生物化学核苷酸代谢习题ppt课件

第十章,核苷酸代谢,MetabolismofNucleotides,1,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。因此，与氨基酸不同，核苷酸不属于营养必需物质。,2,核酸的消化与吸收,3,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,AMP,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+),4,5,核苷酸的两种合成途径从头合成途径：指机体利用小分子化合物及一碳单位等物质，经一系列酶促反应合成核苷酸的过程。补救合成途径：指机体利用已有碱基或核苷合成核苷酸的过程。,6,第一节嘌呤核苷酸的合成与分解代谢,MetabolismofPurineNucleotides,7,嘌呤核苷酸的结构,GMP,AMP,8,一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两种途径,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(denovosynthesis),补救合成途径(salvagepathway),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。,9,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,哺乳动物合成部位,1、从头合成途径除某些细菌外，几乎所有生物体都能合成嘌呤碱。,10,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）,11,合成过程,IMP的合成,AMP和GMP的生成,12,R-5-P（5-磷酸核糖）,PP-1-R-5-P（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,H2N-1-R-5-P（5-磷酸核糖胺）,13,IMP的合成过程,磷酸核糖酰胺转移酶GAR合成酶转甲酰基酶FGAM合成酶AIR合成酶,14,15,IMP生成总反应过程,16,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,AMP和GMP的生成,17,18,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。,嘌呤核苷酸从头合成特点,19,2.从头合成的调节,PRPP,PRA,GTP,+,+,调节方式：反馈调节和交叉调节,20,嘌呤核苷酸从头合成途径,合成要点：1.合成原料：谷氨酰胺、甘氨酸、CO2、天冬氨酸、一碳单位和5-磷酸核糖2.合成的组织器官：肝（主要）、小肠和胸腺3.合成的细胞内部位：细胞液（反应所有酶均在胞液中）4.关键反应的酶：磷酸核糖焦磷酸激酶和酰胺转移酶5.首先合成次黄嘌呤核苷酸（IMP），是在5-磷酸核糖-1-焦磷酸的基础上逐步合成的,21,（二）嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式,1.腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)2.次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)3.腺苷激酶(adenosinekinase),参与补救合成的酶,22,合成过程,23,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。,24,自毁容貌综合征(Lesch-Nyhansyndrome,LNS),遗传方式：X连锁隐性遗传缺乏的酶：次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶（HGPRT）基因定位：Xq26-q27临床表现：高尿酸血症和高尿酸尿症，痛风性关节炎，智力迟钝，大脑瘫痪，舞蹈样动作，自残行为,25,（三）嘌呤核苷酸的相互转变,26,（四）脱氧核糖核苷酸的生成,27,二磷酸脱氧核苷,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),28,核苷酸还原酶是一种别构酶，包括两个亚基，只有两个亚基结合时才具有酶活性。在DNA合成旺盛、分裂速度较快的细胞中，核苷酸还原酶体系活性较强。