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1、第八章第八章 核苷酸代谢核苷酸代谢Chapter 8 Metabolism of Nucleotides l核酸的消化与吸收核酸的消化与吸收概概 述述食物核蛋白食物核蛋白蛋白质蛋白质核酸（核酸（RNA及及DNA）胃酸胃酸单核苷酸单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（水解或磷酸解）（水解或磷酸解）（或磷酸戊糖）（或磷酸戊糖）核苷酸的生物功用核苷酸的生物功用l作为核酸合成的原料作为核酸合成的原料 如如: ATP: ATP、UTPUTP、CTP CTP 、GTP GTP RNA RNA dATPdATP、dTTPdTTP、 dCTPdCTP
2、 、dGTPdGTP DNADNAl体内能量的利用形式体内能量的利用形式 如：如：ATPATP、GTPGTPl参与代谢和生理调节参与代谢和生理调节 如：如：cAMPcAMP、cGMPcGMPl组成辅酶组成辅酶 如：如：FADFAD、NADNAD+ +、NADPNADP+ +l活化中间代谢物活化中间代谢物 如：如：UDPGUDPG、CTP-CTP-胆碱、胆碱、CTP-CTP-甘油二酯甘油二酯第一节第一节 嘌呤核苷酸的代谢嘌呤核苷酸的代谢Section 1 Metabolism of Purine Nucleotides1、嘌呤核苷酸的合成代谢 掌握核苷酸从头合成和补救合成的概念掌握核苷酸从头合成
3、和补救合成的概念 掌握嘌呤碱的元素来源、磷酸核糖的供体、嘌呤核苷酸从头掌握嘌呤碱的元素来源、磷酸核糖的供体、嘌呤核苷酸从头 合成第一阶段生成的中间产物、嘌呤核苷酸从头合成的特点合成第一阶段生成的中间产物、嘌呤核苷酸从头合成的特点 熟悉嘌呤核苷酸从头合成的调节熟悉嘌呤核苷酸从头合成的调节 掌握嘌呤核苷酸补救合成的反应掌握嘌呤核苷酸补救合成的反应 掌握脱氧核苷酸生成的反应掌握脱氧核苷酸生成的反应 熟悉嘌呤核苷酸的抗代谢物熟悉嘌呤核苷酸的抗代谢物2、嘌呤核苷酸的分解代谢 掌握嘌呤核苷酸分解代谢的终产物及痛风症掌握嘌呤核苷酸分解代谢的终产物及痛风症l嘌呤核苷酸的结构嘌呤核苷酸的结构GMPAMP9622
4、69一、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) )核苷酸的从头合成途径核苷酸的从头合成途径 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，合合成成核核苷苷酸酸的途径。的途径。the de novo pathway of nucleotide synthesis a pathway through which n
5、ucleotides are synthesized by using simple molecules, such as ribose 5-phosphate, amino acids, one carbon units and CO2.（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，其次是小肠和胸腺。其次是小肠和胸腺。脑、骨髓脑、骨髓则无法进行此合成途径。则无法进行此合成途径。合成部位合成部位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
6、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）甘氨甘氨中间站中间站一碳一碳在两边在两边头顶头顶二氧碳二氧碳脚下是脚下是谷酰谷酰过程过程1. IMP(inosine monophosphate)的合成的合成2. AMP和和GMP的生成的生成R-5-P（5-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，PRPP ）在谷氨酰胺、甘氨在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二酸、一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下的逐步参与下IMP AMP GMPH2N-1-R-5-P（5-磷酸核糖胺，磷酸核糖胺，PRA）谷氨
7、酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸酰胺转移酶酰胺转移酶PRPP核糖磷酸核糖磷酸部分的供体部分的供体1. 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 甘氨酰胺合成酶甘氨酰胺合成酶 转甲酰基酶转甲酰基酶 FGAM合成酶合成酶 AIR合合成成酶酶945783945783(CAIR)61612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AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶 嘌呤环是在磷酸核糖分子上逐步合成
8、的。嘌呤环是在磷酸核糖分子上逐步合成的。 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。嘌呤核苷酸从头合成嘌呤核苷酸从头合成特点特点从头合成的调节从头合成的调节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调节核苷酸的补救合成途径核苷酸的补救合成途径 利利用用体体内内现现成成
9、的的碱碱基基或或核核苷苷，经经过过简简单单的的反反应应，合合成核苷酸的过程成核苷酸的过程。the salvage pathway of nucleotide synthesis a pathway through which nucleotides are synthesized by using the existing nitrogenous bases or nucleosides.（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 phosphoribosyl transferase, APRT) )次黄嘌呤
