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1、目目录生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学目目录第十章第十章核苷酸代谢核苷酸代谢Metabolism of Nucleotides目目录核苷酸是核酸的根本构造单位。核苷酸是核酸的根本构造单位。人人体体内内的的核核苷苷酸酸主主要要由由机机体体细细胞胞本本身身合合成成。因因此此，与与氨氨基基酸酸不不同同，核核苷苷酸酸不不属属于于营营养养必必需物质。需物质。目目录n 核酸的消化与吸收核酸的消化与吸收食物核蛋白食物核蛋白蛋白质蛋白质核酸核酸(RNA及及DNA)胃酸胃酸核苷酸核苷酸胰核酸酶胰核酸酶核苷核苷磷酸磷酸胰、肠核苷酸酶胰、肠核苷酸酶碱基碱基戊糖戊糖核苷酶核苷酶目目录n 核苷酸的生物功用核苷酸
2、的生物功用作为核酸合成的原料作为核酸合成的原料体内能量的利用方式体内能量的利用方式参与代谢和生理调理参与代谢和生理调理组成辅酶组成辅酶活化中间代谢物活化中间代谢物AMP烟酰胺腺嘌呤二核苷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)目目录第一节第一节 嘌呤核苷酸的合成与分解代谢嘌呤核苷酸的合成与分解代谢 Metabolism of Purine Nucleotides目目录n嘌呤核苷酸的构造嘌呤核苷酸的构造GMPAMP目目录一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两种途径补救合成两种途径 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反响过
3、程，合成嘌呤核苷酸。单的反响过程，合成嘌呤核苷酸。n 从头合成途径从头合成途径(de novo synthesis)(de novo synthesis)n 补救合成途径补救合成途径(salvage pathway)(salvage pathway)利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料，经过一系列酶促反响，合等简单物质为原料，经过一系列酶促反响，合成嘌呤核苷酸。成嘌呤核苷酸。目目录 肝肝是是体体内内从从头头合合成成嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的主主要要器器官官，其其次次是是小小肠肠和和胸胸腺腺，而而脑脑、骨骨髓髓那那么么无无法法进进展展此合成途径。此
4、合成途径。一嘌呤核苷酸的从头合成一嘌呤核苷酸的从头合成n 哺乳哺乳动动物合成部位物合成部位1 1、从头合成途径除某些细菌外，几乎一切生物体、从头合成途径除某些细菌外，几乎一切生物体都能合成嘌呤碱。都能合成嘌呤碱。 目目录n 嘌呤碱合成的元素来源嘌呤碱合成的元素来源CO2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目目录n 合成过程合成过程 IMP的合成的合成 AMP和和GMP的生成的生成目目录R-5-P5-磷酸核糖磷酸核糖ATPAMPPRPP合成酶合成酶PP-1-R-5-P 磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸 在谷氨酰胺、甘氨酸、在
5、谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐渐参与下天冬氨酸的逐渐参与下IMP AMP GMPH2N-1-R-5-P 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酰胺转移酶酰胺转移酶 IMP的合成过程的合成过程 磷酸核糖磷酸核糖酰酰胺胺转转移移酶酶 GAR合成合成酶酶 转转甲甲酰酰基基酶酶 FGAM合成合成酶酶 AIR合成合成酶酶IMP生成总反响过程生成总反响过程腺苷酸代琥珀酸合成腺苷酸代琥珀酸合成酶酶 IMP脱脱氢氢酶酶腺苷酸代琥珀酸裂解腺苷酸代琥珀酸裂解酶酶 GMP合成合成酶酶 AMP和和GMP的生成的生成目目录AMPADPATPADPATP激酶激酶AD
6、PATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶目目录 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐渐合成的。嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐渐合成的。 IMP的合成需的合成需5个个ATP，6个高能磷酸键。个高能磷酸键。AMP 或或GMP的合成又需的合成又需1个个ATP。n 嘌呤核苷酸从头合成特点嘌呤核苷酸从头合成特点目目录2. 2. 从头合成的调理从头合成的调理R-5-PATPPRPP合成酶合成酶PRPP酰胺转移酶酰胺转移酶PRAIMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸AMP ADPATPXMPGMPGDP GTP+_IMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDP
