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1、第第 十二十二 章章核酸与核苷酸代谢核酸与核苷酸代谢内内 容容 核酸的消化吸收核酸的消化吸收核酸的核酸的分解代谢分解代谢核苷酸的核苷酸的生物合成生物合成掌掌 握握1 1嘌呤核苷酸的分解代谢的终产物；嘌呤核苷酸的分解代谢的终产物；2 2嘧啶核苷酸的分解代谢的终产物；嘧啶核苷酸的分解代谢的终产物；3 3嘌呤核苷酸合成的两种途径：从头合成途径及补救合嘌呤核苷酸合成的两种途径：从头合成途径及补救合成途径的成途径的原料、主要步骤及特点原料、主要步骤及特点；4 4嘧啶核苷酸合成的两种途径：从头合成途径及补救合嘧啶核苷酸合成的两种途径：从头合成途径及补救合成途径的成途径的原料、主要步骤及特点原料、主要步骤及
2、特点；5 5脱氧核苷酸的生成脱氧核苷酸的生成；6 6嘌呤核苷酸的嘌呤核苷酸的抗代谢物抗代谢物及其抗肿瘤作用的生化机理；及其抗肿瘤作用的生化机理；7 7嘧啶核苷酸的嘧啶核苷酸的抗代谢物抗代谢物及其抗肿瘤作用的生化机理。及其抗肿瘤作用的生化机理。概 述 核苷酸是核酸的基本结构单位。是一核苷酸是核酸的基本结构单位。是一类代谢上极为重要的物质，几乎参与细胞类代谢上极为重要的物质，几乎参与细胞的所有生化过程。的所有生化过程。来源来源食物核酸的消化吸收食物核酸的消化吸收细胞内合成细胞内合成( (人体所有细胞均可合成人体所有细胞均可合成核酸核酸 ) )核核 蛋蛋 白白蛋白质蛋白质 按蛋白质代谢途径代谢按蛋白
3、质代谢途径代谢核酸核酸胃胃 酸酸单核苷酸单核苷酸 磷酸磷酸 核苷核苷嘧啶核苷嘧啶核苷 嘌呤核苷嘌呤核苷核糖或脱核糖或脱 氧核糖氧核糖嘧啶碱嘧啶碱核糖或脱核糖或脱 氧核糖氧核糖嘌呤碱嘌呤碱胰核酸酶胰核酸酶胰、肠核苷酸酶胰、肠核苷酸酶 嘌呤核苷酶嘌呤核苷酶嘧啶核苷酶嘧啶核苷酶第一节第一节 核酸的消化与吸收核酸的消化与吸收核酸核酸磷酸磷酸核苷酸核苷酸核苷核苷磷酸磷酸- -戊糖戊糖碱基碱基水水解解核酸酶核酸酶核苷酸酶核苷酸酶核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶1. 1. 作为核酸合成的原料作为核酸合成的原料: :NTP;dNTPNTP;dNTP （最主要功能）最主要功能）2. 2. 体内能量的利用形式：体内能量的
4、利用形式：ATPATP、GTPGTP等等3. 3. 参与代谢和生理调节：参与代谢和生理调节：cAMPcAMP、cGMPcGMP4. 4. 组成辅酶：如腺苷酸是组成辅酶：如腺苷酸是NADNAD+ +、NADPNADP+ +、FADFAD等的等的 组成成份组成成份5. 5. 活化中间代谢物：活化中间代谢物：CDP-CDP-胆碱、胆碱、CDP-CDP-胆胺、胆胺、SAMSAM UDPG UDPG、 CDP-CDP-甘油二酯等。甘油二酯等。6. 6. 酶的变构调节剂：酶的变构调节剂：ATP,ADP,AMPATP,ADP,AMP等等7. 7. 作为蛋白激酶反应中磷酸基团的供体：如作为蛋白激酶反应中磷酸基
5、团的供体：如ATPATP 核苷酸的生物学作用核苷酸的生物学作用 核苷酸核苷酸一磷酸核苷一磷酸核苷 N NM MP P或或dNdNM MP P二磷酸核苷二磷酸核苷 N ND DP P或或dNdND DP P三磷酸核苷三磷酸核苷 N NT TP P或或dNdNT TP PAMPAMPGMPGMPCMPCMPUMPUMPdAMPdAMPdGMPdGMPdCMPdCMPd dT TMPMPADPADPGDPGDPCDPCDPUDPUDPdADPdADPdGDPdGDPdCDPdCDPd dT TDPDPdATPdATPdGTPdGTPdCTPdCTPd dT TTPTPATPATPGTPGTPCTPC
6、TPUTPUTP RNA DNA第二节第二节 核酸的分解代谢核酸的分解代谢一、嘌呤核苷酸的分解代谢一、嘌呤核苷酸的分解代谢核苷酸核苷酸核苷核苷核苷酸酶核苷酸酶PiPi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶碱基碱基1-1-磷酸核糖磷酸核糖嘌呤碱的最终嘌呤碱的最终代谢产物代谢产物AMPAMPGMPGMPH H（次黄嘌呤）（次黄嘌呤）G GX X（黄嘌呤）（黄嘌呤）黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤黄嘌呤氧化酶氧化酶腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷脱氨酶脱氨酶鸟嘌呤脱鸟嘌呤脱氨酶氨酶（二）嘌呤代谢异常：（二）嘌呤代谢异常：高尿酸血症与痛风症高尿酸血症与痛风症(gout)(gout) 概念：概念：血中尿酸含量异常升高称高尿酸血症血
