生物化学及分子生物学(人卫第九版)-09核苷酸代谢.ppt

,作者 : 王大勇 王曦迪,单位 : 哈尔滨医科大学,第九章,核苷酸代谢 Metabolism of Nucleotides,第一节 核苷酸代谢概述,第二节 嘌呤核苷酸的合成与分解代谢,第三节 嘧啶核苷酸的合成与分解代谢,重点难点,1.核苷酸的生物学功能 2.嘌呤核苷酸从头合成的概念、部位、主要阶段及元素来源 3.嘌呤核苷酸分解代谢产物 4.补救合成意义 5.嘧啶核苷酸从头合成的概念、部位及元素来源,1.嘧啶核苷酸的补救合成及嘧啶核苷酸分解代谢产物 2.嘌呤核苷酸从头合成调节及嘧啶核苷酸从头合成调节 3.嘌呤核苷酸的抗代谢物及嘧啶核苷酸的抗代谢物,1.核酸酶及分类 2.嘌呤核苷酸的相互转变,核苷酸代谢概述 Overview of Nucleotide Metabolism,第一节,作为核酸合成的原料 体内能量利用形式 参与代谢和生理调节 组成辅酶 活化中间代谢,一、核苷酸的生物学功能,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）,生物化学与分子生物学（第9版）,核酸酶：是指所有可以水解核酸的酶。,（一）核酸酶,二、核苷酸可由核酸酶水解核酸生成,依据底物不同分类 DNA酶(deoxyribonuclease, DNase)：专一降解DNA的酶。 RNA酶 (ribonuclease, RNase)：专一降解RNA的酶。 依据对底物作用方式不同 核酸内切酶：在DNA或RNA分子内部切断磷酸二酯键 。 核酸外切酶：水解核酸分子链末端的磷酸二酯键，有53或35核酸外切酶。,生物化学与分子生物学（第9版）,核酸外切酶分类,核酸内切酶及外切酶作用位点示意图,53核酸外切酶： 从5端切除核苷酸的称为53核酸外切酶 35核酸外切酶： 从3端切除核苷酸的称为35核酸外切酶,生物化学与分子生物学（第9版）,核酸酶的功能,参与DNA的合成、修复以及RNA的剪接 清除多余的、结构和功能异常的核酸，以及外源性核酸 降解食物中的核酸 体外重组DNA技术中的重要工具酶,生物化学与分子生物学（第9版）,(二)核酸的消化吸收,生物化学与分子生物学（第9版）,三、核苷酸的代谢包括合成和分解代谢,核苷酸的合成代谢 核苷酸的分解代谢,生物化学与分子生物学（第9版）,嘌呤核苷酸的合成与分解代谢,第二节,Synthesis and Degradation of Purine Nucleotides,嘌呤核苷酸的结构,GMP,AMP,生物化学与分子生物学（第9版）,从头合成途径（De novo synthesis） 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，称为从头合成途径。,一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两条途径,补救合成途径（salvage pathway） 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，称为补救合成途径。,生物化学与分子生物学（第9版）,1. 从头合成途径,（一）嘌呤核苷酸的从头合成,除某些细菌外，几乎所有生物体都能合成嘌呤碱,哺乳动物从头合成部位：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、骨髓则只能进行补救合成,生物化学与分子生物学（第9版）,嘌呤碱合成的元素来源,生物化学与分子生物学（第9版）,嘌呤核苷酸合成过程,生物化学与分子生物学（第9版）,R-5-P,PP-1-R-5-P,PRPP合成酶,H2N-1-R-5-P,酰胺转移酶,ATP,AMP,Gln,Glu,核糖-5-磷酸,磷酸核糖焦磷酸，PRPP,5-磷酸核糖胺,PRA,H2C-NH2 O=C-OH,GAR合成酶,ATP Mg2+,甘氨酰胺核苷酸，GAR,转甲酰基酶,N10-甲酰FH4,FH4,甲酰甘氨酰胺核苷酸，FGAR,Gln,Glu,ATP,Mg2+,R-5-P,NH,甲酰甘氨脒核苷酸，FGAM,1,2,3,4,5,第一阶段：IMP的生成,R-5-P,NH,生物化学与分子生物学（第9版）,NH,CHO,甲酰甘氨脒核苷酸，FGAM,AIR合成酶,ATP,Mg2+,K+,H2O,5-氨基咪唑核苷酸，AIR,羧化酶,5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸，CAIR,合成酶,N-琥珀酰-5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸，SAICAR,CO2,Asp,ATP,Mg2+,延胡索酸,5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸，AICAR,R-5-P,N,C