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1、 第十一章 核苷酸代谢一、核酸的酶促降解 二、嘌呤和嘧啶的分解 三、核苷酸的生物合成核酸的酶促降解 核酸内切酶断裂核酸链内部 磷酸二酯键 核酸外切酶从核酸链的一端 逐个水解下核苷酸 核苷酸受细胞内磷酸单酯酶水 解成为核苷和磷酸，核苷的进 一步分解生成嘌呤碱基和嘧啶 碱基以及核糖-1-磷酸嘌呤的分解腺苷脱氨酶核苷磷酸化酶核苷磷 酸化酶鸟嘌呤酶黄嘌呤氧化酶Pi 核糖-1-磷酸Pi 核糖-1-磷酸腺苷 次黄苷 鸟苷 鸟嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤尿酸(醇式)治痛风的药-别嘌呤醇嘌呤代谢的最终产物尿酸 氧化酶尿囊素酶尿囊酸酶尿素酶尿酸（酮式） 尿囊素尿囊酸尿素 乙醛酸 灵长类 鸟类 爬虫类 昆虫哺乳动物（灵 长
2、类除外） 腹足类硬骨鱼大多数鱼类 两栖类 淡水瓣鳃类甲壳类 咸水瓣鳃类嘌呤的分解腺苷脱氨酶核苷磷酸化酶核苷磷 酸化酶鸟嘌呤酶黄嘌呤氧化酶Pi 核糖-1-磷酸Pi 核糖-1-磷酸腺苷 次黄苷 鸟苷 鸟嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤尿酸(醇式)嘌呤类在核苷酸、核苷和碱基三个 水平上的降解腺苷酸 次黄苷酸 黄苷酸 鸟苷酸腺苷 次黄苷 黄苷 鸟苷腺嘌呤 次黄嘌呤 黄嘌呤 鸟嘌呤尿酸嘧啶的分解代谢尿嘧啶二氢尿嘧啶胞嘧啶-脲基 丙酸胸腺嘧啶二氢 胸腺嘧啶-脲基异丁酸-丙氨酸-氨基 异丁酸核苷酸的生物合成 核苷酸的从头合成途径 核苷酸的补救合成途径 核苷酸从头合成的抗代谢物核苷酸生物合成的基本途径 从头合成途径(De
3、novo pathway): 利用核 糖磷酸、某些氨基酸、CO2和NH3等简单化 合物为原料，经一系列酶促反应合成核苷 酸 补救途径(Salvage pathway)：利用体内游 离的碱基或核苷合成核苷酸IMP（次黄苷酸）的合成核糖-5-磷酸 5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）PRPP 谷氨酰胺 核糖胺-5-磷酸 谷氨酸Step 1Step 2IMP的合成Step 3Step 4核糖胺-5-磷酸 甘氨酸 甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸 甲酰基四氢叶酸 甲酰甘氨酸核苷酸 四氢叶酸IMP的合成 Step 5Step 6甲酰甘氨酰胺核苷酸 谷氨酰胺 甲酰甘氨咪唑核苷酸 谷氨酸甲酰甘氨咪唑核苷酸 5-
4、氨基咪唑核苷酸IMP的合成 Step 7Step 85-氨基咪唑核苷酸 5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸 天冬氨酸 5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸)甲酰胺核苷酸IMP的合成Step9Step 105-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸) 5-氨基咪唑-4- 延胡索酸 甲酰胺核苷酸 甲酰胺核苷酸5-氨基咪唑-4- 甲酰胺核苷酸5-甲酰胺基咪唑-4- 甲酰胺核苷酸N10-甲酰 四氢叶酸四氢叶酸IMP的合成Step 115-甲酰胺基咪唑-4- 甲酰胺核苷酸次黄苷酸(IMP)IMP的合成总览谷氨酰胺谷氨酸甘氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酸延胡索酸嘌呤核各原子的来源甘氨酸一碳单位谷氨酰胺一碳单