细胞除了控制核苷酸还原酶的活性以调节脱氧核苷酸的浓度之外，还可以通过各种三磷酸核苷对还原酶的别构作用来调节不同脱氧核苷酸生成，使合成DNA的4种脱氧核苷酸控制在适当的比例。,29,核苷酸还原酶的别构调节,30,（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。,31,次黄嘌呤(H),6-巯基嘌呤(6-MP),6-巯基嘌呤的结构,32,33,二、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,34,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,35,痛风（GOUT）,痛风患者：血中尿素8mg/100ml多见于成年男性痛风原因：高嘌呤饮食、体内核酸分解增强、肾脏疾病表现：尿酸盐晶体沉积造成损害病因：未完全清楚，可能由于HGPRT活性降低，限制了嘌呤核苷酸的补救合成，从而有利于尿酸的生成。,36,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,37,第二节嘧啶核苷酸的合成与分解代谢,MetabolismofPyrimidineNucleotides,38,嘧啶核苷酸的结构,39,一、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,40,嘧啶合成的元素来源,41,嘧啶核苷酸合成的基本过程,天冬氨酸谷氨酰胺CO2,嘧啶环,PRPP,UMP,CTPdTMP,先合成嘧啶环，再与PRPP作用生成UMP，再生成CTP和dTMP,42,合成过程,1.尿嘧啶核苷酸的合成,43,鸟氨酸循环,线粒体,胞液,44,45,嘧啶合成的限速酶,生成嘧啶环,46,UDP,UTP,2.CTP的合成,胞苷酸则由尿苷酸在三磷酸的水平上转变而来。,47,dUMP,脱氧胸苷一磷酸dTMP,3.dTMP的合成,dTMP是由dUMP在一磷酸的水平上经甲基化而生成,48,从头合成的调节,ATP+CO2+谷氨酰胺,氨基甲酰磷酸,UMP,氨基甲酸天冬氨酸,UTP,CTP,天冬氨酸,嘌呤核苷酸,ATP+5-磷酸核糖,嘧啶核苷酸,PRPP,氨甲酰磷酸合成酶,天冬氨酸氨基甲酰基转移酶,49,嘧啶核苷酸从头合成,1.合成原料：谷氨酰胺、CO2、天冬氨酸和5-磷酸核糖2.合成的组织器官：主要是肝3.合成的细胞内部位：细胞液和线粒体（酶系大多在胞液内，但个别酶如二氢乳清酸脱氢酶位于线粒体内）4.主要的调节酶：氨基甲酸磷酸合成酶、天冬氨酸氨基甲酰基转移酶5.步骤：首先合成尿苷一磷酸（UMP），再由UMP出发合成其它的嘧啶核苷酸。,50,（二）嘧啶核苷酸的补救合成,51,（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物,抗代谢物：某些物质在结构上与氨基酸、叶酸、碱基或核苷类似，它们能够竞争性地抑制或干扰核苷酸合成代谢的某些步骤，这些物质统称为核苷酸抗代谢物，通常具有抗肿瘤的作用。,52,（1）嘧啶类似物,胸腺嘧啶(T),5-氟尿嘧啶(5-FU),53,dUMPdTMP,dTMP合成酶,5-FU5-FdUMP,(-),5-FU的抑制作用,一磷酸脱氧核糖氟尿嘧啶核苷,54,（2）某些改变了核糖结构的核苷类似物,55,CDPdCDPdCTP,Ara-C,(-),核苷类似物阿糖胞苷(Ara-C),脱氧胞苷还原酶,56,dUMPdTMP,N5,N10-CH2-FH4FH2,FH2还原酶,氨基喋呤（叶酸类似物）,(-),（3）氨基酸类似物、叶酸类似物（eg.氮杂丝氨酸，氨甲喋呤）,57,氮杂丝氨酸,阿糖胞苷,氨甲碟呤,5-氟尿嘧啶,嘧啶核苷酸的抗代谢药物,58,59,60,61,二、嘧啶核苷酸的分解代谢,62,胞嘧啶,NH3,尿嘧啶,二氢尿嘧啶,H2O,CO2+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CoA,TCA途径,肝,尿素,琥珀酰CoA,TCA途径,糖异生,63,1、嘌呤碱在体内分解的终产物是A氨、二氧化碳和有机酸B黄嘌呤C别嘌呤醇D次黄嘌呤E尿酸2、男、50岁、近2年来出现关节炎症状和尿路结石，进食肉类食物时，病情加重。该患者发生的疾病与下列哪种代谢途径有关A脂代谢B糖代谢C嘌呤核苷酸代谢D氨基酸代谢E核苷酸代谢,64,3、与抗代谢药物5-FU化学结构相似的物质A腺嘌呤B鸟嘌呤C胸腺嘌呤D尿嘧啶E胞嘧啶4、嘌呤从头合成的氨基酸有A鸟氨酸B谷氨酸C天冬酰胺D天冬氨酸E丙氨酸,