核苷酸代谢课件

15 15 核苷酸代谢核苷酸代谢15核苷酸代谢15.1 核酸的降解过程核酸的降解过程15.2 核苷酸生物合成需要磷酸核糖焦磷酸核苷酸生物合成需要磷酸核糖焦磷酸15.3 同位素标记实验给出了嘌呤环中各个原子的来源同位素标记实验给出了嘌呤环中各个原子的来源15.4 嘌呤核苷酸的从头合成的最初产物是次黄嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸的从头合成的最初产物是次黄嘌呤核苷酸15.5 AMP和和GMP是次黄嘌呤核苷酸的衍生物是次黄嘌呤核苷酸的衍生物15.6 核苷酸可以通过补救途径合成核苷酸可以通过补救途径合成15.7 嘧啶核苷酸的从头合成途径的最初产物是嘧啶核苷酸的从头合成途径的最初产物是UMP15.8 CTP是由是由UMP合成的合成的15.9 脱氧核糖核苷酸是通过核糖核苷酸还原合成的脱氧核糖核苷酸是通过核糖核苷酸还原合成的15.10 嘌呤核苷酸降解产生尿酸嘌呤核苷酸降解产生尿酸15.11 大多数动物可以降解尿酸大多数动物可以降解尿酸15.12肌肉中嘌呤核苷酸循环生成氨肌肉中嘌呤核苷酸循环生成氨15.13嘧啶可以降解生成乙酰嘧啶可以降解生成乙酰CoA和琥珀酰和琥珀酰CoA15.1核酸的降解过程 核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸是生物体内的重要物质，起着多方面的是生物体内的重要物质，起着多方面的作用：作用：DNA和RNA合成的前体。其衍生物是许多生物合成的活化的中间物。ATP是生物系统最通用的能量、GTP赋予大分子例如新生肽链在核糖体上的移位运动的动力及信号偶联蛋白的活化。腺苷酸是三种主要辅酶NAD、FAD和CoA的组分。核苷酸也是代谢调节物，例如cAMP、cGMP是许多激素行使调节作用的细胞内信使。腺嘌呤核苷酸生物合成过程的阐明腺嘌呤核苷酸生物合成过程的阐明对于筛选抗肿瘤药物以及选育核苷酸高产菌株都有指导意义。核核 苷苷 酸酸 代代 谢谢核苷酸是生物体内的重要物质，起着多方面的作用15.1 核酸的降解过程核酸的降解过程核酸酶（磷酸二酯酶）核苷酸酶（磷酸单酯酶）核苷磷酸化酶核酸核酸核苷酸核苷酸核苷核苷磷酸磷酸嘌呤或嘧啶嘌呤或嘧啶戊糖戊糖-1-1-磷磷酸酸参与补救合成参与补救合成磷酸戊糖途径进磷酸戊糖途径进一步分解一步分解补救合成途补救合成途径的原料径的原料氧化成尿酸等氧化成尿酸等氧化成尿酸等氧化成尿酸等物质排出体外物质排出体外物质排出体外物质排出体外15.1核酸的降解过程核酸酶（磷酸二酯酶）核苷酸酶（磷酸核苷酸的降解核苷酸的降解 核苷酸+H2O 核苷+Pi 核苷+H2O 嘌呤（或嘧啶）+戊糖 （核苷水解酶主要存在于植物和微生物体内，并且只能（核苷水解酶主要存在于植物和微生物体内，并且只能对核糖核苷起作用，对脱氧核糖核苷不起作用。）对核糖核苷起作用，对脱氧核糖核苷不起作用。）核苷+H3PO4 嘌呤（或嘧啶）+1-磷酸戊糖（核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶存在广泛存在广泛）核苷酸酶核苷水解酶核苷磷酸化酶核苷酸酶核苷水解酶核苷磷酸化酶核苷酸生物合成有两条途径：核苷酸生物合成有两条途径：从头合成途径从头合成途径从头合成途径从头合成途径：实际上是由简单的前体分子（如氨基酸、：实际上是由简单的前体分子（如氨基酸、CO2和和NH3等分子）生物合成核苷酸的杂环碱基的途径。