7、GTPATPGTP_+调理方式：反响调理和交叉调理调理方式：反响调理和交叉调理目目录二嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式二嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式腺腺嘌呤磷酸核糖呤磷酸核糖转移移酶(adenine phosphoribosyl transferase, APRT)(adenine phosphoribosyl transferase, APRT)次黄次黄嘌呤呤- -鸟嘌呤磷酸核糖呤磷酸核糖转移移酶(hypoxanthine- (hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT)guanine phosphoribosyl tran
8、sferase, HGPRT)腺苷激腺苷激酶(adenosine kinase)(adenosine kinase)n 参与补救合成的酶参与补救合成的酶目目录腺嘌呤腺嘌呤 + PRPPAMP + PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤 + PRPPIMP + PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤 + PRPPHGPRTGMP + PPin 合成过程合成过程腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP目目录n 补救合成的生理意义补救合成的生理意义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的能量和一些氨基酸的耗费。氨基酸的耗费。体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能体内某些组织器官，如脑、骨髓
9、等只能进展补救合成。进展补救合成。目目录三嘌呤核苷酸的相互转变三嘌呤核苷酸的相互转变IMPAMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶鸟苷酸复原酶鸟苷酸复原酶NADPH+H+ NADP+NH3目目录四脱氧核糖核苷酸的生成四脱氧核糖核苷酸的生成在核苷二磷酸程度上进展在核苷二磷酸程度上进展N代表代表A、G、U、C等碱基等碱基目目录dNDP + ATP 激酶激酶dNTP + ADP二磷酸脱氧核苷二磷酸脱氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷二磷酸核糖核苷NADP+NADPH + H+核糖核苷酸复原酶，核糖核苷酸复原酶，Mg2+复原型硫氧化复原型硫氧化复原蛋白复原蛋白-(S
10、H)2氧化型硫氧氧化型硫氧化复原蛋白化复原蛋白SS硫氧化复原蛋白复原酶硫氧化复原蛋白复原酶(FAD)目目录核苷酸复原酶是一种别构酶，包括两个核苷酸复原酶是一种别构酶，包括两个亚基，只需两个亚基结合时才具有酶活性。亚基，只需两个亚基结合时才具有酶活性。在在DNADNA合成旺盛、分裂速度较快的细胞中，合成旺盛、分裂速度较快的细胞中，核苷酸复原酶体系活性较强。核苷酸复原酶体系活性较强。细胞除了控制核苷酸复原酶的活性以调细胞除了控制核苷酸复原酶的活性以调理脱氧核苷酸的浓度之外，还可以经过各种理脱氧核苷酸的浓度之外，还可以经过各种三磷酸核苷对复原酶的别构作用来调理不同三磷酸核苷对复原酶的别构作用来调理不
11、同脱氧核苷酸生成，使合成脱氧核苷酸生成，使合成DNADNA的的4 4种脱氧核种脱氧核苷酸控制在适当的比例。苷酸控制在适当的比例。目目录作用物作用物主要促进剂主要促进剂主要抑制剂主要抑制剂CDPCDPUDPUDPADPADPGDPGDPATPATPATPATPdGTPdGTPdTTPdTTPdATPdATP、dGTPdGTP、dTTPdTTPdATPdATP、dGTPdGTPdATPdATP、ATPATPdATPdATP核苷酸复原酶的别构调理核苷酸复原酶的别构调理 目目录五嘌呤核苷酸的抗代谢物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、氨基酸嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸
12、等的类似物。或叶酸等的类似物。嘌呤类似物嘌呤类似物氨基酸类似物氨基酸类似物叶酸类似物叶酸类似物6- 6-巯基嘌呤巯基嘌呤6- 6-巯基鸟嘌呤巯基鸟嘌呤8- 8-氮杂鸟嘌呤等氮杂鸟嘌呤等氮杂丝氨酸等氮杂丝氨酸等氨蝶呤氨蝶呤氨甲蝶呤等氨甲蝶呤等目目录次黄嘌呤次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤巯基嘌呤(6-MP) 6-巯基嘌呤的构造巯基嘌呤的构造目目录甲酰甘氨酰甲酰甘氨酰胺核苷酸胺核苷酸FGARPRPP谷氨酰胺谷氨酰胺Gln=PRA甘氨酰胺甘氨酰胺核苷酸核苷酸GAR=甲酰甘氨甲酰甘氨脒核苷酸脒核苷酸FGAM5-氨基异咪唑氨基异咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸AICAR=5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑-4-甲
13、酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸FAICARIMP次黄嘌呤次黄嘌呤HPRPPPPi=AMP=PRPPPPi=腺嘌呤腺嘌呤AGMP=PRPPPPi鸟嘌呤鸟嘌呤(G)6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸MTXMTX目目录二、嘌呤核苷酸的分解代谢终二、嘌呤核苷酸的分解代谢终产物是尿酸产物是尿酸核苷酸核苷酸核苷核苷核苷酸酶核苷酸酶Pi Pi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶碱基碱基1- 1-磷酸核糖磷酸核糖目目录嘌呤碱的最终嘌呤碱的最终代谢产物代谢产物AMPGMPH次黄嘌呤次黄嘌呤GX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目目录