10、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- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) )腺苷激酶腺苷激酶( (adenosine kinase)参与嘌呤核苷酸补救合成的酶参与嘌呤核苷酸补救合成的酶腺嘌呤腺嘌呤 + + PRPPAMP + PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤 + + PRPPIMP + PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤 + + PRPPHGPRTGMP + PPi合成过程合成过程腺苷激酶腺苷激酶腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷ATPADPAMP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
11、些补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。氨基酸的消耗。l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、骨髓等只能进行补救合成。进行补救合成。（三）嘌呤核苷酸的相互转变（三）嘌呤核苷酸的相互转变IMPIMPAMPAMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPXMPGMPGMPNH3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+H+ NADP+NH3（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）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
12、糖核苷二磷酸核糖核苷NADP+NADPH + H+核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶(R1、R2)，Mg2+还原型硫氧化还原型硫氧化还原蛋白还原蛋白-(SH)2氧化型硫氧氧化型硫氧化还原蛋白化还原蛋白SS硫氧化还原蛋白还原酶硫氧化还原蛋白还原酶（FAD）脱氧核苷酸的生成脱氧核苷酸的生成（五）（五） 嘌呤核苷酸的抗代谢物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核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤嘌呤、氨基酸氨基酸或或叶酸叶酸等的类似物。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-氮杂鸟嘌呤氮杂鸟嘌呤等等氮杂
13、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-巯基嘌呤巯基嘌呤的结构的结构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-氨基咪唑氨基咪唑-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-
14、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二、嘌呤核苷酸的分解代谢二、嘌呤核苷酸的分解代谢核苷核苷核苷酸核苷酸核苷酸酶核苷酸酶Pi核核 苷苷磷酸化酶磷酸化酶碱基碱基1-1-磷酸核糖磷酸核糖5-磷酸核糖磷酸核糖磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径PRPP尿酸尿酸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嘌呤碱的最终嘌呤碱的最终代谢产物代谢产物尿酸与痛风症的关系尿酸与痛风症的关系 血中尿酸含量升高时，尿酸盐晶体在组织中沉积，血中尿酸含量升高时，尿酸盐晶体在组织中
15、沉积， 形成痛风症。形成痛风症。 受累组织器官：受累组织器官： 关节关节软骨软骨肾肾软组织软组织 病变：病变： 关节炎关节炎肾病肾病尿路结石尿路结石 病因：病因： 酶缺陷酶缺陷高嘌呤饮食高嘌呤饮食核酸大量分解核酸大量分解肾病肾病 治疗：治疗： 治疗原发病治疗原发病 进食低核酸饮食进食低核酸饮食药物：别嘌呤醇药物：别嘌呤醇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第二节第二节 嘧啶核苷酸的代谢嘧啶核苷酸的代谢Section 2 Metabolism of Pyrimidine Nucleotid
16、es1、嘧啶核苷酸的合成代谢 掌握嘧啶碱的元素来源、嘧啶核苷酸从头合成第一阶段生成掌握嘧啶碱的元素来源、嘧啶核苷酸从头合成第一阶段生成的中间产物、嘧啶核苷酸从头合成的特点的中间产物、嘧啶核苷酸从头合成的特点 熟悉嘧啶核苷酸从头合成的调节熟悉嘧啶核苷酸从头合成的调节 掌握嘧啶核苷酸补救合成的反应掌握嘧啶核苷酸补救合成的反应 熟悉嘧啶核苷酸的抗代谢物熟悉嘧啶核苷酸的抗代谢物2、嘧啶核苷酸的分解代谢 了解嘧啶核苷酸分解代谢的终产物了解嘧啶核苷酸分解代谢的终产物l嘧啶核苷酸的结构嘧啶核苷酸的结构123456l从头合成途径从头合成途径l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
17、代谢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（一）嘧啶核苷酸的从头合成（一）嘧啶核苷酸的从头合成主要是肝细胞胞液主要是肝细胞胞液合成部位合成部位合成过程合成过程基本过程：基本过程： HCO3 Gln UMP UMP CTPTMP / dTMP1. 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CPS-CPS-细胞内定位细胞内定位氮源氮源合成物合成物变构激活剂变构激活剂反馈抑制剂反馈抑制剂生理功能生理功能酶活性的意义酶活性的意义