等分子）生物合成核苷酸的杂环碱基的途径。补救途径补救途径：是一条省能的、简单的生物合成核苷酸途径，：是一条省能的、简单的生物合成核苷酸途径，碱基不用从头合成，而是直接利用细胞内或饮食中核苷酸降解碱基不用从头合成，而是直接利用细胞内或饮食中核苷酸降解生成的完整的嘌呤和嘧啶碱基，生成的完整的嘌呤和嘧啶碱基，该途径实际上是核苷酸降解产该途径实际上是核苷酸降解产该途径实际上是核苷酸降解产该途径实际上是核苷酸降解产物再循环，重新形成核苷酸的过程物再循环，重新形成核苷酸的过程物再循环，重新形成核苷酸的过程物再循环，重新形成核苷酸的过程。核苷酸生物合成有两条途径：各各种种嘌嘌呤呤类类核核苷苷酸酸的的前前体体是是次次次次黄黄黄黄嘌嘌嘌嘌呤呤呤呤核核核核苷苷苷苷酸酸酸酸（IMPIMP，或或或或称称称称之之之之肌肌肌肌苷苷苷苷酸酸酸酸）；而而各各种种嘧嘧啶啶核核苷苷酸酸则则是是从从尿嘧啶核苷酸（尿嘧啶核苷酸（尿嘧啶核苷酸（尿嘧啶核苷酸（UMPUMP）衍生出来的。衍生出来的。IMP是是在在核核糖糖-5 5-磷磷酸酸的的基基础础上上合合成成次次黄黄嘌嘌呤呤环环结结构构的的，而而UMP则则是是先先合合成成尿尿嘧嘧啶啶碱碱基基，然然后后再再连连接接5-磷磷酸酸核核糖糖。但但无无论论那那种种连连接接方方式式，使使用用的的都都是是核核糖糖-5-5-磷磷酸酸的的活活化化形形式式5-磷磷酸酸核核糖糖焦焦磷磷酸酸（PRPP）。PRPP是是在在PRPP合合成成酶酶催催化化下下由由核核糖糖-5 5-磷磷酸酸和和ATP合成的。合成的。15.2 核苷酸生物合成需要磷酸核糖焦磷酸核苷酸生物合成需要磷酸核糖焦磷酸各种嘌呤类核苷酸的前体是次黄嘌呤核苷酸（I核糖核糖-5 5-磷酸磷酸与与ATP反反应，焦磷酸基团从应，焦磷酸基团从ATP转移到核糖转移到核糖-5-磷酸的磷酸的C-1，形成，形成5-磷酸核糖磷酸核糖-1-焦磷酸（焦磷酸（PRPP），），是是-构型。构型。又称磷酸核糖焦磷酸激酶磷酸核糖焦磷酸激酶Phosphoribosyl pyrophosphokinase核糖-5-磷酸与ATP反应，焦磷酸基团从ATP转移到核糖-5 嘌嘌呤呤环环上上原原子子的的来来源源为为：N-1来来自自天天冬冬氨氨酸酸；C-2和和C-8来来自自甲甲酸酸（通通过过10-甲甲酰酰四四氢氢叶叶酸酸）；N-3和和N-9来来自自谷谷氨氨酰酰胺胺的的酰酰胺基；胺基；C-4、C-5和和N-7都来自甘氨酸；都来自甘氨酸；C-6来自来自CO2。15.3 15.3 同位素标记实验给出了嘌呤环中各个原子的来源同位素标记实验给出了嘌呤环中各个原子的来源同位素标记实验给出了嘌呤环中各个原子的来源同位素标记实验给出了嘌呤环中各个原子的来源嘌呤环上原子的来源为：N-1来自天冬氨酸；C15.4 嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸从头合成的最初从头合成的最初产物是次黄嘌呤产物是次黄嘌呤核苷酸（核苷酸（IMP）第一阶段：涉及第一阶段：涉及1-5步反应，由步反应，由PRPP生成氨基咪唑核苷生成氨基咪唑核苷酸（即嘌呤的咪唑酸（即嘌呤的咪唑环）。环）。第二阶段：第二阶段：6-10步步反应，由氨基咪唑反应，由氨基咪唑核苷酸生成核苷酸生成IMP。