7、中尿酸含量异常升高称高尿酸血症 正常人血中尿酸含量正常人血中尿酸含量0.120.36mmol/L, 0.120.36mmol/L, 即即2-6mg%,2-6mg%, 男性平均为男性平均为0.27 mmol/L(4.5mg%)0.27 mmol/L(4.5mg%)； 女性平均为女性平均为0.21 mmol/L(3.5mg%)0.21 mmol/L(3.5mg%)。 当当血血中中尿尿酸酸（盐盐）浓浓度度超超过过8mg/dl8mg/dl时时，即即可可析析出出，形形成成结结晶晶，沉沉积积于于关关节节、软软组组织织、软软骨骨、肾肾脏脏等等组组织，引起疼痛和功能障碍称织，引起疼痛和功能障碍称痛风痛风。痛痛
8、 风风疾病的分子基础：疾病的分子基础： 与嘌呤核苷酸代谢有关的与嘌呤核苷酸代谢有关的E E的先天性缺陷的先天性缺陷或功能紊乱，致嘌呤合成过多有关。或功能紊乱，致嘌呤合成过多有关。 治疗：治疗： 临床上常用临床上常用别嘌呤醇别嘌呤醇治疗痛风症，治疗痛风症， 别嘌呤醇与次黄嘌呤结构类似，只是分别嘌呤醇与次黄嘌呤结构类似，只是分 子中子中N7C8N7C8互换了位置。互换了位置。痛风症的治疗机制痛风症的治疗机制鸟嘌呤鸟嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤尿酸尿酸黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶别嘌呤醇别嘌呤醇二、嘧啶核苷酸的分解代谢二、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶碱嘧啶碱1-1-磷酸核糖磷酸核
9、糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸核苷核苷 核苷酸酶核苷酸酶PiPi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶胞嘧啶胞嘧啶NHNH3 3尿嘧啶尿嘧啶二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶 H H2 2O OCOCO2 2 + NH+ NH3 3- -丙氨酸丙氨酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶- -脲基异丁酸脲基异丁酸- -氨基异丁酸氨基异丁酸H H2 2O O丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA乙酰乙酰CoACoATACTAC肝肝尿素尿素甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰CoACoA琥珀酰琥珀酰CoACoATACTAC糖异生糖异生第三节第三节核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成l嘌呤核苷酸的结构嘌呤核苷酸的结构GMPGMPAMPAMP一、嘌呤核苷酸的合成代谢一、嘌呤核
10、苷酸的合成代谢嘌呤核苷酸的合成方式嘌呤核苷酸的合成方式l从头合成途径从头合成途径( (de novo synthesis pathwayde novo synthesis pathway) )l补救合成途径补救合成途径( (salvage synthesis pathwaysalvage synthesis pathway) ) 嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的从从头头合合成成途途径径是是指指利利用用磷磷酸酸核核糖糖、氨氨基基酸酸、一一碳碳单单位位及及二二氧氧化化碳碳等等简简单单物物质质为为原原料料，经经过过一一系系列列酶酶促促反反应应，合合成成嘌嘌呤呤核核苷酸的途径。苷酸的途径。 （一）嘌呤核苷酸的
11、从头合成（一）嘌呤核苷酸的从头合成定义定义（二）（二）合成地点：合成地点：主要是主要是肝脏肝脏 其次是肠粘膜、胸腺其次是肠粘膜、胸腺 （其余组织如骨髓、脾脏等只能利用（其余组织如骨髓、脾脏等只能利用分解产生的自由嘌呤碱来合成核苷酸。）分解产生的自由嘌呤碱来合成核苷酸。） 细胞定位：细胞定位：胞液胞液（主要合成途径）（主要合成途径）* *（三）（三）合成原料：合成原料： 磷酸戊糖磷酸戊糖：来自磷酸戊糖通路：来自磷酸戊糖通路 aaaa：来自食物来自食物or pror pr分解分解 一碳单位一碳单位：由某些：由某些aaaa代谢转化产生代谢转化产生 CO2CO2：来自有机酸脱羧：来自有机酸脱羧 NH3