14、n 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呤醇目目录第二节第二节嘧啶核苷酸的合成与分解代谢嘧啶核苷酸的合成与分解代谢Metabolism of Pyrimidine Nucleotides目目录n 嘧啶嘧啶核苷酸的构造核苷酸的构造目目录一、嘧啶核苷酸的合成同样有从头合成一、嘧啶核苷酸的合成同样有从头合成与补救合成两条途径与补救合成两条途径( (一一) )嘧啶核苷酸的从头合成比嘌呤核苷酸简单嘧啶核苷酸的从头合成比嘌呤核苷酸简单n 合成部位合成部位主要是肝主要是肝细胞胞液胞胞液n 合成原料合成原料谷氨
15、谷氨酰胺、胺、CO2CO2和天冬氨酸和天冬氨酸 目目录n 嘧啶合成的元素来源嘧啶合成的元素来源氨基甲氨基甲酰磷酸酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸目目录n 合成过程合成过程 尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺谷氨酰胺 + HCO3- + HCO3-氨基甲酰磷氨基甲酰磷酸合成酶酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸谷氨酸 + + 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸目目录目目录 胞嘧啶核苷酸的合成胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺ATP谷氨酸谷氨酸ADP+Pi目目录 dTMP或或TMP的生成的生成TMP合酶
16、合酶N5, N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2复原酶复原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸复原酶脱氧核苷酸复原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP目目录n 从头合成的调理从头合成的调理- - - -ATP + CO2+ 谷氨酰胺谷氨酰胺氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酸天冬氨酸氨基甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸天冬氨酸嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸ATP + 5-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸PRPP-目目录二嘧啶核苷酸的补救合成二嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶嘧啶 + PRPP + PRPP磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷 + PPi + P
17、Pi嘧啶磷酸核糖转移酶嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷 + ATP + ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP +ADP胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷 + ATP + ATP胸苷激酶胸苷激酶TMP +ADP目目录三嘧啶核苷酸的抗代谢物三嘧啶核苷酸的抗代谢物n嘧啶类似物嘧啶类似物胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶(5-FU)目目录n某些改动了核糖构造的核苷类似物某些改动了核糖构造的核苷类似物目目录UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸阿糖胞苷阿糖胞苷氨甲碟呤氨甲碟呤氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸目目录二、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-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸核苷核苷 核苷酸酶核苷酸酶PPi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶目目录胞嘧啶胞嘧啶NH3尿嘧啶尿嘧啶二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶 H2OCO2 + NH3-丙氨酸丙氨酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶-脲脲基异丁酸基异丁酸-氨基异丁酸氨基异丁酸H2O丙二酸单酰丙二酸单酰CoA乙酰乙酰CoATAC肝肝尿素尿素甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰琥珀酰CoATAC糖异生糖异生
