体的激素。1作用于细胞膜受体的激素 这类激素多为肽类或蛋白质，包括肾上腺素、生长激素、 生长因子及细胞因子等。它们主要通过三条信息传递途径

14、影响细胞内的代谢过程，发挥生物 学作用。重点掌握(1)蛋白激酶途径 激素与其特异细胞膜受体结合后，受体构象改变，通过与 G 蛋白偶联，激 活膜上腺苷酸环化酶，使 ATP 环化生成 cAMP。cAMP 作为细胞内第二信使，可变构擞活蛋白 激酶 A，从而使细胞内靶蛋白上丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，引起生物学效应。G 蛋白含、Y 三个亚基。与 GDP 结合呈无活性状态。当 G 蛋白被激活时， 其亚基转而与 GTP 结合，G-GTP 进而活化腺苷酸环化酶。G-GTP 可自行灭活，因为其本 身有 GTP 酶活性，可水解 GTP 成 GDP。细胞内第二信使还包括：IP3 DG Ca+ 和 cGMP 等（此处

15、高护班不讲）此处高护班不讲）(2)蛋白擞酶蛋白擞酶 C 途径途径 某些激素与相应膜受体结合，通过另一类某些激素与相应膜受体结合，通过另一类 G 蛋白，介导激活膜上磷脂酶蛋白，介导激活膜上磷脂酶 C，使膜上磷脂酰肌醇二磷酸水解，生成甘油二酯，使膜上磷脂酰肌醇二磷酸水解，生成甘油二酯(DG)和三磷酸肌醇和三磷酸肌醇(IP3)。IP3 作用于内质网作用于内质网 释放释放 Ca+，使胞浆内，使胞浆内 Ca+浓度增高。浓度增高。Ca+与与 DG 共同参与激活蛋白激酶共同参与激活蛋白激酶 c，使细胞内靶蛋，使细胞内靶蛋 白上的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，发挥牛物学作用。白上的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，发挥牛

16、物学作用。(3)酪氨酸蛋白激酶途径酪氨酸蛋白激酶途径 ,生长因子、细胞因子等作用于膜受体后，可使膜受体本身所含的酪生长因子、细胞因子等作用于膜受体后，可使膜受体本身所含的酪 氨酸蛋白激酶活化；或者受体与胞浆内含酪氨酸蛋白激酶的蛋白结合井使之活化。活化的酪氨氨酸蛋白激酶活化；或者受体与胞浆内含酪氨酸蛋白激酶的蛋白结合井使之活化。活化的酪氨 酸蛋白激酶可使细胞内靶蛋白的酪氨酸残基磷酸化，发挥生物学作用。酸蛋白激酶可使细胞内靶蛋白的酪氨酸残基磷酸化，发挥生物学作用。2作用于细胞内受体的激素 类固醇激素和甲状臃素可透过质膜，与细胞内妥体结合。 此激素受体复合物在核内可与相应 DNA 区段上的调节部位结合，从而调控相应基因的表达。(三)整体水平的调节机体通过神经体液途径，对各组织的物质代谢进行调节，以适应不断变化的内外