C,CH,H2N,N,C,O,H2N,5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸，FAICAR,IMP合酶,6,8,9,次黄嘌呤核苷酸, IMP,第二阶段：由IMP生成AMP和GMP,生物化学与分子生物学（第9版）,嘌呤核苷酸从头合成特点,嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的 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。,生物化学与分子生物学（第9版）,2. 从头合成的调节,调节方式：反馈调节和交叉调节,PRPP,PRA,GTP,+,+,生物化学与分子生物学（第9版）,（二）嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式,参与补救合成的酶,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),生物化学与分子生物学（第9版）,补救合成过程,生物化学与分子生物学（第9版）,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。,1,2,生物化学与分子生物学（第9版）,（三）体内嘌呤核苷酸可以相互转变,生物化学与分子生物学（第9版）,（四）脱氧核苷酸的生成在二磷酸核苷水平进行,N代表A、G、U、C等碱基,核糖核酸还原酶,NADPH+H+,NADP+H2O,H,NDP,dNDP,生物化学与分子生物学（第9版）,脱氧核苷二磷酸的生成,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，Mg2+,还原型硫氧化还原蛋白-(SH)2,氧化型硫氧化还原蛋白,硫氧化还原蛋白还原酶(FAD),脱氧核苷三磷酸的生成,生物化学与分子生物学（第9版）,（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,6-巯基嘌呤的结构,嘌呤核苷酸抗代谢物,常见的嘌呤核苷酸抗代谢物,生物化学与分子生物学（第9版）,嘌呤核苷酸抗代谢物的作用,生物化学与分子生物学（第9版）,二、嘌呤核苷酸的分解代谢终产物是尿酸,核苷酸,核苷,核苷酸酶,Pi,核苷磷酸化酶,碱基,1-磷酸核糖,核苷酸的分解,生物化学与分子生物学（第9版）,嘌呤核苷酸的分解代谢,AMP,GMP,H （次黄嘌呤）,G,X （黄嘌呤）,黄嘌呤氧化酶,尿酸,黄嘌呤氧化酶,生物化学与分子生物学（第9版）,痛风症的治疗机制,次黄嘌呤,别嘌呤醇,次黄嘌呤及别嘌呤醇分子式,别嘌呤醇抑制尿酸生成,表示抑制,生物化学与分子生物学（第9版）,嘧啶核苷酸的合成与分解代谢,第三节,Synthesis and Degradation of Pyrimidine Nucleotides,嘧啶核苷酸的结构,生物化学与分子生物学（第9版）,UMP,CMP,dTMP,、嘧啶核苷酸的合成也有从头合成与补救合成两条途径,(一)嘧啶核苷酸的从头合成比嘌呤核苷酸简单,合成部位,主要是肝细胞胞液,合成原料,谷氨酰胺、CO2和天冬氨酸,生物化学与分子生物学（第9版）,嘧啶合成的元素来源,谷氨酰胺,CO2,生物化学与分子生物学（第9版）,氨基甲酰磷酸的合成,生物化学与分子生物学（第9版）,两种氨基甲酰磷酸合成酶（CPS）的区别,CPS-I 和CPS-II区别,生物化学与分子生物学（第9版）,尿嘧啶核苷酸的合成过程,CO2+ 谷氨酰胺,+,氨基甲酰磷酸,氨甲酰天冬氨酸,二氢乳清酸,乳清酸,乳清酸核苷酸OMP,脱羧酶,生物化学与分子生物学（第9版）,胞嘧啶核苷酸的合成,UDP,UTP,UMP,CTP,生物化学与分子生物学（第9版）,dTMP或TMP的生成,dUMP,dTMP,dUMP,脱氧胸苷一磷酸,生物化学与分子生物学（第9版）,2. 从头合成的调节,表示抑制,生物化学与分子生物学（第9版）,（二）嘧啶核苷酸的补救合成途径与嘌呤核苷酸类似,嘧啶 + PRPP,磷酸嘧啶核苷 + PPi,尿嘧啶核苷 + ATP,UMP +ADP,胸腺嘧啶核苷 + ATP,TMP +ADP,生物化学与分子生物学（第9版）,（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物也是嘧啶、氨基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),生物化学与分子生物学（第9