生物化学--核苷酸代谢--课件

第十章第十章核苷酸代谢核苷酸代谢Metabolism of Nucleotides1ppt课件 核苷酸是核酸的基本结构单位。人体内的核苷酸主要由机体细胞自身合成。核苷酸不属于营养必需物质。概 述2ppt课件 食物中的核酸多数与蛋白质组成核蛋白。核蛋白在胃酸的作用下，被分开为核酸和蛋白质两部分，各自进行自己的代谢。核酸在各种核酸酶的作用下被逐步分解，糖和磷酸可被利用。而碱基在肠粘膜细胞内分解后直接排出体外。因此，核酸不是人体的必需营养物。3ppt课件 核酸的消化与吸收核酸的消化与吸收食物核蛋白蛋白质核酸（RNA及DNA）胃酸核苷酸胰核酸酶核苷磷酸胰、肠核苷酸酶碱基戊糖核苷酶4ppt课件 核苷酸的生物学功核苷酸的生物学功用：用：作为核酸合成的原料作为核酸合成的原料体内能量的利用形式体内能量的利用形式参与代谢和生理调节参与代谢和生理调节组成辅酶组成辅酶活化中间代谢物活化中间代谢物5ppt课件第一节第一节 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 NucleotidesMetabolism of Purine Nucleotides 6ppt课件 嘌呤核苷酸的结构：嘌呤核苷酸的结构：GMPAMP7ppt课件一、嘌呤核苷酸的合成一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合存在从头合成和补救合成两种途径成两种途径 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤核苷酸。从头合成途径从头合成途径(de novo(de novo synthesis)synthesis)补救合成途径(salvage pathway)利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸。8ppt课件嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸甲酰基（一碳单位）甘氨酸甲酰基（一碳单位）谷氨酰胺（酰胺基）（一）嘌呤核苷酸的从头合成（一）嘌呤核苷酸的从头合成1.1.从头合成途径从头合成途径9ppt课件 合成过程（1）IMP的合成（2）AMP和GMP的生成10ppt课件（1）IMP的合成在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下11ppt课件 R-5-P+ATP PRPP+AMP PRPP合成酶PRPP的分子结构12ppt课件酰胺转移酶13ppt课件甘氨酰胺核苷酸合成酶14ppt课件转甲酰基酶15ppt课件酰胺转移酶甲酰甘氨咪核苷酸16ppt课件5氨基咪唑核苷酸合成酶17ppt课件羧化酶18ppt课件19ppt课件20ppt课件21ppt课件22ppt课件23ppt课件24ppt课件IMP生成总反应过程脒25ppt课件腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶（2 2）AMPAMP和和GMPGMP的生成的生成26ppt课件AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶27ppt课件 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。成的。肝肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是官，其次是小肠黏膜小肠黏膜和和胸腺胸腺。IMPIMP的合成需的合成需5 5个个ATPATP，6 6个高能磷酸键。个高能磷酸键。AMPAMP或或GMPGMP的合成又需的合成又需1 1个个ATPATP。嘌呤核苷酸从头合成特点：嘌呤核苷酸从头合成特点：28ppt课件2.2.从头合成的调节从头合成的调节PRPP合成酶PRPP酰胺转移酶PRAIMP腺苷酸代琥珀酸AMPADPATPXMPGMPGDPGTPIMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP调节方式：反馈调节和交叉调节R-5-PATP29ppt课件(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 腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adenine phosphoribosyl transferase,APRT)次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase,HGPRT)腺苷激酶(adenosine kinase)参与补救合成的酶30ppt课件1.1.利用嘌呤碱基合成嘌呤核苷酸，参与利用嘌呤碱基合成嘌呤核苷酸，参与的酶主要有两种的酶主要有两种补救合成：细胞利用现成嘌呤碱或嘌呤补救合成：细胞利用现成嘌呤碱或嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救核苷合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成途径。合成途径。腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adenine phosphoribosyl transferase,APRT)次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase,HGPRT)31ppt课件腺嘌呤+PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鸟嘌呤+PRPPHGPRTGMP+PPi32ppt课件2.2.利用嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸，参与的利用嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸，参与的酶主要有酶主要有腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP腺苷激酶33ppt课件嘌呤核苷酸补救合成的生理意义嘌呤核苷酸补救合成的生理意义节约从头合成时的能量和一些氨基酸的消节约从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗；耗；体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。行补救合成。自毁容貌症（Lesch-Nyhan综合征）：次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)缺失34ppt课件（三）（三）体内体内嘌呤核苷酸可以相互转变嘌呤核苷酸可以相互转变IMPAMP腺苷酸代琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶NADPH+H+NADP+NH335ppt课件（四）脱氧核糖核苷酸的生成在二核苷酸（四）脱氧核糖核苷酸的生成在二核苷酸水平进行水平进行在核苷二磷酸水平上进行（N代表A、G、C、U）NDP（核苷二磷酸还原酶）36ppt课件dNDP+ATP 激酶dNTP+ADP二磷酸脱氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷NADP+NADPH+H+核糖核苷酸还原酶，Mg2+还原型硫氧化还原蛋白-(SH)2氧化型硫氧化还原蛋白SS硫氧化还原蛋白还原酶(FAD)脱氧核苷酸的生成37ppt课件 细胞可通过控制核苷酸还原酶细胞可通过控制核苷酸还原酶的活性调节脱氧核苷酸的浓度外。