生物化學(xué) 第九章 核苷酸代謝

1、 第九章 核苷酸代謝(dixi) Metabolism of Nucleotides共四十三頁核苷酸的功能(gngnng)1、核酸合成的原料（最主要(zhyo)）2、體內(nèi)能量的利用形式： ATP是細(xì)胞的主要能量形式；GTP也可提供能量3、參與代謝和生理調(diào)節(jié)： ATP/ADP/AMP, 第二信使cAMP、cGMP4、組成輔酶:如腺苷酸CoA、FAD、 NAD+、NADP+5、活化中間代謝產(chǎn)物：UDP-葡萄糖糖原合成 CDP-二脂酰甘油磷脂合成 共四十三頁第一節(jié) 核酸(h sun)的酶促降解核 酸 酶核酸酶的分類(fn li)（1）根據(jù)對底物的 專一性分為（2）根據(jù)切割位點(diǎn)分為核糖核酸酶(RNas

2、e)脫氧核糖核酸酶(DNase)非特異性核酸酶核酸內(nèi)切酶核酸外切酶作用于核酸磷酸二酯鍵的酶稱為核酸酶共四十三頁核酸(h sun)核酸酶單核苷酸磷酸(ln sun)單脂酶核苷嘧啶（嘌呤）核糖(脫氧核糖)核苷酶核苷磷酸化酶嘧啶（嘌呤）核糖-1-磷酸脫氧核糖-1-磷酸核糖-5-磷酸磷酸戊糖途徑醛縮酶乙醛甘油醛-3-磷酸共四十三頁第二節(jié) 嘌呤和嘧啶(m dn)的分解一、嘌呤(piolng)的分解人體內(nèi)嘌呤分解代謝特點(diǎn):1、氧化降解，環(huán)不打破;2、最終產(chǎn)物:尿酸;3、嘌呤代謝障礙: 痛風(fēng)癥共四十三頁嘌呤(piolng)的分解共四十三頁嘌呤(piolng)代謝的終產(chǎn)物尿酸靈長類，鳥類、爬蟲類、軟體動(dòng)物、海

3、鞘(hi qio)類、昆蟲尿囊素哺乳動(dòng)物（靈長類除外）、腹足類尿囊酸硬骨魚尿素大多數(shù)魚類、兩棲類、淡水瓣鰓類氨甲殼類、咸水瓣鰓類共四十三頁二、嘧啶(m dn)的分解嘧啶(m dn)分解代謝特點(diǎn)1、還原降解，環(huán)被打破2、終產(chǎn)物: NH3 、CO2 、-丙氨酸、 -氨基異丁酸共四十三頁嘧啶(m dn)的分解共四十三頁第三節(jié) 核苷酸的生物(shngw)合成一、核苷酸生物(shngw)合成的基本途徑 1. 從頭合成途徑主要是肝組織 以核糖磷酸、氨基酸、一碳單位及CO2等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)一系列酶促反應(yīng)合成核苷酸 2. 補(bǔ)救途徑腦、骨髓等 利用體內(nèi)游離的堿基或核苷合成核苷酸共四十三頁甲酸天冬氨酸甲酸甘氨

4、酸谷氨酰胺 嘌呤(piolng)環(huán)上原子的來源二、嘌呤(piolng)核苷酸的從頭合成共四十三頁嘌呤環(huán)原子(yunz)來源：Asp、Gln、 Gly、甲酸、CO2 合成部位：胞液特點(diǎn)： 嘌呤最初不是以游離堿基的形式合成，而是從5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP) 開始，經(jīng)一系列酶促反應(yīng)，先生成次黃嘌呤核苷酸(肌苷酸, IMP)，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)锳MP和GMP。 嘌呤的各個(gè)原子是在PRPP的C1上逐漸加上去的（由Asp、Gln、 Gly、甲酸、CO2 提供N和C）。共四十三頁(1) IMP的合成(hchng)1. IMP的合成(hchng)共四十三頁共四十三頁共四十三頁共四十三頁IMP的生物(shn

5、gw)合成共四十三頁IMP的合成(hchng)要點(diǎn)：在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤環(huán)；PRPP是重要的中間代謝物，它不僅參與嘌呤核苷酸的從頭合成，而且參與嘧啶(m dn)核苷酸的從頭合成及兩類核苷酸的補(bǔ)救合成。是5-磷酸核糖的活性供體；PRPP合成酶和酰胺轉(zhuǎn)移酶為關(guān)鍵酶。共四十三頁2、AMP和GMP的合成(hchng)共四十三頁三、嘧啶(m dn)核苷酸的合成天冬氨酸=o=o嘧啶(m dn)環(huán)原子的來源NH3CO2共四十三頁嘧啶環(huán)原子來源：NH3、CO2、Asp特點(diǎn)： 先利用小分子化合物形成嘧啶環(huán)，再與核糖磷酸（PRPP提供）結(jié)合成乳清酸，然后生成UMP。其他(qt)嘧啶核苷酸由尿苷酸轉(zhuǎn)變而成。

6、 共四十三頁1. 從頭合成途徑(tjng)1、尿嘧啶核苷酸的合成(hchng)共四十三頁CPS CPS 分布 線粒體 (肝) 胞液 (所有細(xì)胞) 氮源 NH3 Gln 變構(gòu)激活劑 AGA 無 變構(gòu)抑制劑無UMP功能 尿素合成 嘧啶合成 氨甲酰磷酸(ln sun)合成酶和 的區(qū)別 AGA: N-乙酰谷氨酸共四十三頁 共四十三頁2、CTP的合成(hchng) 是在三磷酸水平(shupng)上進(jìn)行的。共四十三頁3、dTMP或TMP的生成(shn chn)是在一磷酸水平(shupng)上進(jìn)行的。共四十三頁四、核苷酸轉(zhuǎn)化成核苷三磷酸(ln sun)（d）NMP + ATP （d）NDP +ADP（d）N