5、位天冬氨酸CO2AMP和GMP的合成天冬氨酸腺苷酸琥珀酸XMP谷氨酰胺谷氨酸延胡索酸嘧啶核苷酸的合成天冬氨酸乳清酸的生物合成途径氨甲酰磷酸 天冬氨酸 氨甲酰天冬氨酸-Pi转氨甲酰酶-H2O二氢乳清酸酶二氢乳清酸脱氢酶氨甲酰磷酸合成酶乳清酸 二氢乳清酸乳清酸转变成UTP和CTP乳清酸乳清苷酸谷氨 酰胺谷氨酸乳清苷酸 焦磷酸化酶乳清苷酸 脱羧酶尿苷酸激酶核苷二磷酸激酶CTP合成酶核苷酸转化成核苷三磷酸(d) AMP + ATP (d) ADP + ADP(d) NMP + ATP (d) NDP + ADP(d) NDP + ATP (d) NTP + ADP(脱氧)腺苷酸激酶脱氧核苷酸的合成ND
6、P还原酶硫氧还原蛋白还原酶硫氧还蛋白硫氧还蛋白碱基碱基NDP还原酶NDP还原酶催化机理胸苷酸的生物合成途径（1）胸苷酸的生物合成途径（2）胸苷酸合成酶机理（1）胸苷酸合成酶机理（2）胸苷酸合成酶机理（3）抗癌药5-氟尿嘧啶药物用的是5-氟尿嘧啶碱基，通过补救途径生成FdUMP胸苷酸合成酶的抑制途径核苷酸从头合成的调节 嘌呤核苷酸合成起始阶段的PRPP合成酶和 PRPP酰胺转移酶可被合成产物IMP、AMP 及GMP等抑制，从核糖胺-5-磷酸到IMP之 间未发现调节步骤 核苷酸的从头合成实际上是不可逆的 嘌呤和嘧啶两类核苷酸的合成有协调控制 关系，二者的合成速度通常是平行的嘌呤核苷酸从头合成的调节
7、ATPGTP核苷酸从头合成的抗代谢物 嘌呤类似物次黄嘌呤 6-巯基嘌呤核苷酸从头合成的抗代谢物 谷氨酰胺和天冬氨酸类似物谷氨酰胺重氮丝氨酸6-重氮-5-氧正亮氨酸核苷酸从头合成的抗代谢物 叶酸类似物叶酸： R1 = OH， R2 = H 氨基蝶呤： R1 = NH2， R2 = H 氨甲蝶呤： R1 = NH2， R2 = CH3核苷酸的补救合成嘌呤核苷酸碱基 + 核糖-1-磷酸 核苷 + Pi核苷 + ATP 核苷酸 + ADP腺嘌呤 + PRPP AMP + PPi次黄嘌呤(鸟嘌呤) + PRPP IMP(GMP) + PPi核苷磷酸化酶核苷磷酸激酶腺嘌呤核糖磷酸转移酶（APRT）核糖磷酸
8、转移酶 （HGPRT）核苷酸的补救合成嘧啶核苷酸嘧啶 + PRPP 嘧啶核苷酸 + PPi尿嘧啶 + 核糖-1-磷酸 尿嘧啶核苷 UMP胞嘧啶核苷 + ATP CMP + ADP嘧啶核糖磷酸转移酶尿苷磷酸化酶-Pi尿苷激酶+ATP，-ADP尿苷激酶PRPP + 谷氨酰胺甘氨酸甲酸盐谷氨酰胺CO2天冬氨酸甲酸盐IMP AMP GMPADP GDPATPdADP dGDPdATP dGTPCO2 + ATP + 谷氨酰胺天冬氨酸乳清酸PRPPUMP CMPUDP CDPCTP dUMP dCMP dTMPdUDP dCDP dTDPdUTP dCTP dTTPRNADNAUTPGTP核苷酸生物合成
9、与核酸生物合成的关系核苷酸代谢小结（1） 核苷酸在所有生物细胞中起着各种重要的 作用 有两种途径合成核苷酸：1）从头合成（de novo pathway）；2）补救途径（salvage pathway） 核糖-5-磷酸-1-焦磷酸是嘧啶和嘌呤从头合 成的共同起始物，谷氨酰胺、甘氨酸和天 冬氨酸提供了碱基上的氮原子。 核苷酸的代谢可以发生在不同水平上核苷酸代谢小结（2） 嘌呤核苷酸的从头合成是在核糖上组装碱基，嘧 啶核苷酸则是先组装碱基再接到核糖上 核苷单磷酸可以通过酶催化磷酸化转变成核苷二 磷酸或者三磷酸。脱氧核苷酸是由核苷酸通过脱 除2-氧而生成的。胸苷酸来自脱氧尿苷酸 除了ATP外的核苷酸库相当小，只有合成细胞 DNA所要求的总量的1%。因此寻找合适的试剂来 抑制核苷酸合成在现代药物学上十分重要
