生化核苷酸代謝課件

第十章核苷酸代謝MetabolismofNucleotides30十一月20231生化核苷酸代謝

核苷酸是核酸的基本結(jié)構(gòu)單位。人體內(nèi)的核苷酸主要由機(jī)體細(xì)胞自身合成。核苷酸不屬于營(yíng)養(yǎng)必需物質(zhì)。概述30十一月20232生化核苷酸代謝

食物中的核酸多數(shù)與蛋白質(zhì)組成核蛋白。核蛋白在胃酸的作用下，被分開(kāi)為核酸和蛋白質(zhì)兩部分，各自進(jìn)行自己的代謝。核酸在各種核酸酶的作用下被逐步分解，糖和磷酸可被利用。而堿基在腸粘膜細(xì)胞內(nèi)分解后直接排出體外。因此，核酸不是人體的必需營(yíng)養(yǎng)物。30十一月20233生化核苷酸代謝

核酸的消化與吸收食物核蛋白蛋白質(zhì)核酸（RNA及DNA）胃酸核苷酸胰核酸酶核苷磷酸胰、腸核苷酸酶堿基戊糖核苷酶30十一月20234生化核苷酸代謝

核苷酸的生物學(xué)功用：作為核酸合成的原料體內(nèi)能量的利用形式參與代謝和生理調(diào)節(jié)組成輔酶活化中間代謝物30十一月20235生化核苷酸代謝第一節(jié)

嘌呤核苷酸的合成與分解代謝

MetabolismofPurineNucleotides

30十一月20236生化核苷酸代謝

嘌呤核苷酸的結(jié)構(gòu)：GMPAMP30十一月20237生化核苷酸代謝一、嘌呤核苷酸的合成存在從頭合成和補(bǔ)救合成兩種途徑

利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的反應(yīng)過(guò)程，合成嘌呤核苷酸。

從頭合成途徑(denovosynthesis)

補(bǔ)救合成途徑(salvagepathway)利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及CO2等簡(jiǎn)單物質(zhì)為原料，經(jīng)過(guò)一系列酶促反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸。30十一月20238生化核苷酸代謝嘌呤堿合成的元素來(lái)源CO2天冬氨酸甲?；ㄒ惶紗挝唬└拾彼峒柞；ㄒ惶紗挝唬┕劝滨０罚０坊ㄒ唬┼堰屎塑账岬膹念^合成1.從頭合成途徑30十一月20239生化核苷酸代謝

合成過(guò)程（1）IMP的合成（2）AMP和GMP的生成30十一月202310生化核苷酸代謝（1）IMP的合成在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳單位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步參與下30十一月202311生化核苷酸代謝R-5-P+ATPPRPP+AMPPRPP合成酶PRPP的分子結(jié)構(gòu)30十一月202312生化核苷酸代謝酰胺轉(zhuǎn)移酶30十一月202313生化核苷酸代謝甘氨酰胺核苷酸合成酶30十一月202314生化核苷酸代謝轉(zhuǎn)甲?；?0十一月202315生化核苷酸代謝酰胺轉(zhuǎn)移酶甲酰甘氨咪核苷酸30十一月202316生化核苷酸代謝5－氨基咪唑核苷酸合成酶30十一月202317生化核苷酸代謝羧化酶30十一月202318生化核苷酸代謝30十一月202319生化核苷酸代謝30十一月202320生化核苷酸代謝30十一月202321生化核苷酸代謝30十一月202322生化核苷酸代謝30十一月202323生化核苷酸代謝30十一月202324生化核苷酸代謝IMP生成總反應(yīng)過(guò)程脒30十一月202325生化核苷酸代謝①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脫氫酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶（2）AMP和GMP的生成30十一月202326生化核苷酸代謝AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶30十一月202327生化核苷酸代謝

嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。肝是體內(nèi)從頭合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小腸黏膜和胸腺。

IMP的合成需5個(gè)ATP，6個(gè)高能磷酸鍵。AMP或GMP的合成又需1個(gè)ATP。嘌呤核苷酸從頭合成特點(diǎn)：30十一月202328生化核苷酸代謝2.從頭合成的調(diào)節(jié)PRPP合成酶PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶PRAIMP腺苷酸代琥珀酸AMPADPATPXMPGMPGDPGTP

IMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP

調(diào)節(jié)方式：反饋調(diào)節(jié)和交叉調(diào)節(jié)

R-5-PATP30十一月202329生化核苷酸代謝(二)嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成有兩種方式

腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)

次黃嘌呤-鳥(niǎo)嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)

腺苷激酶(adenosinekinase)參與補(bǔ)救合成的酶30十一月202330生化核苷酸代謝1.利用嘌呤堿基合成嘌呤核苷酸，參與的酶主要有兩種補(bǔ)救合成：細(xì)胞利用現(xiàn)成嘌呤堿或嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸的過(guò)程，稱為補(bǔ)救合成途徑。

腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)

次黃嘌呤-鳥(niǎo)嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)30十一月202331生化核苷酸代謝腺嘌呤+PRPPAMP+PPiAPRT次黃嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鳥(niǎo)嘌呤+PRPPHGPRTGMP+PPi30十一月202332生化核苷酸代謝2.利用嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸，參與的酶主要有腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP腺苷激酶30十一月202333生化核苷酸代謝嘌呤核苷酸補(bǔ)救合成的生理意義節(jié)約從頭合成時(shí)的能量和一些氨基酸的消耗；體內(nèi)某些組織器官，如腦、骨髓等只能進(jìn)行補(bǔ)救合成。自毀容貌癥（Lesch-Nyhan綜合征）：次黃嘌呤-鳥(niǎo)嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(HGPRT)缺失30十一月202334生化核苷酸代謝（三）體內(nèi)嘌呤核苷酸可以相互轉(zhuǎn)變IMPAMP腺苷酸代琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脫氨酶鳥(niǎo)苷酸還原酶NADPH+H+NADP+NH330十一月202335生化核苷酸代謝（四）脫氧核糖核苷酸的生成在二核苷酸水平進(jìn)行在核苷二磷酸水平上進(jìn)行（N代表A、G、C、U）NDP（核苷二磷酸還原酶）30十一月202336生化核苷酸代謝dNDP+ATP

激酶dNTP+ADP二磷酸脫氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷NADP+NADPH+H+核糖核苷酸還原酶，Mg2+還原型硫氧化還原蛋白-(SH)2氧化型硫氧化還原蛋白SS硫氧化還原蛋白還原酶(FAD)脫氧核苷酸的生成30十一月202337生化核苷酸代謝細(xì)胞可通過(guò)控制核苷酸還原酶的活性調(diào)節(jié)脫氧核苷酸的濃度外。還可以通過(guò)各種三磷酸核苷對(duì)還原酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)作用調(diào)節(jié)不同脫氧核苷酸生成。NDPdNDP

特定NTP其他NTP

+核苷酸還原酶核苷酸還原酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)作用物主要促進(jìn)劑主要抑制劑CDPATPdATP、dGTP、dTTPADPdGTPdATP、ATPUDPATPdATP、dGTPGDPdTTPdATP30十一月202338生化核苷酸代謝（五）嘌呤核苷酸的抗代謝物是一些嘌呤、氨基酸或葉酸類似物嘌呤類似物氨基酸類似物葉酸類似物6-巰基嘌呤6-巰基鳥(niǎo)嘌呤8-氮雜鳥(niǎo)嘌呤等氮雜絲氨酸等氨蝶呤甲氨蝶呤等30十一月202339生化核苷酸代謝

6-巰基嘌呤(6-Mercaptopurine,6-MP)次黃嘌呤(H)6-巰基嘌呤(6-MP)30十一月202340生化核苷酸代謝6-MP核苷酸是IMP的類似物。

6-MP6-MP核苷酸補(bǔ)救合成途徑HGPRTIMPAMP和GMP

30十一月202341生化核苷酸代謝

氮雜絲氨酸(AS)是Gln的類似物。30十一月202342生化核苷酸代謝MTX

氨蝶呤(AP)和甲氨蝶呤(MTX)30十一月202343生化核苷酸代謝30十一月202344生化核苷酸代謝甲酰甘氨酰胺核苷酸(FGAR)PRPP谷氨酰胺(Gln)=PRA甘氨酰胺核苷酸(GAR)甲酰甘氨脒核苷酸(FGAM)5-氨基異咪唑-4-甲酰胺核苷酸(AICAR)5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(FAICAR)IMP次黃嘌呤(H)PRPPPPi=AMP=PRPPPPi腺嘌呤(A)GMP==PRPPPPi

