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1、目目 录录第 八 章核苷酸代谢Metabolism of Nucleotides目目 录录Course Content1. 1. Metabolism of Metabolism of PurinePurine Nucleotides Nucleotides2. 2. Metabolism of Metabolism of PyrimidinePyrimidine Nucleotides Nucleotides de novo synthesis pathwayde novo synthesis pathway目目 录录概概 述述食物核蛋白食物核蛋白蛋白质蛋白质核酸（核酸（RNARNA及及DN
2、ADNA）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核核酸酸的的消消化化与与吸吸收收目目 录录核苷酸的生物功用核苷酸的生物功用u作为核酸合成的原料作为核酸合成的原料u体内能量的利用形式（体内能量的利用形式（ATP、GTP等等）u参与代谢和生理调节（参与代谢和生理调节（ATP变构抑制剂等变构抑制剂等）u组成辅酶组成辅酶（NAD+ 、FAD等等）u活化中间代谢物活化中间代谢物(UDPG、CDP-X、PAPS等等) )目目 录录第一节第一节 嘌呤核苷酸的代谢嘌呤核苷酸的代谢Metabolism of Purine Nucleotide
3、s-合成与分解代谢合成与分解代谢目目 录录l嘌呤核苷酸的结构嘌呤核苷酸的结构GMPAMP目目 录录一、嘌呤核苷酸的合成代谢一、嘌呤核苷酸的合成代谢l从头合成途径从头合成途径(de novo synthesis pathway)l补救合成途径补救合成途径(salvage synthesis pathway)目目 录录（一）嘌呤核苷酸的从头合成（一）嘌呤核苷酸的从头合成定义定义: : 嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用 磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧 化碳等简单物质为原料，经过一系列化碳等简单物质为原料，经过一系列 酶促反应，合成嘌呤
4、核苷酸的途径。酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。 合成部位合成部位: : 肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的 主要器官，其次是小肠和胸腺，主要器官，其次是小肠和胸腺， 而脑、骨髓则无法以此合成途径。而脑、骨髓则无法以此合成途径。目目 录录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 录录过程过程1. 1. IMP的合成的合成2. 2. AMP和和GMP的生成的生成目目 录录R-5-P（5-磷酸核糖磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶合
5、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、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1、IMP的合成过程的合成过程目目 录录腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶脱氢酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶合成酶2、AMP和和GMP的生成的生成目目 录录AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADP
6、ATP激酶激酶目目 录录嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上 逐步形成嘌呤环逐步形成嘌呤环合成的；合成的；IMP的合成需的合成需5个个ATP，6个高能个高能 磷酸键，磷酸键，AMP或或GMP的合成又的合成又 需需1个个ATP。u嘌呤核苷酸从头合成特点嘌呤核苷酸从头合成特点目目 录录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XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP_+调节方式：调节方式：反馈调节反馈调节和和交叉调节交叉
7、调节u 从头合成的调节从头合成的调节目目 录录（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：利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷， 经过简单的反应，合成嘌呤核苷经过简单的反应，合成嘌呤核苷 酸的过程，称为补救合成（或重酸的过程，称为补救合成（或重 新利用）途径。新利用）途径。参与补救合成的酶参与补救合成的酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶（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（HGPRT）腺苷激酶腺苷激酶(adenosine kinase)目目 录录腺嘌呤腺嘌呤 + PRPPAMP + PPiAPRT次
8、黄嘌呤次黄嘌呤 + PRPPIMP + PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤 + PRPPHGPRTGMP + PPi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 录录u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补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。一些氨基酸的消耗。体内某些组织器官，如脑、骨髓等体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。只能进行补救合成。目目 录录（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还原酶鸟苷酸还原酶NADPH+
9、H+ NADP+NH3目目 录录（四）（四） 脱氧核糖核苷酸的生成脱氧核糖核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上进行在核苷二磷酸水平上进行（N代表代表A、G、U、C等碱基等碱基）dNDP + ATP 激酶激酶dNTP + ADP目目 录录（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、嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸等的类似物。氨基酸或叶酸等的类似物。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氮杂丝氨酸等等氨蝶呤氨蝶呤氨甲蝶呤氨甲蝶呤等等目
10、目 录录次黄嘌呤次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤巯基嘌呤(6-MP)目目 录录甲酰甘氨酰甲酰甘氨酰胺核苷酸胺核苷酸（FGAR）PRPP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（FGAM）5-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-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（FAICAR） IMP次黄嘌呤次黄嘌呤（H）PRPPPPi=AMP=PRPPPPi=腺嘌呤（腺嘌呤（A）GMP=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