7、DP + ATP （d）NTP + ADP核苷單磷酸激酶核苷二磷酸激酶核苷單磷酸激酶對堿基專一(zhuny)，對戊糖無特殊要求核苷二磷酸激酶對堿基、戊糖均無特殊要求共四十三頁五、脫氧(tu yng)(核糖)核苷酸的合成 生物體內(nèi)的脫氧核糖核苷酸由核糖核苷酸還原而成。 通常(tngchng)，核糖核苷酸是在核苷二磷酸的水平上被還原而生成脫氧核糖核苷酸的。共四十三頁核糖核苷酸的還原(hun yun)反應(yīng)NADP+NADPH+H+硫氧還蛋白(dnbi)還原酶FAD核糖核苷酸還原酶（B12）ATP 、Mg2+硫氧還蛋白（還原型）SHSH硫氧還蛋白（氧化型）SSOP-P-CH2BOHOH核糖核苷二磷酸O

8、P-P-CH2BOHH+ H2O脫氧核糖核苷二磷酸共四十三頁六、脫氧(tu yng)胸腺苷酸的合成-dUMP甲基化而成 胸腺嘧啶(m dn)核苷酸合成酶NADPH + H+ + SerNADP+ + Gly N5,N10 CH2-FH4 FH2二氫葉酸還原酶Ser羥甲基轉(zhuǎn)移酶ONHNOdR-PCH3ONHN OdR-PdUMPdTMP共四十三頁UMPUDP dUDPUTP dUMPCTP TMP核苷二磷酸還原酶TMP合成酶 甲基化ATPATPATPGlnMg+CTP合成酶磷酸(ln sun)激酶dCMP 脫氨基(nj)共四十三頁七、核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)(tioji) 1. 嘌呤(piolng)

9、核苷酸合成的調(diào)節(jié) 2. 嘧啶核苷酸合成的調(diào)節(jié)共四十三頁 1. 嘌呤核苷酸合成的調(diào)節(jié)(tioji)調(diào)節(jié)(tioji)方式：反饋調(diào)節(jié)(tioji)和交叉調(diào)節(jié)(tioji)共四十三頁調(diào)節(jié)(tioji)的意義： 即滿足機(jī)體(jt)需要，又不至于浪費(fèi)； 維持ATP與GTP濃度的平衡。共四十三頁2. 嘧啶核苷酸合成(hchng)的調(diào)節(jié)共四十三頁八、核苷酸從頭合成的抗代謝物抗代謝物即代謝抑制物（劑），都是與代謝物在結(jié)構(gòu)上的類似物。它們在代謝反應(yīng)中跟正常的代謝物相拮抗，以減少正常代謝物參加反應(yīng)的機(jī)會(huì)(j hu)，從而影響正常代謝。 核苷酸從頭合成的抗代謝物以競爭性抑制或“以假亂真”方式干擾或 阻斷核苷酸的合成

10、代謝,進(jìn)而阻止核酸及蛋白質(zhì)的生物合成，因此具有抗腫瘤作用。共四十三頁1.嘌呤類似物 6-巰基嘌呤(6MP)、6-巰基鳥嘌呤、8-氮雜鳥嘌呤 其中, 6MP臨床應(yīng)用較多。其化學(xué)結(jié)構(gòu)與次黃嘌呤相似,并可在體內(nèi)轉(zhuǎn)變成6MP核苷酸，因而可抑制(yzh)IMP轉(zhuǎn)變?yōu)锳MP及GMP；可通過競爭性抑制(yzh)影響次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(HGPRT)而阻止補(bǔ)救合成途徑；還可反饋抑制(yzh)PRPP酰基轉(zhuǎn)移酶而阻斷從頭合成途徑。NNNNHHHSHNNNNHHHO次黃嘌呤6-巰基嘌呤共四十三頁2.谷氨酰胺和天冬氨酸類似物 重氮雜絲氨酸、6-重氮-5-氧正亮氨酸 其結(jié)構(gòu)(jigu)與谷氨酰胺相似,可干擾

11、谷氨酰胺在嘌呤核苷酸合成中的作用而抑制其合成。天冬氨酸類似物羽田殺菌(sh jn)素，能強(qiáng)烈抑制腺苷酸琥珀酸合成酶的活性。 HOC-NOH-CH2-COOH共四十三頁3.葉酸類似物 氨基蝶呤、氨甲蝶呤(MTX)等 競爭性抑制二氫葉酸還原酶,使葉酸不能還原成二氫葉酸及四氫葉酸。嘌呤分子中來自(li z)一碳單位的C2、8得不到供應(yīng)而抑制其合成。共四十三頁4.嘧啶(m dn)類似物 5-氟尿嘧啶5.核苷類似物 阿糖胞苷 環(huán)胞苷共四十三頁九、核苷酸的補(bǔ)救合成 1. 嘌呤核苷酸合成的補(bǔ)救途徑(tjng) 2. 嘧啶核苷酸合成的補(bǔ)救途徑總結(jié)： 核苷酸生物合成(hchng)與核酸生物合成(hchng)的關(guān)系共四十三頁共四十三頁內(nèi)容摘要第九章。4、組成輔酶:如腺苷酸CoA、FAD、 NAD+、NADP+。作用于核酸磷酸二酯鍵的酶稱為核酸酶。甘油醛-3-磷酸。靈長類，鳥類、爬蟲類、軟體動(dòng)物、海鞘(hi qio)類、昆蟲。大多數(shù)魚類、兩棲類、淡水瓣鰓類。以核糖磷酸、氨基酸、一碳單位及CO2等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)一系列酶促