12、NH3：来自：来自aaaa 的脱氨基作用的脱氨基作用COCO2 2天冬氨酸天冬氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）甘氨酸甘氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）谷氨酰胺谷氨酰胺（酰胺基）（酰胺基） 用同位素示踪实验证实，嘌呤环的用同位素示踪实验证实，嘌呤环的合成原料（元素来源）如下：合成原料（元素来源）如下：过程过程1. IMP1. IMP的合成的合成2. AMP2. AMP和和GMPGMP的生成的生成R-5-PR-5-P（5-5-磷酸核糖）磷酸核糖）ATPATPAMPAMPPRPPPRPP合成酶合成酶PP-1-R-5-PPP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）磷酸核糖焦磷酸）在谷氨酰胺、
13、甘氨酸、一在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下氨酸的逐步参与下IMPIMP AMP AMP GMP GMPH H2 2N-1-R-5N-1-R-5-P-P（5 5- -磷酸核糖胺）磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸PRPPPRPP酰胺转移酶酰胺转移酶1. IMP1. IMP的合成过程的合成过程 磷酸核糖酰胺转移酶磷酸核糖酰胺转移酶 GARGAR合成酶合成酶 转甲酰基酶转甲酰基酶 FGAMFGAM合成酶合成酶 AIRAIR合合成成酶酶IMPIMP生成总反应过程生成总反应过程腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMPIMP脱氢酶脱氢酶腺苷酸
14、代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMPGMP合成酶合成酶2 2、AMPAMP和和GMPGMP的生成的生成AMPAMPADPADPATPATPADPADPATPATP激酶激酶ADPADPATPATP激酶激酶GMPGMPGDPGDPGTPGTPADPADPATPATP激酶激酶ADPADPATPATP激酶激酶嘌呤碱的前身物质均为简单物质嘌呤碱的前身物质均为简单物质合成原料：合成原料：合成原料：合成原料：天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、一天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、碳单位、COCO2 2以以磷酸核糖磷酸核糖分子为基础，先合成分子为基础，先合成IMPIMP，其次合其次合成成AMPAMP与与GM
15、PGMPIMPIMP的合成需的合成需5 5个个ATPATP，6 6个高能磷酸键。个高能磷酸键。AMPAMP或或GMPGMP的合成又需的合成又需1 1个个ATPATP。嘌呤核苷酸从头合成特点嘌呤核苷酸从头合成特点 利利用用体体内内游游离离的的嘌嘌呤呤或或嘌嘌呤呤核核苷苷，经经过过简简单单的的反反应应，合合成成嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的过过程程，称称为为补救合成（或重新利用）途径。补救合成（或重新利用）途径。（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径定义定义腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶( (adenine adenine phosphoribosylphosphorib
16、osyl transferasetransferase, APRT, APRT) )次黄嘌呤次黄嘌呤- -鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤磷酸核糖转移酶( (hypoxanthine- hypoxanthine- guanine guanine phosphoribosylphosphoribosyl transferasetransferase, HGPRT, HGPRT) )参与补救合成的酶参与补救合成的酶腺嘌呤腺嘌呤 + + PRPPPRPPAMP AMP + + PPiPPiAPRTAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤 + + PRPPPRPPIMP IMP + + PPiPPiHGPRTHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤 + + PRPPPRPPHGPRTHGPRTGMP GMP + + PPiPPi合成过程合成过程嘌呤核苷的重新利用嘌呤核苷的重新利用腺苷激酶腺苷激酶( (adenosine adenosine kinasekinase) )腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPATPADPADPAMPAMP补救合成的生理意义补救合成的生理意义l补救合成节省从头合成时的能量和一些补救合成节省从头合成时