15.4嘌呤核苷酸从头合成的最初产物是次黄嘌呤核苷酸（IMIMP从从头头合合成成是是在在PRPPPRPP基基础础上上，依依次次连连接接：N-9，来来自自谷谷氨氨酰酰胺胺；C-4、C-5和和N-7，来来自自甘甘氨氨酸酸；C-8，来来自自10-甲甲酰酰四四氢氢叶叶酸酸；N-3，来来自自谷谷氨氨酰酰胺胺；C-6来来自自CO2；N-1，来来自自天天冬冬氨氨酸酸；C-2，来来自自10-甲甲酰酰四四氢氢叶叶酸酸。在在第第5步步反反应应先先形形成成咪咪唑唑5员员环环，然然后在第后在第10步反应形成嘧啶步反应形成嘧啶6员环。员环。从从头头合合成成途途径径开开始始于于PRPP的的焦焦磷磷酰酰基基被被谷谷氨氨酰酰胺胺的的酰酰胺胺氮氮取取代代的的反反应应，反反应应是是由由谷谷氨氨酰酰胺胺PRPP转转酰酰胺胺酶酶催催化化的的，值值得得注注意意的的是是，核核糖糖的的异异头头构构型型在在亲亲核核取取代代过过程程中中由由构构型型转转换换成成了了构构型型，形形成成的的是是 构构型型的的5-磷磷酸酸核核糖糖胺胺。这这种种构构型型一一直直保保留留在在合合成成的的嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸中中。然然后后 构构型型的的5-磷磷酸酸核核糖糖胺胺的的氨氨基基被被甘甘氨氨酸酸酰酰化化，在在甘甘氨氨酰酰胺胺核核苷苷酸酸合合成成酶酶的的催催化化下下，形形成成甘甘氨氨酰酰胺核苷酸。胺核苷酸。1IMP从头合成是在PRPP基础上，依次连 在第在第3步反应中，在步反应中，在甘氨酰胺核苷酸转甲酰酶甘氨酰胺核苷酸转甲酰酶的作用下，一的作用下，一个甲酰基从个甲酰基从N10-甲酰四氢叶酸转移到甘氨酰胺核苷酸的氨基上，甲酰四氢叶酸转移到甘氨酰胺核苷酸的氨基上，形成形成IMP的的C-8。在第。在第4步反应中，来自谷氨酰胺的酰胺在步反应中，来自谷氨酰胺的酰胺在酰胺酰胺转移酶转移酶的催化下，转换成脒（的催化下，转换成脒（R）NHCNH，反应需要，反应需要ATP。该酶受到类似于谷氨酰胺的抗生素，例如重氮丝氨酸和该酶受到类似于谷氨酰胺的抗生素，例如重氮丝氨酸和6-重氮重氮-5-氧氧-正亮氨酸的不可逆抑制。这些化合物（作为亲和标记试剂）正亮氨酸的不可逆抑制。这些化合物（作为亲和标记试剂）可以与酶的巯基反应。可以与酶的巯基反应。IMP合成的第合成的第5步反应是需要步反应是需要ATP的闭环反应，形成一个咪的闭环反应，形成一个咪唑衍生物。唑衍生物。第第6步反应中，步反应中，CO2连接到已经变成嘌呤的连接到已经变成嘌呤的C-5上，这个羧上，这个羧化反应很罕见，因为反应既不需要化反应很罕见，因为反应既不需要ATP，也不需要生物素。，也不需要生物素。2在第3步反应中，在甘氨酰胺核苷酸转甲酰酶的作 在在第第7和和8步步反反应应中中，天天冬冬氨氨酸酸的的氨氨基基整整合合到到嘌嘌呤呤环环中中。首首先先整整个个天天冬冬氨氨酸酸与与新新进进入入的的羧羧基基缩缩合合形形成成一一个个酰酰胺胺键键，然然后后在在腺腺苷苷琥琥珀珀酸酸裂裂解解酶酶的的作作用用下下除除去去琥琥珀珀酸酸，生生成成氨氨基基咪咪唑唑核核苷苷酸酸，反反应应需需要要ATP。这这两两步步反反应应使使得得来来自自天天冬冬氨氨酸酸的的一一个氨基氮变成了个氨基氮变成了IMP中的中的N-1。第第9步步反反应应类类似似于于第第3步步反反应应，来来自自N10甲甲酰酰四四氢氢叶叶酸酸的的甲甲酰酰基基转转移移到到氨氨基基咪咪唑唑氨氨甲甲酰酰核核苷苷酸酸的的氨氨基基上上，第第10步步反反应应是是一一个个闭闭环环反反应应，形形成成嘌嘌呤呤环环中中的的嘧嘧啶啶环环。至至此此完完成成了了IMP整个嘌呤环的合成。整个嘌呤环的合成。IMP从头合成消耗了大量的能量。在合成从头合成消耗了大量的能量。在合成PRPP时，时，ATP转换为转换为AMP，第第2，4，5和和7步反应也是通过步反应也是通过ATP转换为转换为ADP驱动的，另外由谷氨酸和氨合成谷氨酰胺也需要驱动的，另外由谷氨酸和氨合成谷氨酰胺也需要ATP。在第7和8步反应中，天冬氨酸的氨基整合到AMP：Asp的氨基与的氨基与IMP 中的中的酮基缩合形成腺苷酸（基）琥酮基缩合形成腺苷酸（基）琥珀酸。然后在腺苷酸琥珀酸裂珀酸。然后在腺苷酸琥珀酸裂解酶的作用下除去延胡索酸，解酶的作用下除去延胡索酸，生成生成AMP。p394GMP：IMP脱氢生成黄嘌呤核脱氢生成黄嘌呤核苷酸，再接收来自苷酸，再接收来自Gln的氨基的氨基生成生成GMP。p39515.5 AMP和和GMP是是次黄嘌呤核苷酸的衍次黄嘌呤核苷酸的衍生物生物*AMP：Asp的氨基与IMP中的酮基缩合形成腺苷酸（基）琥腺嘌呤核苷酸的合成腺嘌呤核苷酸的合成(从头合成从头合成)的调节的调节在腺嘌呤核苷酸的从头合成途径中，反馈调节是主要的调节方式。该途径的第一步反应，即即5-5-磷酸核糖焦磷酸核糖焦磷酸核糖焦磷酸核糖焦磷酸转变成磷酸转变成磷酸转变成磷酸转变成5-5-磷酸核糖胺的反应磷酸核糖胺的反应磷酸核糖胺的反应磷酸核糖胺的反应是一步关键性反应。是一步关键性反应。催化该反应的催化该反应的5-磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶是一种别构是一种别构酶，这个酶的活性受其终产物酶，这个酶的活性受其终产物AMP和和GMP反馈抑制反馈抑制（见图）。此外，此外，AMP和和GMP亦可对由亦可对由IMP合成合成AMP和和GMP的第一步反应造成反馈抑制。的第一步反应造成反馈抑制。腺嘌呤核苷酸的合成(从头合成)的调节谷氨酰胺谷氨酰胺PRPP转酰胺酶转酰胺酶PRPP合成酶活性形式，单体，质量133,000；非活性形式，二聚体，质量270,000。谷氨酰胺PRPP转酰胺酶PRPP合成酶活性形式，单体，质 PRPP PRPP是补救途径中核糖是补救途径中核糖-5-磷酸的供体。磷酸的供体。腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶催化腺嘌呤与催化腺嘌呤与PRPP生成生成AMP和和PPi。次次次次黄黄黄黄嘌嘌嘌嘌呤呤呤呤-鸟鸟鸟鸟嘌嘌嘌嘌呤呤呤呤磷磷磷磷酸酸酸酸核核核核糖糖糖糖转转转转移移移移酶酶酶酶催催化化类类似似的的反反应应，即即次次黄黄嘌呤转换为嘌呤转换为IMP，鸟嘌呤转换为，鸟嘌呤转换为GMP，同时生成，同时生成PPi。次次黄黄嘌嘌呤呤-鸟鸟嘌嘌呤呤磷磷酸酸核核糖糖转转移移酶酶对对PRPP的的Km值值比比谷谷氨氨酰酰胺胺-PRPP转转酰酰胺胺酶酶对对PRPP的的Km值值低低，就就是是说说次次次次黄黄黄黄嘌嘌嘌嘌呤呤呤呤-鸟鸟鸟鸟嘌嘌嘌嘌呤呤呤呤磷磷磷磷酸酸酸酸核核核核糖糖糖糖转转转转移移移移酶酶酶酶对对对对PRPPPRPP的的的的亲亲亲亲和和和和力力力力大大大大，同同时时该该酶酶还还具具有有高高的的kcat。这这些些特特性性使使得得在在低低浓浓度度的的PRPP条条件件下下，补补救救途途径径反反应应比比从从头头合成途径反应优先发生。合成途径反应优先发生。15.6 嘌呤核苷酸可以通过补救途径合成嘌呤核苷酸可以通过补救途径合成PRPP是补救途径中核糖-5-磷酸的供体。15.6嘌呤核苷酸代谢课件Lesch-Nyhan综综合合症症，也也称称之之自自毁毁容容貌貌症症：其其特特征征是是智智力力迟迟钝钝、痉痉挛挛，表表现现出出强强制制性性的的自自残残行行为为，甚甚至至自自毁毁容容貌貌。该该病病的的主主要要的的生生物物化化学学特特征征是是排排泄泄的的尿尿酸酸量量可可达达到到正正常常排排泄泄尿尿酸酸量的量的6倍，同时嘌呤从头合成的速率大大增加。倍，同时嘌呤从头合成的速率大大增加。Lesch-Nyhan综综合合症症是是由由于于次次次次黄黄黄黄嘌嘌嘌嘌呤呤呤呤-鸟鸟鸟鸟嘌嘌嘌嘌呤呤呤呤磷磷磷磷酸酸酸酸核核核核糖糖糖糖转转转转移移移移酶酶酶酶的的遗遗传传缺缺陷陷引引起起的的。由由于于缺缺少少次次黄黄嘌嘌呤呤鸟鸟嘌嘌呤呤磷磷酸酸核核糖糖转转移移酶酶活活性性，次次黄黄嘌嘌呤呤和和鸟鸟嘌嘌呤呤不不能能转转换换成成IMP和和GMP，而而是是降降解解到到尿尿酸酸。缺缺乏乏次次黄黄嘌嘌呤呤-鸟鸟嘌嘌呤呤磷磷酸酸核核糖糖转转移移酶酶的的细细胞胞含含有有高高浓浓度度的的PRPP，通通常常用用于于次次黄黄嘌嘌呤呤和和鸟鸟嘌嘌呤呤补补救救途途径径的的PRPP都都提提供供给给IMP的的从从头头合合成成，过过量量的的IMP降降解解形形成成尿尿酸酸。体内过量的尿酸就会引起体内过量的尿酸就会引起LeschNyhan综合症综合症。Lesch-Nyhan 综合症，也称之自毁容貌症：其特征是智力嘧嘧啶啶核核苷苷酸酸的的从从头头合合成成途途径径比比嘌嘌呤呤从从头头合合成成途途径径简简单单，并并且且消消耗耗的的ATP少少。同同位位素素实实验验表表明明嘧嘧啶啶环环中中的的原原子子来来自自三三个个前前体体。C-2来来自自HCO3；N-3来来自自谷谷氨氨酰酰胺胺的的酰酰胺胺基基团团；其其余余原原子都来自天冬氨酸。子都来自天冬氨酸。15.7 嘧啶核苷酸的从头合成途径的最初产物是嘧啶核苷酸的从头合成途径的最初产物是UMP嘧啶核苷酸的从头合成途径比嘌呤从头合成途径简单，并且消耗的A 首先合成含有嘧啶环首先合成含有嘧啶环的乳清酸，然后乳清酸再的乳清酸，然后乳清酸再与与PRPP反应形成嘧啶核苷反应形成嘧啶核苷酸。酸。从头合成途径共涉及从头合成途径共涉及6步反应步反应,催化各步反应的酶催化各步反应的酶分别是：分别是：氨甲酰磷酸合氨甲酰磷酸合成酶，成酶，二氢乳清酸酶二氢乳清酸酶,二氢乳清酸脱氢酶二氢乳清酸脱氢酶,乳清乳清酸磷酸核糖转移酶酸磷酸核糖转移酶,乳清乳清酸脱羧酶，这些酶都位于酸脱羧酶，这些酶都位于胞液中胞液中。首先合成含有嘧啶环的乳清酸，然后乳清酸再与P由由UMP转转换换成成CTP涉涉及及三三步步反反应应。首首先先尿尿苷苷酸酸激激酶酶催催化化ATP的的-磷酸转移给磷酸转移给UMP形成形成UDP，然然后后核核苷苷二二磷磷酸酸激激酶酶催催化化第第二二个个ATP的的-磷磷酸酸转转移移给给UDP形形成成UTP，最最后后CTP合合成成酶酶催催化化来来自自谷谷氨氨酰酰胺胺的的酰酰胺胺氮氮转转移移至至UTP的的C-4，形形成成CTP。CTP合合成成酶酶受受到到反反应应产产物物CTP的的别别构构抑抑制和受到制和受到GTP的别构激活。的别构激活。15.8 CTP是由是由UMP合成的合成的见见P397由UMP转换成CTP涉及三步反应。首先尿苷酸激酶催化ATP的2-2-2-2-脱脱脱脱氧氧氧氧核核核核糖糖糖糖核核核核苷苷苷苷酸酸酸酸是是DNA的的构构件件分分子子，它它是是通通过过核核糖核苷酸还原生成的。糖核苷酸还原生成的。在在大大多多数数生生物物中中，脱脱氧氧还还原原反反应应发发生生在在核核核核苷苷苷苷二二二二磷磷磷磷酸酸酸酸水水水水平平平平。所所有有ADP、GDP、CDP和和UDP四四种种核核苷苷二二磷磷酸酸都都可可以以在在核核苷苷二二磷磷酸酸还还原原酶酶的的催催化化下下生生成成相相应应的的脱脱氧氧核核苷苷二二磷磷酸酸dADP、dGDP、dCDP和和dUDP。形形成成的的脱脱氧氧核核苷苷二二磷磷酸酸可可以以在在核核苷苷二二磷磷酸酸激激酶酶的作用下磷酸化生成核苷三磷酸的作用下磷酸化生成核苷三磷酸dATP、dGTP、dCTP和和dUTP。NADPHNADPHNADPHNADPH作作作作为为为为脱脱脱脱氧氧氧氧核核核核糖糖糖糖核核核核苷苷苷苷二二二二磷磷磷磷酸酸酸酸合合合合成成成成的的的的还还还还原原原原力力力力。电电子子从从NADPH向还原酶转移需要经过黄素蛋白和硫氧还蛋白的传递。向还原酶转移需要经过黄素蛋白和硫氧还蛋白的传递。15.9 脱氧核糖核苷酸是通过核糖核苷酸还原合成的脱氧核糖核苷酸是通过核糖核苷酸还原合成的2-脱氧核糖核苷酸是DNA的构件分子，NADPHNADPHNADPHNADPH作作作作为为为为脱脱脱脱氧氧氧氧核核核核糖糖糖糖核核核核苷苷苷苷二二二二磷磷磷磷酸酸酸酸合合合合成成成成的的的的还还还还原原原原力力力力。电电子子从从NADPH向向还还原原酶酶转转移移需需要要经经过过黄黄素素蛋蛋白白和和硫硫氧氧还还蛋蛋白白的的传递。传递。NADPH作为脱氧核糖核苷二磷酸合成核苷酸代谢课件 dTMP是是由由dUMP甲甲基基化化形形成成的的。首首先先dUDP转转换换为为dUMP，有有几几条条途途径径，一一条条是是在在核核苷苷单单磷磷酸酸激激酶酶的的催催化化下下，dUDP 与与ADP反反应应生生成成dUMP 和和ATP。另另 一一 条条 途途 径径 是是 dUDP先先 形形 成成dUTP，然然后后水水解解生生成成dUMP和和PPi。dCMP经经脱脱氨氨也也可可以以形形成成dUMP。由由dUMP转转换换为为dTMP的的反反应应是是由由胸胸胸胸苷苷苷苷酸酸酸酸合合合合成成成成酶酶酶酶催催化化的的。反反应应中中，5,10-甲甲叉叉四四氢氢叶叶酸酸提提供供一一碳碳单单位位之之后后，形形成成二二氢氢叶叶酸酸，二二氢氢叶叶酸酸经经还还原原变变成成四四氢氢叶叶酸酸，再再接接收收丝丝氨氨酸酸提提供供的的一一碳碳单单位位重重新形成新形成5,10-甲叉四氢叶酸。甲叉四氢叶酸。dTMP是由dUMP甲基化形成的。首先dUD 核苷酸的生物降解主要是嘌呤和嘧啶碱核苷酸的生物降解主要是嘌呤和嘧啶碱基的降解过程，嘌呤降解生成可以排泄的、基的降解过程，嘌呤降解生成可以排泄的、有潜在毒性的化合物，而嘧啶降解将生成容有潜在毒性的化合物，而嘧啶降解将生成容易代谢的产物。易代谢的产物。核苷酸的生物降解核苷酸的生物降解核苷酸的生物降解主要是嘌呤和嘧啶碱基的降解过鸟鸟类类、爬爬行行动动物物和和灵灵长长类类动动物物（包包括括人人）可可以以将将嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸转转换换为为尿尿酸酸排排泄泄掉掉。鸟鸟类类、爬爬行行动动物物中中的的氨氨基基酸酸代代谢谢也也可可以以生生成成尿尿酸酸，但但在在哺哺乳乳动动物物中中，过过量量的的氮氮是是以以尿尿素素形形式式排排出出的的。鸟鸟类类和和爬爬行行动动物物缺缺少少进进一一步步降降解解尿尿酸酸的的酶酶，而而许许多多动动物物还还可可以以进一步将尿酸降解为其它产物。进一步将尿酸降解为其它产物。AMP和和GMP经经水水解解除除去去磷磷酸酸分分别别形形成成腺腺苷苷和和鸟鸟苷苷，腺腺苷苷经经脱脱氨氨形形成成次次黄黄嘌嘌呤呤核核苷苷，同同样样AMP也也可可以以脱脱氨氨生生成成IMP。IMP水水解解生生成成次次黄黄嘌嘌呤呤核核苷苷，次次黄黄嘌嘌呤呤核核苷苷再再经经磷磷酸酸解解形形成成次次黄黄嘌嘌呤呤。鸟鸟苷苷磷磷酸酸解解生生成成鸟鸟嘌嘌呤呤。这这些些磷磷酸酸解解反反应应都都是是由由嘌嘌呤呤-核核苷苷磷磷酸酸化化酶酶催催化化的的，生生成成核核糖糖1-磷磷酸酸（或或脱脱氧氧核核糖糖-1-磷磷酸酸）和和碱碱基；但腺苷不是哺乳动物嘌呤基；但腺苷不是哺乳动物嘌呤-核苷磷酸化酶的底物。核苷磷酸化酶的底物。15.10 嘌呤核苷酸降解产生尿酸嘌呤核苷酸降解产生尿酸鸟类、爬行动物和灵长类动物（包括人）可以将嘌核苷酸代谢课件痛痛风风是是由由于于尿尿酸酸生生产产过过量量或或尿尿酸酸排排泄泄不不充充分分造造成成堆堆积积引引起起的的一一种种疾疾病病。血血液液中中的的尿尿酸酸钠钠的的溶溶解解度度很很小小，当当尿尿酸酸钠钠浓浓度度高高时时，它它可可在在软软骨骨和和软软组组织织，特特别别是是在在肾肾脏脏以以及及舌舌和和关关节节处处形形成成结结晶晶（有有时时与与尿尿酸酸一一起起）。在关节处的沉积会引起剧烈的疼痛。在关节处的沉积会引起剧烈的疼痛。引引起起痛痛风风有有几几个个原原因因，其其中中包包括括次次黄黄嘌嘌呤呤-鸟鸟嘌嘌呤呤磷磷酸酸核核糖糖转转移移酶酶活活性性的的部部分分缺缺陷陷，结结果果导导致致嘌嘌呤呤回回收收下下降降，使使得得嘌嘌呤呤分分解解生生成成更更多多的的尿尿酸酸。痛痛风风也也可可能能是由于嘌呤生物合成调控的缺陷引起的。是由于嘌呤生物合成调控的缺陷引起的。痛风是由于尿酸生产过量或尿酸排泄不充 治疗痛风的常用药物之一是与次黄嘌呤结构非常类治疗痛风的常用药物之一是与次黄嘌呤结构非常类似的别嘌呤醇，次黄嘌呤的似的别嘌呤醇，次黄嘌呤的N-7和和C-8换个位置就变成了换个位置就变成了别嘌呤醇。在细胞内别嘌呤醇被转换为羟嘌呤醇别嘌呤醇。在细胞内别嘌呤醇被转换为羟嘌呤醇，羟，羟嘌呤醇是黄嘌呤脱氢酶的一个很强的抑制剂，服用别嘌嘌呤醇是黄嘌呤脱氢酶的一个很强的抑制剂，服用别嘌呤醇可以防止非正常的高水平的尿酸的形成，因此可以呤醇可以防止非正常的高水平的尿酸的形成，因此可以防止尿酸的沉积和肾结石的形成。防止尿酸的沉积和肾结石的形成。在用别嘌呤醇治疗期间，次黄嘌呤和黄嘌呤都不会在用别嘌呤醇治疗期间，次黄嘌呤和黄嘌呤都不会堆积，它们经次黄嘌呤堆积，它们经次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶催化转鸟嘌呤磷酸核糖转移酶催化转换为换为IMP和黄嘌呤核苷酸，然后形成和黄嘌呤核苷酸，然后形成AMP和和GMP。次。