第10章核苷酸

,*,第 十 章,核 苷 酸 代 谢,Metabolism of Nucleotides,核酸的消化与吸收,概 述,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,核苷酸的生物功用,作为核酸合成的原料,体内能量的利用形式,参与代谢和生理调节,组成辅酶,活化中间代谢物,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸,(NAD,+,),AMP,第一节 嘌呤核苷酸的代谢,Metabolism of,Purine,Nucleotides,嘌呤核苷酸的结构,GMP,AMP,一、嘌呤核苷酸的合成代谢,从头合成途径,(,de novo synthesis pathway,),补救合成途径,(,salvage synthesis pathway,),嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。,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,脑、骨髓,则无法进行此合成途径。,（一）嘌呤核苷酸的从头合成,定义,合成部位,嘌呤碱合成的元素来源,CO,2,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）,过程,1.IMP,的合成,2.AMP,和,GMP,的生成,R-5-P,（,5-,磷酸核糖）,ATP,AMP,PRPP,合成酶,PRPP,（,磷酸核糖焦磷酸）,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,IMP,AMP,GMP,H,2,N-1-R-5,-P,（5,-,磷酸核糖胺）,谷氨酰胺,谷氨酸,酰胺转移酶,1.IMP,的合成过程,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,、,AMP,和,GMP,的生成,目 录,AMP,ADP,ATP,ADP,ATP,激酶,ADP,ATP,激酶,GMP,GDP,GTP,ADP,ATP,激酶,ADP,ATP,激酶,嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。,IMP,的合成需,ATP，AMP,或,GMP,的合成又需1个,ATP。,嘌呤核苷酸从头合成,特点,从头合成的调节,R-5-P,ATP,PRPP,合成酶,PRPP,酰胺转移酶,PRA,IMP,腺苷酸代,琥珀酸,AMP,ADP,ATP,XMP,GMP,GDP,GTP,+,+,_,_,_,_,_,IMP,腺苷酸代,琥珀酸,XMP,AMP,ADP,ATP,GMP,GDP,GTP,ATP,GTP,_,_,+,+,调节方式：,反馈调节,和,交叉调节,目 录,利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。,（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径,定义,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,腺嘌呤+,PRPP,AMP,+,PPi,APRT,次黄嘌呤+,PRPP,IMP,+,PPi,HGPRT,鸟嘌呤+,PRPP,HGPRT,GMP,+,PPi,合成过程,腺嘌呤核苷,腺苷激酶,ATP,ADP,AMP,补救合成的生理意义,补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。,体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。,（三）嘌呤核苷酸的相互转变,IMP,AMP,腺苷酸代,琥珀酸,XMP,GMP,NH,3,腺苷酸脱氨酶,鸟苷酸还原酶,NADPH+H,+,NADP,+,NH,3,（四）脱氧核糖核苷酸的生成,在核苷二磷酸水平上进行,（,N,代表,A、G、U、C,等碱基）,dNDP,+,ATP,激酶,dNTP,+,ADP,二磷酸脱氧核苷,NDP,dNDP,二磷酸核糖核苷,NADP,+,NADPH+H,+,核糖核苷酸还原酶，,Mg,2+,还原型硫氧化还原蛋白,-(SH),2,氧化型硫氧化还原蛋白,S,S,硫氧化还原蛋白还原酶,（,FAD,）,脱氧核苷酸的生成,（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物,嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸等的类似物。,嘌呤类似物,氨基酸类似物,叶酸类似物,6-巯基嘌呤,6-巯基鸟嘌呤,8-氮杂鸟嘌呤等,氮杂丝氨酸,等,氨蝶呤,甲氨蝶呤,等,次黄嘌呤,(H),6-巯基嘌呤,(6,-MP),6-巯基嘌呤,的结构,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）,PRPP,PPi,=,AMP,=,PRPP,PPi,=,腺嘌呤（,A）,GMP,=,=,PRPP,PPi,鸟嘌呤(,G),6-,MP,6-,MP,6-,MP,6-,MP,6-,MP,6-,MP,氮杂丝氨酸,氮杂丝氨酸,氮杂丝氨酸,MTX,MTX,目 录,二、嘌呤核苷酸的分解代谢,核苷酸,核苷,核苷酸酶,Pi,核苷磷酸化酶,碱基,1-磷酸核糖,嘌呤碱的最终,代谢产物,AMP,GMP,H,（次黄嘌呤）,G,X,（黄嘌呤）,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤氧化酶,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,黄嘌呤氧化酶,别嘌呤醇,别嘌呤醇作用机制,抑制黄嘌呤氧化酶，抑制尿酸的生成。,别嘌呤与,PRPP,反应生成别嘌呤核苷酸：减少,PRPP,含量；反馈抑制嘌呤核苷酸从头合成的酶。,第二节嘧啶核苷酸的代谢,Metabolism of,Pyrimidine,Nucleotides,嘧啶核苷酸的结构,从头合成途径,补救合成途径,一、嘧啶核苷酸的合成代谢,（一）嘧啶核苷酸的从头合成,主要是肝细胞胞液,嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。,定义,合成部位,嘧啶合成的元素来源,氨基甲,酰磷酸,天冬氨酸,合成过程,1.,尿嘧啶核苷酸的合成,谷氨酰胺+,HCO,3,-,氨基甲酰磷酸合成酶,II,2,ATP,2,ADP+Pi,谷氨酸+,氨基甲酰磷酸,2.,胞嘧啶核苷酸的合成,ATP,ADP,尿苷酸激酶,UDP,二磷酸核苷激酶,ATP,ADP,UTP,CTP,合成酶,谷氨酰胺,ATP,谷氨酸,ADP+Pi,3.,dTMP,或,TMP,的生成,TMP,合酶,N,5,N,10,-,甲烯,FH,4,FH,2,FH,2,还原酶,FH,4,NADP,+,NADPH+H,+,dUMP,脱氧胸苷一磷酸,dTMP,UDP,dUDP,CTP,CDP,dCDP,dCMP,从头合成的调节,-,-,-,ATP+CO,2,+,谷氨酰胺,氨基甲酰磷酸,UMP,氨甲酰天冬氨酸,UTP,CTP,天冬氨酸,嘌呤核苷酸,ATP+5-,磷酸核糖,嘧啶核苷酸,PRPP,-,（二）嘧啶核苷酸的补救合成,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,+,ADP,（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物,嘧啶类似物,胸腺嘧啶,(T),5-氟尿嘧啶(5-,FU),5-Fu,作用机制：,5-Fu,一磷酸脱氧氟尿嘧啶核苷（,FdUMP,）：抑制胸苷酸合酶，阻断,dTMP,合成,三磷酸氟尿嘧啶核苷（,FUTP),：以,FUMP,形式掺入,RNA,分子，破坏,RNA,的结构和功能。,某些改变了核糖结构的核苷类似物,UMP,UTP,CTP,CDP,dCDP,UDP,dUDP,dUMP,dTMP,氮杂丝氨酸,阿糖胞苷,甲,氨蝶呤,氮杂丝氨酸,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,胞嘧啶,NH,3,尿嘧啶,二氢尿嘧啶,H,2,O,CO,2,+NH,3,-丙氨酸,胸腺嘧啶,-脲基异丁酸,-氨基异丁酸,H,2,O,丙二酸单酰,CoA,乙酰,CoA,TAC,肝,尿素,甲基丙二酸单酰,CoA,琥珀酰,CoA,TAC,糖异生,