18、线粒体（肝）线粒体（肝）NH3氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸无无参与尿素合成参与尿素合成反映肝细胞的分化程度反映肝细胞的分化程度细胞液（所有细胞）细胞液（所有细胞）Gln氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸无无UMP（哺乳动物）哺乳动物）参与嘧啶合成参与嘧啶合成反映细胞增殖程度反映细胞增殖程度两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较2. 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+Pi3. dTMP或或TMP的生成的生成胸苷酸合酶胸苷酸合
19、酶N5, N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2还原酶还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMPdTMPUDP核糖苷酸还原酶核糖苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP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PRPP嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸-细菌细菌哺乳哺乳动物动物CPS-天冬氨天冬氨酸酸氨基甲酰氨基甲酰 转移酶转移酶PRPP合成酶合成酶-（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
20、磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷 + + PPi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尿苷激酶尿苷激酶UMP +ADP脱氧胸嘧啶核苷脱氧胸嘧啶核苷 + + ATP胸苷激酶胸苷激酶dTMP +ADP（U、T、O）（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)FdUMPFUTP55胸苷酸合酶胸苷酸合酶N5, N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2还原酶还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMPdTMPFdUMP（- -）某些改变了核糖结构的核苷类似物某些改变了核糖结构的核苷类似物UMPUTPC
21、TPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP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5-FUCTP合成酶合成酶核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶TMP合成酶合成酶N5，N10-甲烯甲烯FH4嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸 嘧啶核苷嘧啶核苷 嘧啶碱嘧啶碱 H2O Pi Pi 1-磷酸核糖磷酸核糖核苷酸酶核苷酸酶 核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶1、 嘧啶核苷酸的水解嘧啶核苷酸的水解二、嘧啶核苷酸的分解代谢二、嘧啶核苷酸的分解代谢2、 嘧啶碱的分解嘧啶碱的分解胞嘧啶胞嘧啶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-脲基异丁酸脲基异丁酸-氨基异丁酸氨基
22、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糖异生糖异生选择题选择题1. 痛风症与下列哪种物质有关？痛风症与下列哪种物质有关？ A尿素尿素 B尿酸尿酸 CNH3 DNH4+ E肌酐肌酐2. 5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶(5-FU)治疗肿瘤的原理是治疗肿瘤的原理是 A本身直接杀伤作用本身直接杀伤作用 B抑制胞嘧啶合成抑制胞嘧啶合成 C抑制尿嘧啶合成抑制尿嘧啶合成 D抑制抑制dTMP合成合成 E抑制抑制FH4合成合成 复复 习习 题题3. 嘌呤核苷酸从头合成时首先合成的是：嘌呤核苷酸从头合成时首先合成的是： AGMP BA
23、MP CIMP DATP EGTP4. 人体内嘌呤核苷酸分解代谢的终产物是：人体内嘌呤核苷酸分解代谢的终产物是： A尿素尿素 B肌酸肌酸 C肌酸酐肌酸酐 D尿酸尿酸 E-丙氨酸丙氨酸6. 体内脱氧核苷酸是由下列哪种物质直接还原而成？体内脱氧核苷酸是由下列哪种物质直接还原而成？ A核糖核糖 B核糖核苷核糖核苷 C一磷酸核苷一磷酸核苷 D二磷酸核苷二磷酸核苷 E三磷酸核苷三磷酸核苷7. 氨甲喋呤抑制核苷酸合成中哪个反应？氨甲喋呤抑制核苷酸合成中哪个反应？ A谷氨酰胺中酰胺氮的转移谷氨酰胺中酰胺氮的转移 B向新生的环状结构中加入向新生的环状结构中加入CO2 CATP中磷酸键能量的传递中磷酸键能量的传递 D天冬氨酸上氮的提供天冬氨酸上氮的提供 E二氢叶酸还原成四氢叶酸二氢叶酸还原成四氢叶酸8. dTMP合成的直接前体是：合成的直接前体是： AdUMP BTMP CTDP DdUDP EdCMP1. the salvage pathway of nucleotide synthesis2. the salvage pathway of nucleotide synthesis名词解释名词解释写出嘌呤核苷酸补救合成的酶及其所催化的反应写出嘌呤核苷酸补救合成的酶及其所催化的反应简答题简答题