鳥(niǎo)嘌呤(G)6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP氮雜絲氨酸=氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸=MTX=6-MP=MTX30十一月202345生化核苷酸代謝二、嘌呤核苷酸的分解代謝終產(chǎn)物是尿酸補(bǔ)救合成途徑30十一月202346生化核苷酸代謝AMPIMPGMP腺苷次黃苷鳥(niǎo)苷H2ONH3H2OPiH2ONH31-磷酸核糖NH3NADP+NADPH+H+PiH2OH2OPiH2O+O2H2O2NH3H2O黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶次黃嘌呤黃嘌呤鳥(niǎo)嘌呤尿酸Pi1-磷酸核糖PiH2O+O2H2O230十一月202347生化核苷酸代謝嘌呤堿的最終代謝產(chǎn)物AMPGMPH（次黃嘌呤）GX（黃嘌呤）黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶

主要部位：肝、腎、小腸30十一月202348生化核苷酸代謝

痛風(fēng)癥正常人血尿酸0.12~0.36mmol/L男性平均0.27mmol/L女性平均0.21mmol/L血尿酸>0.48mmol/L

結(jié)晶組織沉積痛風(fēng)(gout)30十一月202349生化核苷酸代謝30十一月202350生化核苷酸代謝

痛風(fēng)癥的治療機(jī)制別嘌呤醇次黃嘌呤30十一月202351生化核苷酸代謝鳥(niǎo)嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤尿酸黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶別嘌呤醇30十一月202352生化核苷酸代謝第二節(jié)

嘧啶核苷酸的合成與分解代謝

MetabolismofPyrimidineNucleotides30十一月202353生化核苷酸代謝

嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)30十一月202354生化核苷酸代謝一、嘧啶核苷酸的合成同樣有從頭合成與補(bǔ)救合成兩條途徑(一)嘧啶核苷酸的從頭合成比嘌呤核苷酸簡(jiǎn)單

合成部位主要是肝細(xì)胞胞液先合成嘧啶環(huán)，再與磷酸核糖相連。先合成UMP，再轉(zhuǎn)變成CTP和dTMP。

特點(diǎn)30十一月202355生化核苷酸代謝

嘧啶合成的元素來(lái)源氨基甲酰磷酸30十一月202356生化核苷酸代謝1.從頭合成途徑（1）UMP的合成2ADP+PiGln+HCO3-氨基甲酰磷酸合成酶II2ATPGlu+氨基甲酰磷酸30十一月202357生化核苷酸代謝CPS-Ⅰ

CPS-Ⅱ

分布線粒體（肝）

胞液（所有細(xì)胞）

氮源NH3

Gln

變構(gòu)激活劑N-乙酰谷氨酸(AGA)

無(wú)

變構(gòu)抑制劑無(wú)UMP功能尿素合成

嘧啶合成

氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ和Ⅱ30十一月202358生化核苷酸代謝UMP的合成過(guò)程30十一月202359生化核苷酸代謝（2）CTP的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶GlnATPGluADP+Pi30十一月202360生化核苷酸代謝⑶脫氧嘧啶核苷酸的合成：

磷酸酶CTPCDPH2OPi核糖核苷酸還原酶dCDPNADPH+H+NADP++H2ON5,N10-CH2-FH4FH2dTMP胸苷酸合酶dUMPH2ONH3脫氨酶dCMPH2OPi磷酸酶核苷二磷酸激酶dCTPATPADPUDPdUDP磷酸酶核糖核苷酸還原酶核苷單磷酸激酶dTDP合成DNAdTTP核苷二磷酸激酶30十一月202361生化核苷酸代謝--ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸-嘌呤核苷酸ATP+5-磷酸核糖嘧啶核苷酸PRPP-從頭合成的調(diào)節(jié)哺乳動(dòng)物細(xì)菌30十一月202362生化核苷酸代謝（二）嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成途徑與嘌呤核苷酸類似嘧啶+PRPP磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶尿