核苷酸代谢级临床医学课件

核苷酸代核苷酸代谢级临床医学床医学核苷酸代谢级临床医学核苷酸代谢级临床医学核苷酸代谢级临床医学1n 核酸的消化与吸收核酸的消化与吸收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 核酸的消化与吸收食物核蛋白蛋白质核酸(RNA及DNA)胃酸2核 苷 酸 的 功 能(1)核酸合成的原料，这是最主要的功能。核酸合成的原料，这是最主要的功能。(2)体内能量的利用形式。如体内能量的利用形式。如ATP。注意：注意：GTP、UTP、CTP也是能量形式。也是能量形式。它们虽发挥的少，但均在特定的地方，它们虽发挥的少，但均在特定的地方，要记！要记！(3)参与代谢和生理调节。如参与代谢和生理调节。如cAMP、cGMP等。等。核 苷 酸 的 功 能(1)核酸合成的原料，这是最主要的功能3(4)组成辅酶。组成辅酶。注意：哪种核苷酸可注意：哪种核苷酸可以作为哪种辅酶的组成以作为哪种辅酶的组成成份，成份，or，哪种辅酶中，哪种辅酶中含有哪种核苷酸的成份，含有哪种核苷酸的成份，要记！要记！(5)活化中间代谢物。活化中间代谢物。例如例如UDP-葡萄糖、葡萄糖、CDP-二酰基甘油、二酰基甘油、S-腺苷甲硫氨酸等。腺苷甲硫氨酸等。AMP尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)(4)组成辅酶。AMP尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)4第一节第一节 嘌呤核苷酸的合成与分解代谢嘌呤核苷酸的合成与分解代谢 Metabolism of Purine Nucleotides第一节 嘌呤核苷酸的合成与分解代谢 Metabolism 5n嘌呤核苷酸的结构嘌呤核苷酸的结构GMPAMP嘌呤核苷酸的结构GMPAMP6一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两种途径救合成两种途径注意：注意：两种核苷酸的合成均存在从头合成和补救两种核苷酸的合成均存在从头合成和补救 合成两种途径，而且基本合成两种途径，而且基本(但不完全但不完全)相同。相同。一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两种途径注意：7嘌呤核苷酸两种合成途径从头合成途径：利用磷酸核糖、氨基酸、一碳从头合成途径：利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及单位及CO2CO2等简单物质为原料，经过一系列酶等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸。促反应，合成嘌呤核苷酸。补救合成（重新利用）途径：利用体内游离的补救合成（重新利用）途径：利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷酸，经过相对简单的过程，合嘌呤或嘌呤核苷酸，经过相对简单的过程，合成嘌呤核苷酸。成嘌呤核苷酸。注意：上述两途径部位不同。例如：肝中为注意：上述两途径部位不同。例如：肝中为1 1；脑、骨髓为；脑、骨髓为2 2。但就总的来说，。但就总的来说，1 1为主要。为主要。嘌呤核苷酸两种合成途径从头合成途径：利用磷酸核糖、氨基酸、一8 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，其其次次是是小小肠肠和和胸胸腺腺，而而脑脑、骨骨髓髓则则无无法法进进行此合成途径。行此合成途径。（一）嘌呤核苷酸的从头合成（一）嘌呤核苷酸的从头合成n 哺乳动物合成部位哺乳动物合成部位1 1、从头合成途径、从头合成途径:除某些细菌外，几乎所有生物除某些细菌外，几乎所有生物体都能合成嘌呤碱。体都能合成嘌呤碱。部位：主要肝部位：主要肝,其次是小肠和胸腺。亚其次是小肠和胸腺。亚C：胞液：胞液原料：氨基酸、原料：氨基酸、CO2、一碳单位等。、一碳单位等。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，而9n 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）嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸甲酰基甘氨酸甲酰基谷氨酰10两个阶段：合成次黄嘌呤核苷酸（IMP）IMP再转变成AMP、GMP两个阶段：11IMP生成的起始生成的起始(PRPP)(1)IMP的合成的合成IMP生成的起始(PRPP)(1)IMP的合成12IMP生成总反应过程生成总反应过程11步反应IMP生成总反应过程11步反应13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的生成的生成腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶（2）AMP和14AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGD15R-5-P（5-磷酸核磷酸核糖）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、甘氨酸、在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下天冬氨酸的逐步参与下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嘌呤核苷酸合成的基本过程嘌呤核苷酸合成的基本过程ATPGTPR-5-PATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P在谷16嘌呤核苷酸从头合成特点：嘌呤核苷酸从头合成特点：1.嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的，而不是首先单独合成嘌呤碱，然后再与磷酸核糖结合的。2.请注意第一步反应：5-磷酸核糖必须经过PRPP合成酶，生成有活性的PRPP。3.IMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键。AMP 或GMP的合成又需1个ATP。嘌呤核苷酸从头合成特点：1.嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步17(二二)嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式1.嘌呤嘌呤+PRPP 核苷酸核苷酸(1磷酸磷酸)+PPi2.腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP(二)嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式1.嘌呤+PRPP 18补救合成的生理意义补救合成的生理意义1.补救合成过程简单，节省能量及氨基补救合成过程简单，节省能量及氨基酸的消耗。酸的消耗。2.有些组织如脑、骨髓等由于缺乏从头有些组织如脑、骨髓等由于缺乏从头合成的酶类，只能走此途径。合成的酶类，只能走此途径。补救合成的生理意义19（三）体内嘌呤核苷酸的相互转变（三）体内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+H+NADP+NH3（三）体内嘌呤核苷酸的相互转变IMPAMP腺苷酸代XMPGM20（四）脱氧（核糖）核苷酸的生成在二磷酸核糖（四）脱氧（核糖）核苷酸的生成在二磷酸核糖 （NDPNDP）水平上进行的）水平上进行的通过相应的核糖核苷酸的直接还原作用，通过相应的核糖核苷酸的直接还原作用，在二磷酸核糖（在二磷酸核糖（NDP）水平上进行的。）水平上进行的。注意：同样，嘧啶脱氧核糖核苷酸注意：同样，嘧啶脱氧核糖核苷酸（dUDP、dCDP）也是通过类似途生成）也是通过类似途生成的。的。（四）脱氧（核糖）核苷酸的生成在二磷酸核糖 （N21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）在核苷二磷酸水平上进行22经过激酶作用，上述各种经过激酶作用，上述各种dNDP，再磷酸，再磷酸化成三磷酸脱氧核苷（化成三磷酸脱氧核苷（dNTP）。）。激酶激酶dNDP+ATP dNTP+ADP经过激酶作用，上述各种dNDP，再磷酸化成三磷酸脱氧核苷（d23（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基 酸或叶酸类似物酸或叶酸类似物抗代谢物概念：抗代谢物概念：一些与嘌呤、嘧啶以及氨基酸、叶一些与嘌呤、嘧啶以及氨基酸、叶酸等结构类似的物质，主要以竞争性抑酸等结构类似的物质，主要以竞争性抑制或制或“以假乱真以假乱真”等方式干扰或阻断核等方式干扰或阻断核苷酸的合成，从而进一步阻止核酸以及苷酸的合成，从而进一步阻止核酸以及蛋白质的合成。如蛋白质的合成。如6-巯基嘌呤（巯基嘌呤（6-MP）、）、5-氟尿嘧啶（氟尿嘧啶（5-FU）等。）等。功能：临床上抗肿瘤作用。功能：临床上抗肿瘤作用。（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基 24注意：抗代谢物的名称似不够精确，易注意：抗代谢物的名称似不够精确，易误解。但已约定俗成，有点专用名词的误解。但已约定俗成，有点专用名词的味道。此词仅指抗核苷酸代谢的物质。味道。此词仅指抗核苷酸代谢的物质。另：由于仅为抗核苷酸代谢，因而主要另：由于仅为抗核苷酸代谢，因而主要影响那些分裂、增殖很快的组织细胞，影响那些分裂、增殖很快的组织细胞，对正常成人，主要为骨髓造血细胞等。对正常成人，主要为骨髓造血细胞等。对肿瘤病人却有治疗作用，但同时不良对肿瘤病人却有治疗作用，但同时不良反应也很大。反应也很大。注意：抗代谢物的名称似不够精确，易误解。但已约定俗成，有点专25次黄嘌呤次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤巯基嘌呤(6-MP)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等氮杂丝氨酸等氨蝶呤氨蝶呤氨甲蝶呤等氨甲蝶呤等次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤(6-MP)嘌呤类似物氨基酸类似物26二、嘌呤核苷酸的分解代谢终产物是尿酸二、嘌呤核苷酸的分解代谢终产物是尿酸二、嘌呤核苷酸的分解代谢终产物是尿酸27核苷酸核苷酸核苷核苷核苷酸酶核苷酸酶PiPi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶碱基碱基1-1-磷酸核糖磷酸核糖核苷酸核苷核苷酸酶Pi核苷磷酸化酶碱基1-磷酸核糖28嘌呤碱的最终嘌呤碱的最终代谢产物代谢产物GMPAMP GHX（黄嘌呤）（黄嘌呤）黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶（次黄嘌呤）（次黄嘌呤）嘌呤碱的最终GMPAMP GHX黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶（次29痛风症：一般认为与嘌呤核苷酸代谢有关。痛风症：一般认为与嘌呤核苷酸代谢有关。可能是酶的缺乏或缺陷。如黄嘌呤氧化酶。可能是酶的缺乏或缺陷。如黄嘌呤氧化酶。由于各种原因，当痛风症患者血中尿酸含由于各种原因，当痛风症患者血中尿酸含量升高，由于尿酸水溶性低，造成结晶沉量升高，由于尿酸水溶性低，造成结晶沉淀于关节、软骨、软组织、肾、尿道等处。淀于关节、软骨、软组织、肾、尿道等处。产生相应病变。产生相应病变。目前，多用别嘌呤醇治疗。此与目前，多用别嘌呤醇治疗。此与IMP结构结构类似，可抑制黄嘌呤氧化酶。类似，可抑制黄嘌呤氧化酶。