11、杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸MTXMTX目目 录录二、嘌呤核苷酸的分解代谢二、嘌呤核苷酸的分解代谢 -终产物尿酸终产物尿酸核苷酸核苷酸核苷核苷核苷酸酶核苷酸酶Pi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶碱基碱基1-磷酸核糖磷酸核糖目目 录录嘌呤碱的嘌呤碱的最终代谢产物最终代谢产物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 录录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目目 录录第二节第二节嘧啶核苷酸的代谢嘧啶核苷酸的代谢Metabolis
12、m of Pyrimidine Nucleotides目目 录录嘧啶核苷酸的结构嘧啶核苷酸的结构目目 录录从头合成途径从头合成途径补救合成途径补救合成途径一、嘧啶核苷酸的合成代谢一、嘧啶核苷酸的合成代谢目目 录录（一）嘧啶核苷酸的从头合成（一）嘧啶核苷酸的从头合成定义：定义：嘧啶核苷酸的从头合成是指利用嘧啶核苷酸的从头合成是指利用 磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及 二氧化碳等简单物质为原料，经二氧化碳等简单物质为原料，经 过一系列酶促反应，合成嘧啶核过一系列酶促反应，合成嘧啶核 苷酸的途径。苷酸的途径。 合成部位：合成部位：主要是肝细胞胞液主要是肝细胞胞液目目 录录嘧啶
13、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 录录合成过程合成过程1. 1. 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-氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸合成酶合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸目目 录录CPS - ICPS - II分布分布肝细胞线粒体肝细胞线粒体胞液（所有细胞）胞液（所有细胞）氮源氮源NH3谷氨酰胺谷氨酰胺变构激活剂变构激活剂N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸无无功能功能尿素合成尿素合成嘧啶合成嘧啶合成氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶I 、II的区别的区别目目 录录目目 录录2. 2. 胞嘧啶
14、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 录录3. dTMP或或TMP的生成的生成TMP合酶合酶N5, N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2还原酶还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP目目 录录从头合成的调节从头合成的调节-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
15、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 录录（二）（二） 嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶嘧啶 + PRPP磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷 + PPi嘧啶磷酸核糖嘧啶磷酸核糖转移酶转移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷 + ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP +ADP胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷 + ATP胸苷激酶胸苷激酶TMP +ADP目目 录录（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物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 录录核糖结构的核苷类似物核糖结构的核苷类似物目目 录录UMPUTPCTPCD
16、PdCDPUDPdUDPdUMPdTMP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-丙氨酸丙氨酸丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA乙酰乙酰CoATAC胸腺嘧啶胸腺嘧啶-脲基异丁酸脲基异丁酸-氨基氨基异丁酸异丁酸甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰琥珀酰CoATAC糖异生糖异生肝肝尿素尿素目目 录录小小 结结1.嘌呤
17、核苷酸的合成代谢嘌呤核苷酸的合成代谢从头合成途径从头合成途径: :定义、原料定义、原料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）PRPP合成酶合成酶酰胺转移酶酰胺转移酶目目 录录嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上 逐步形成嘌呤环逐步形成嘌呤环合成的合成的u嘌呤核苷酸从头合成特点嘌呤核苷酸从头合成特点u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补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。一些氨基酸的消耗。体内某些组织器官只能进行补救合体内某些组织器
18、官只能进行补救合成成-脑、骨髓脑、骨髓目目 录录2. 2. 脱氧核糖核苷酸的生成脱氧核糖核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上还原生成在核苷二磷酸水平上还原生成（N代表代表A、G、U、C等碱基）等碱基）目目 录录3.嘌呤核苷酸的分解代谢嘌呤核苷酸的分解代谢-终产物尿酸终产物尿酸 痛风症与别嘌呤醇痛风症与别嘌呤醇从头合成途径从头合成途径4.嘧啶核苷酸的合成代谢嘧啶核苷酸的合成代谢氨基甲酰氨基甲酰 磷酸磷酸天冬氨酸天冬氨酸目目 录录5.5.核苷酸的抗代谢物核苷酸的抗代谢物核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、嘧啶、氨核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、嘧啶、氨基酸、核糖或叶酸等的类似物。基酸、核糖或叶酸等的类似物。碱基类似物碱基类似物氨基酸类似物氨基酸类似物核糖类似物核糖类似物叶酸类似物叶酸类似物6-6-巯基嘌呤巯基嘌呤5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸阿糖胞苷阿糖胞苷环胞苷环胞苷氨甲蝶呤氨甲蝶呤目目 录录 6.6.核苷酸的分解代谢核苷酸的分解代谢 嘌呤嘌呤-终产物尿酸终产物尿酸 嘧啶嘧啶- -丙氨酸、丙氨酸、- -氨基异丁酸氨基异丁酸目目 录录
