第九章 核苷酸代谢 核苷酸（nucleotides）是核酸的基本结构单位，它们在所有生物化学过程中均起着重要作用：（1）核苷酸是合成DNA和RNA的基本原料；（2）ATP是生物能量代谢中通用的高能化合物； GTP、CTP、UTP也可提供能量；（3）AMP是三种重要辅助因子（NAD+、FAD、 CoA）的组成成分；（4）某些核苷酸或其衍生物是重要的生物调节分子 第一节 核苷酸的合成代谢 从头合成途径：利用CO2、甲酸盐、Gln、Asp和Gly等小分子物质来合成，不经过碱基、核苷的中间阶段 补救合成途径：利用体内游离的碱基或核苷合成核苷酸 一、嘌呤核苷酸的合成 （一）嘌呤核的来源 （3）从头合成的调节 嘌呤核苷酸的从头合成主要控制点有3个：磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶受终产物IMP、AMP和GMP所抑制， 腺苷酸琥珀酸合成酶受终产物AMP抑制，次黄嘌呤核苷酸脱氢酶受终产物GMP抑制 2.补救途径 两种途径： 嘌呤碱与PRPP反应生成嘌呤核苷酸； 嘌呤核苷磷酸化生成嘌呤核苷酸 二、嘧啶核苷酸的合成 （一）嘧啶核的来源 （二）嘧啶核苷酸的合成 1.从头合成主要方式 在合成嘧啶核苷酸时，首先要由氨甲酰磷酸和天冬氨酸合成嘧啶环；然后嘧啶环与磷酸核糖结合成为乳清苷酸（orotidine-5-phosphate）；乳清苷酸再生成尿嘧啶核苷酸(UMP)。
其他各种嘧啶核苷酸则由UMP转变而成 （1）UMP的合成肝脏 （2）CMP的合成 （3）从头合成的调节 在大肠杆菌中，嘧啶核苷酸的从头合成可在3个控制点上受到终产物的反馈控制合成途径的第一个调节酶是氨甲酰磷酸合成酶II，它受UMP的反馈控制；另2个调节酶是天冬氨酸转氨甲酰酶和CTP合成酶，它们受CTP的反馈抑制 2.补救途径 三、脱氧核苷酸的合成 （一）核苷二磷酸的还原 （二）dTMP的合成 1. dUMP的合成 2.dTMP的合成 四、NTP和dNTP的合成 （一）NTP的合成 （二）dNTP的合成第二节 核苷酸的分解代谢 一、核酸的酶促水解 二、碱基的分解代谢 （一）嘌呤的分解代谢 嘌呤的分解首先是在各种脱氨酶的作用下水解脱去氨基A和G水解脱氨后分别生成I和H脱氨反应也可以在碱基、核苷或核苷酸的水平上进行在动物组织中，腺嘌呤脱氨酶（adenine deaminase ）的含量极少，而腺嘌呤核苷脱氨酶（adenosine deaminase）和腺嘌呤核苷酸脱氨酶（adenylate deaminase）的活性较高因此，A分解主要在其核苷和核苷酸的水平上发生，而G分解主要在在碱基水平上发生。
（一）嘌呤的分解代谢 （二）嘧啶的分解代谢 核苷酸的分解产物嘧啶碱可以在生物体内进一步分解不同种类生物对嘧啶碱的分解过程也不完全一样一般具有氨基的嘧啶需要先水解脱去氨基在人和某些动物体内，其脱氨过程也可能在核苷或核苷酸的水平上进行的 三、核苷酸代谢异常 参与核苷酸代谢的某些酶先天性缺陷或代谢调节机制失常，均可导致核苷酸代谢异常 (一)嘌呤核苷酸代谢异常 正常人血浆中尿酸的含量为200-300mol/L，男性平均为270mol/L，女性平均为210mol/L高尿酸血症:尿酸排出障碍或体内尿酸异常增多均可导致血液中尿酸异常升高，在临床上这种病症称为高尿酸血症（hyperuricemia） 1.痛风症 痛风症（gout）是嘌呤代谢异常的一种疾病其代谢异常的突出表现是尿酸过多尿酸的溶解度很低，当血中尿酸（盐）的浓度超过420mol/L时，即可析出，形成结晶，沉积于关节、软组织、软骨及肾脏等组织，引起关节疼痛、尿路结石及肾脏疾病等，称为痛风症 2.Lesch-Nyhan 综合症（自毁容貌症） Lesch-Nyhan综合症属于性连锁隐性遗传疾病，患者各器官、组织中HGPRT（其结构基因位于X染色体）缺乏。
一般情况下，脑组织中嘌呤核苷酸从头合成所需的PRPP酰胺转移酶活性极低，而补救合成所需的HGPRT活性较高，因此，脑组织基本依靠补救合成生成IMP和GMP 但Lesch-Nyhan综合症患者，由于脑组织中HGPRT缺失，使次黄嘌呤、鸟嘌呤经补救合成生成IMP、GMP受阻，嘌呤过多则进入分解途径生成尿酸，引起高尿酸血症，最终导致中枢神经系统发育障碍，患者智力缺陷，具攻击性行为，又称自毁容貌征 3.ADA缺陷症 ADA（adenosine deaminase）为腺苷脱氨酶，在嘌呤分解代谢时可催化腺苷和脱氧腺苷脱氨基在白细胞中，如果ADA缺失，则腺苷与脱氧腺苷积累由于白细胞中含有丰富的补救合成酶，使腺苷和脱氧腺苷迅速转变为相应的核苷酸，如脱氧腺苷形成dATPdATP能抑制NDP还原酶，使脱氧核苷酸生成减少，从而会抑制DNA的复制 白细胞中的DNA的合成和细胞增殖密切相关，是生物体细胞免疫反应必不可少的过程ADA缺失，B淋巴细胞和T淋巴细胞增殖均被抑制，从而产生严重的免疫反应缺陷目前使用基因治疗ADA缺陷症已获成功，这是基因治疗应用于临床获得成功的首例 (二)嘧啶核苷酸代谢异常 嘧啶核苷酸代谢异常的疾病以乳清酸尿症（orotic aciduria）最为常见。
乳清酸尿症是一种常染色体隐性遗传缺陷症，患者体内嘧啶核苷酸从头合成酶缺陷型乳清酸尿症: 是由于乳清酸磷酸核糖转移酶和乳清酸核苷酸脱羧酶同时缺乏所致，以致乳清酸代谢障碍，尿中排出大量乳清酸患者发育不良，可出现严重的巨红细性贫血 型乳清酸尿症:只缺乏乳清酸核苷酸脱羧酶，尿中主要出现乳清酸核苷酸，也有一定量的乳清酸出现 两类患者均易发生感染临床上给患者服用从酵母中提取的尿苷、UMP和CMP等混合物，一方面可通过反馈抑制嘧啶核苷酸的合成，显著减少乳清酸的合成；另一方面，补充的核苷酸可用于核酸的合成，减轻巨红细胞性贫血症状。