痛风症：一般认为与嘌呤核苷酸代谢有关。可能是酶的缺乏或缺陷。30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痛风症的治疗机制鸟嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤尿酸黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧31作用机理一、抑制黄嘌呤氧化酶，使尿酸合成下降。一、抑制黄嘌呤氧化酶，使尿酸合成下降。二、别嘌呤与二、别嘌呤与PRPPPRPP反应生成别嘌呤核苷酸反应生成别嘌呤核苷酸-1.1.消耗了消耗了PRPPPRPP 2.2.别嘌呤核苷酸与别嘌呤核苷酸与IMPIMP结构相似，可反馈抑结构相似，可反馈抑 制嘌呤核苷酸从头合成的酶制嘌呤核苷酸从头合成的酶嘌呤核苷酸合成下降嘌呤核苷酸合成下降作用机理一、抑制黄嘌呤氧化酶，使尿酸合成下降。嘌呤核苷酸合成32第二节第二节嘧啶核苷酸的合成与分解代谢嘧啶核苷酸的合成与分解代谢Metabolism of Pyrimidine Nucleotides第二节嘧啶核苷酸的合成与分解代谢Metabolism of33n 嘧啶核苷酸的结构嘧啶核苷酸的结构 嘧啶核苷酸的结构34一、嘧啶核苷酸的合成同样有从头合成与补一、嘧啶核苷酸的合成同样有从头合成与补救合成两条途径救合成两条途径(一一)嘧啶核苷酸的从头合成比嘌呤核苷酸简单嘧啶核苷酸的从头合成比嘌呤核苷酸简单n 合成部位合成部位一般细胞都有一般细胞都有,主要是肝细胞。胞液。主要是肝细胞。胞液。n 合成原料合成原料谷氨酰胺、谷氨酰胺、CO2CO2和天冬氨酸和天冬氨酸 。一、嘧啶核苷酸的合成同样有从头合成与补救合成两条途径(一)嘧35n 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 嘧啶合成的元素来源氨基甲天冬氨酸361.1.从头合成途径：从头合成途径：与嘌呤核苷酸从头合成类似。与嘌呤核苷酸从头合成类似。注意：注意：a.与嘌呤核苷酸从头合成也有不同，此为先与嘌呤核苷酸从头合成也有不同，此为先合成嘧啶环，然后再与磷酸核糖相连而成。合成嘧啶环，然后再与磷酸核糖相连而成。b.与嘌呤核苷酸合成首先合成与嘌呤核苷酸合成首先合成IMP类似，嘧类似，嘧啶核苷酸合成则首先合成啶核苷酸合成则首先合成UMP，然后再转变，然后再转变为其它嘧啶核苷酸。为其它嘧啶核苷酸。1.从头合成途径：与嘌呤核苷酸从头合成类似。37(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胞胞液液(1)尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺+HCO3-氨基甲酰磷酸38核苷酸代谢级临床医学课件39 CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（N-乙酰谷氨酸，乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸反应在线粒体中进行反应在线粒体中进行氨基甲酰磷酸的生成氨基甲酰磷酸的生成复习：尿素合成复习：尿素合成 CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸40复复习习尿尿素素合合成成线粒体线粒体胞胞 液液复习线粒体胞 液41核苷酸代谢级临床医学课件42(2)CTP的合成的合成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(2)CTP的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷43(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(3)dTMP或TMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯F442.2.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-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸PRPP-注意：哺乳类动物，氨基甲酰磷酸合成酶注意：哺乳类动物，氨基甲酰磷酸合成酶II为关健酶。为关健酶。2.从头合成的调节-ATP+CO2+谷氨酰胺氨45（二）（二）嘧啶核苷酸的补救合成途径与嘌呤核嘧啶核苷酸的补救合成途径与嘌呤核苷酸类似苷酸类似嘧啶嘧啶 +PRPP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嘧啶核苷嘧啶核苷 +ATP核苷激酶核苷激酶NMP+ADP1、1、2、（二）嘧啶核苷酸的补救合成途径与嘌呤核苷酸类似嘧啶+P46（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物也是嘧啶、氨（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物也是嘧啶、氨 基酸或叶酸等类似物基酸或叶酸等类似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)（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物也是嘧啶、氨 47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某些改变了核糖结构的核苷类似物48二、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二、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶碱1-磷酸核糖嘧啶核苷酸核苷 49谢谢！谢谢！50