次黄嘌呤和黄嘌呤的溶解度比尿酸钠和尿酸大得多，如果黄嘌呤和黄嘌呤的溶解度比尿酸钠和尿酸大得多，如果它们不能通过补救途径被重新利用也可经肾脏排泄掉。它们不能通过补救途径被重新利用也可经肾脏排泄掉。治疗痛风的常用药物之一是与次黄嘌呤结构非常类2、别嘌呤在体内经补救合成，与PRPP生成别嘌呤核苷酸，使PRPP含量减少，抑制从头合成。1、3、别嘌呤核苷酸与IMP结构类似，通过反馈抑制PRPP酰胺转移酶，也抑制从头合成。2、别嘌呤在体内经补救合成，与PRPP生成别嘌呤核苷酸，使P15.11大多数动物可以大多数动物可以降解尿酸降解尿酸15.11大多数动物可以降解尿酸 工工作作的的肌肌肉肉会会生生成成氨氨，这这个个产产氨氨途途径径涉涉及及嘌嘌呤呤代代谢谢中中的的AMP脱脱氨氨酶酶。AMP脱脱氨氨酶酶催催化化AMP脱脱氨氨生生成成IMP。在在工工作作的的肌肌肉肉中中，IMP再再循循环环重重新新形形成成AMP。这这一一循循环环途途径径称称为为嘌嘌嘌嘌呤呤呤呤核苷酸循环核苷酸循环核苷酸循环核苷酸循环。15.12 肌肉中嘌呤核苷酸循环生成氨肌肉中嘌呤核苷酸循环生成氨工作的肌肉会生成氨，这个产氨途径涉及嘌呤代谢下下图图给给出出了了三三种种嘧嘧啶啶核核苷苷酸酸降降解解至至尿尿嘧嘧啶啶和和胸胸腺腺嘧嘧啶啶过过程程。嘧嘧啶啶核核苷苷酸酸的的降降解解是是从从水水解解生生成成相相应应的的核核苷和苷和Pi开始的，反应是由开始的，反应是由5-核苷酸酶催化的。核苷酸酶催化的。CMP首首先先水水解解生生成成胞胞苷苷，然然后后胞胞苷苷经经胞胞苷苷脱脱氨氨酶酶催化脱氨形成尿苷。催化脱氨形成尿苷。尿尿苷苷和和胸胸苷苷的的糖糖苷苷键键分分别别经经尿尿苷苷磷磷酸酸化化酶酶和和胸胸苷苷磷磷酸酸化化酶酶磷磷酸酸解解，分分别别生生成成尿尿嘧嘧啶啶和和核核糖糖-1-磷磷酸酸以以及及胸腺嘧啶和脱氧核糖胸腺嘧啶和脱氧核糖-1-磷酸。磷酸。15.13 嘧啶可以降解生成乙酰嘧啶可以降解生成乙酰CoA和琥珀酰和琥珀酰CoA下图给出了三种嘧啶核苷酸降解至尿嘧啶和 胞嘧啶和胸腺嘧啶可以继续降解生成中枢代谢途胞嘧啶和胸腺嘧啶可以继续降解生成中枢代谢途径中的中间产物乙酰径中的中间产物乙酰CoA和琥珀酰和琥珀酰CoA。两个嘧啶碱。两个嘧啶碱基降解的过程类似。首先嘧啶环被基降解的过程类似。首先嘧啶环被NADPH还原为还原为5,6-二氢嘧啶，然后在二氢嘧啶酶的催化下嘧啶环的二氢嘧啶，然后在二氢嘧啶酶的催化下嘧啶环的N-3C-4键被切开，生成氨甲酰键被切开，生成氨甲酰-氨基酸衍生物脲氨基酸衍生物脲基丙酸或脲基异丁酸。基丙酸或脲基异丁酸。这两种氨基酸衍生物进一步水解生成这两种氨基酸衍生物进一步水解生成NH4、HCO3、-氨基酸或氨基酸或-氨基异丁酸。其中氨基异丁酸。其中-丙氨酸来丙氨酸来自尿嘧啶，而自尿嘧啶，而-氨基异丁酸来自胸腺嘧啶。氨基异丁酸来自胸腺嘧啶。-丙氨酸丙氨酸可以转换为乙酰可以转换为乙酰CoA，而，而-氨基异丁酸可以转换成琥氨基异丁酸可以转换成琥珀酰珀酰CoA，它们都可以进入柠檬酸循环进一步代谢。，它们都可以进入柠檬酸循环进一步代谢。胞嘧啶和胸腺嘧啶可以继续降解生成中枢代谢途径三种嘧啶核苷酸降解三种嘧啶核苷酸降解至尿嘧啶和胸腺嘧啶至尿嘧啶和胸腺嘧啶三种嘧啶核苷酸降解至尿嘧啶和胸腺嘧啶尿嘧啶和胸腺嘧啶分尿嘧啶和胸腺嘧啶分别降解至乙酰别降解至乙酰CoA和和琥珀酰琥珀酰CoA尿嘧啶和胸腺嘧啶分别降解至乙酰CoA和琥珀酰CoA