还可的活性调节脱氧核苷酸的浓度外。还可以通过各种三磷酸核苷对还原酶的别构以通过各种三磷酸核苷对还原酶的别构调节作用调节不同脱氧核苷酸生成。调节作用调节不同脱氧核苷酸生成。NDP dNDP 特定NTP 其他NTP+核苷酸还原酶核苷酸还原酶的别构调节作用物 主要促进剂 主要抑制剂 CDP ATP dATP、dGTP、dTTP ADP dGTP dATP、ATP UDP ATP dATP、dGTP GDP dTTP dATP 38ppt课件（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、（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氨基酸或叶酸类似物39ppt课件 6-6-巯基嘌呤巯基嘌呤(6-Mercaptopurine,6-MP)(6-Mercaptopurine,6-MP)次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤(6-MP)40ppt课件 6-MP 6-MP核苷酸是核苷酸是IMPIMP的类似物。的类似物。6-MP6-MP核苷酸补救合成途径HGPRTIMPAMP 和 GMP41ppt课件 氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸(AS)(AS)是是GlnGln的类似物。的类似物。42ppt课件MTX 氨蝶呤氨蝶呤(AP)(AP)和甲氨蝶呤和甲氨蝶呤(MTX)(MTX)43ppt课件44ppt课件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-氨基异咪唑-4-甲酰胺核苷酸(AICAR)5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(FAICAR)IMP次黄嘌呤(H)PRPPPPi=AMP=PRPPPPi腺嘌呤(A)GMP=PRPPPPi 鸟嘌呤(G)6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP氮杂丝氨酸=氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸=MTX=6-MP=MTX45ppt课件二、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补救合成途径46ppt课件AMPIMPGMP腺苷次黄苷鸟苷H2O NH3H2OPiH2ONH31-磷酸核糖NH3 NADP+NADPH+H+Pi H2OH2OPiH2O+O2 H2O2NH3 H2O黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶次黄嘌呤黄嘌呤鸟嘌呤尿酸Pi1-磷酸核糖PiH2O+O2 H2O247ppt课件嘌呤碱的最终代谢产物AMPGMPH（次黄嘌呤）GX（黄嘌呤）黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶 主要部位：肝、肾、小肠48ppt课件 痛风症痛风症正常人血尿酸 0.120.36 mmol/L男性平均 0.27 mmol/L女性平均 0.21 mmol/L 血尿酸 0.48 mmol/L 结晶 组织沉积 痛风(gout)49ppt课件50ppt课件 痛风症的治疗机制别嘌呤醇次黄嘌呤51ppt课件鸟嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤尿酸黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶别嘌呤醇52ppt课件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 Nucleotides53ppt课件 嘧啶核苷酸的结构嘧啶核苷酸的结构54ppt课件一、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嘧啶核苷酸的从头合成比嘌呤核苷酸简单单 合成部位主要是肝细胞胞液先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连。先合成UMP，再转变成CTP和dTMP。特点55ppt课件 嘧啶合成的元素来源氨基甲酰磷酸56ppt课件1.1.从头合成途径从头合成途径（1）UMP的合成2ADP+PiGln+HCO3-氨基甲酰磷酸合成酶II2ATPGlu+氨基甲酰磷酸57ppt课件氨基甲酰磷酸合成酶和 58ppt课件UMPUMP的合成过程的合成过程59ppt课件（2）CTP的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶GlnATPGluADP+Pi60ppt课件 脱氧嘧啶核苷酸的合成：脱氧嘧啶核苷酸的合成：磷酸酶磷酸酶CTPCTPCDPCDPH H2 2O PiO Pi核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶dCDPdCDPNADPH+HNADPH+H+NADP NADP+H+H2 2O ON N5 5,N,N1010-CH-CH2 2-FH-FH4 4FHFH2 2dTMPdTMP胸苷酸合酶胸苷酸合酶dUMPdUMPH H2 2O ONHNH3 3脱氨酶脱氨酶dCMPdCMPH H2 2O OPiPi磷酸酶磷酸酶核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶dCTPdCTPATP ADPATP ADPUDPUDPdUDPdUDP磷酸酶磷酸酶核糖核苷核糖核苷酸还原酶酸还原酶核苷单磷酸激酶核苷单磷酸激酶dTDPdTDP合成合成DNADNAdTTP核苷二磷核苷二磷酸激酶酸激酶61ppt课件-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-从头合成的调节从头合成的调节哺乳动物细菌62ppt课件（二）嘧啶核苷酸的补救合成途径（二）嘧啶核苷酸的补救合成途径与嘌呤核与嘌呤核苷酸类似苷酸类似嘧啶+PRPP磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶TMP+ADP63ppt课件(三三)嘧啶核苷酸的抗代谢物嘧啶核苷酸的抗代谢物也是嘧啶、氨基也是嘧啶、氨基酸或叶酸等的类似物酸或叶酸等的类似物 嘧啶类似物胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶(5-FU)64ppt课件5-FU5-FdUMP5-FUTPdUMPdTMP合成RNA破坏 RNA的结构65ppt课件 氨基酸类似物氨基酸类似物如氮杂丝氨酸抑制如氮杂丝氨酸抑制CTPCTP的合成。的合成。叶酸类似物如甲氨喋呤抑制dTMP的合成。66ppt课件 核苷类似物67ppt课件UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP氮杂丝氨酸阿糖胞苷甲氨碟呤5-氟尿嘧啶68ppt课件二、嘧啶核苷酸的分解代谢二、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶碱1-磷酸核糖嘧啶核苷酸核苷 核苷酸酶PPi核苷磷酸化酶69ppt课件胞嘧啶NH3尿嘧啶二氢尿嘧啶 H2OCO2+NH3-丙氨酸胸腺嘧啶-脲基异丁酸-氨基异丁酸H2O丙二酸单酰CoA乙酰CoATCA循环肝尿素甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰CoATCA循环糖异生70ppt课件