核苷酸de代谢ppt课件

1、第第8章章核苷酸代谢核苷酸代谢Metabolism of Nucleotides(一掌握嘌呤核苷酸从头合成途径的概念、元素一掌握嘌呤核苷酸从头合成途径的概念、元素来源、原料、重要中间产物和关键酶。来源、原料、重要中间产物和关键酶。(二掌握脱氧核苷酸的生成。二掌握脱氧核苷酸的生成。(三掌握嘌呤核苷酸分解代谢终产物；三掌握嘌呤核苷酸分解代谢终产物；(四掌握嘧啶核苷酸从头合成途径的概念、元素四掌握嘧啶核苷酸从头合成途径的概念、元素来源、原料、重要中间产物和关键酶。掌握脱氧胸来源、原料、重要中间产物和关键酶。掌握脱氧胸腺嘧啶核苷酸的生成。腺嘧啶核苷酸的生成。(五熟习嘧啶核苷酸分解代谢的终产物。五熟习嘧

2、啶核苷酸分解代谢的终产物。 核苷酸是核酸的根本构造单位。核苷酸是核酸的根本构造单位。 人体内的核苷酸主要由机体细胞本身合成。人体内的核苷酸主要由机体细胞本身合成。因此，与氨基酸不同，核苷酸不属于营养必因此，与氨基酸不同，核苷酸不属于营养必需物质。需物质。概述概述n 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n 核苷酸的生物功用核苷酸的生物功用 作为核酸合成的原料作为核酸合成的原料 体内能量的利用方式体内能量的利用方式 参与代谢和生理调理参

3、与代谢和生理调理 组成辅酶组成辅酶 活化中间代谢物活化中间代谢物AMP尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)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嘌呤嘌呤(purine) NNNHN123456789NNNHNNH2腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)NNHNHNNH2O鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine, G)n嘌呤核苷酸的构造嘌呤核苷酸的构造GMPAMP一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两种途径补救合成两种途径 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经

4、过简利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反响过程，合成嘌呤核苷酸。单的反响过程，合成嘌呤核苷酸。n 从头合成途径从头合成途径(de novo synthesis)(de novo synthesis)n 补救合成途径补救合成途径(salvage pathway)(salvage pathway)利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料，经过一系列酶促反响，合等简单物质为原料，经过一系列酶促反响，合成嘌呤核苷酸。成嘌呤核苷酸。 肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，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、骨髓那么无法进展其次

5、是小肠和胸腺，而脑、骨髓那么无法进展此合成途径。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、从头合成途径除某些细菌外，几乎一切生物体、从头合成途径除某些细菌外，几乎一切生物体都能合成嘌呤碱。都能合成嘌呤碱。 n 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【记忆】【记忆】“竹竿竹竿Gly在中央，在中央，“谷子谷子(Gln)下面长，下面长，二氧化碳二氧化碳“天天(Asp)上飘，甲酰立两旁上飘，甲酰立两旁n 合成过程合成过程 次黄

6、嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸 (inosine monophosphate, IMP)的合成的合成 AMP和和GMP的生成的生成R-5-P5-磷酸核糖磷酸核糖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渐参与下天冬氨酸的逐渐参与下IMP AMP GMPH2N-1-R-5-P5-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 IMP的合成过程的合成过程 磷酸核糖酰胺转移酶磷酸核糖酰胺转移酶 GAR合成酶合成酶 转甲酰基酶转甲酰基酶 FGAM合成酶合成酶

7、 AIR合成酶合成酶N10-CHOFH4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 AMP和和GMP的生成的生成AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶n 嘌呤核苷酸从头合成特点嘌呤核苷酸从头合成特点n嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐渐合成的。嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐渐合成的。n先合成先合成 IMP，再转变成，再转变成 AMP或或GMP。nPRPP是是5-磷酸核糖的活性供体。磷酸核糖的活性供体。nIMP的合成需的合成需5个个ATP，6个高

8、能磷酸键。个高能磷酸键。AMP 或或GMP的合成又需的合成又需1个个ATP。n关键酶：关键酶：PRPP合成酶、酰胺转移酶合成酶、酰胺转移酶PRPP合成酶合成酶5-磷酸核糖磷酸核糖+-IMPAMP、ADPGMP、GDP调理方式：反响调理和交叉调理调理方式：反响调理和交叉调理PRPP酰胺转移酶酰胺转移酶+PRPP-IMPAMPGMP腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶+GTP-AMPIMP脱氢酶脱氢酶GMP合成酶合成酶GMP-ATP+2 2、从头合成的调理、从头合成的调理R-5-PATPPRPP合成酶合成酶PRPP酰胺转移酶酰胺转移酶PRAIMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸AMP ADPATP

9、XMPGMPGDP GTP+_IMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP_+调理方式：反响调理和交叉调理调理方式：反响调理和交叉调理l既满足需求，又不致于浪费。既满足需求，又不致于浪费。l维持维持ATP与与GTP浓度的平衡。浓度的平衡。调理的意义调理的意义( (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腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adenine phosphoribosyl transferase, APRT)(adenine phosphoribosyl transferase, APRT)次黄嘌呤次黄嘌

10、呤- -鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine- (hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT)guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT)腺苷激酶腺苷激酶(adenosine kinase)(adenosine kinase)n 参与补救合成的酶参与补救合成的酶腺嘌呤腺嘌呤 + PRPPAMP + PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤 + PRPPIMP + PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤 + PRPPHGPRTGMP + PPin 合成过程合成过程腺嘌呤核苷腺嘌呤

11、核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMPn 补救合成的生理意义补救合成的生理意义 补救合成节省从头合成时的能量和补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的耗费。一些氨基酸的耗费。 体内某些组织器官，如脑、骨髓等体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进展补救合成。只能进展补救合成。自毁容貌症自毁容貌症 ( (莱莱- -尼综合症尼综合症) )病因：次黄嘌呤病因：次黄嘌呤- -鸟嘌呤磷酸鸟嘌呤磷酸核糖转移酶基因缺陷，属核糖转移酶基因缺陷，属X-X-连锁隐性遗传仅发现于男性。连锁隐性遗传仅发现于男性。发病率为发病率为1/301/30万。万。 体征：患儿出生正常，体征：患儿出生正常，8 8个月个月到到1 1岁

12、时出现肌张力妨碍，舞岁时出现肌张力妨碍，舞蹈症。患儿蹈症。患儿2-32-3岁开场强迫性岁开场强迫性地吸本人的手指，嘴唇和口地吸本人的手指，嘴唇和口腔粘膜，并损害他人，必需腔粘膜，并损害他人，必需捆绑其双手或拔掉牙齿可活捆绑其双手或拔掉牙齿可活到到2020岁。岁。三嘌呤核苷酸的相互转变三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复原酶鸟苷酸复原酶NADPH+H+ NADP+NH3四脱氧核糖核苷酸的生成四脱氧核糖核苷酸的生成在核苷二磷酸程度上进展在核苷二磷酸程度上进展N代表代表A、G、U、C等碱基等碱基dNDP + ATP 激酶激酶

13、dNTP + ADP二磷酸脱氧核苷二磷酸脱氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷二磷酸核糖核苷NADP+NADPH + H+核糖核苷酸复原酶，核糖核苷酸复原酶，Mg2+复原型硫氧化复原型硫氧化复原蛋白复原蛋白-(SH)2氧化型硫氧氧化型硫氧化复原蛋白化复原蛋白SS硫氧化复原蛋白复原酶硫氧化复原蛋白复原酶(FAD) 嘌呤核苷酸抗代谢物主要是一些嘌呤、氨嘌呤核苷酸抗代谢物主要是一些嘌呤、氨基酸或叶酸等的类似物基酸或叶酸等的类似物 采用竞争性抑制或采用竞争性抑制或“以假乱真等方式抑制以假乱真等方式抑制合成代谢中的酶，从而干扰和阻断核苷酸的合合成代谢中的酶，从而干扰和阻断核苷酸的合成成, 从而进一步阻止核

14、酸以及蛋白质的生物合从而进一步阻止核酸以及蛋白质的生物合成成. 由于肿瘤的核酸与蛋白质代谢旺盛由于肿瘤的核酸与蛋白质代谢旺盛, 因此因此抗代谢物可用于肿瘤的化疗抗代谢物可用于肿瘤的化疗( (五五) ) 嘌呤核苷酸的抗代谢物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。或叶酸等的类似物。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氮杂丝氨酸等等氨蝶呤氨蝶呤氨甲蝶呤氨甲蝶呤等等次黄嘌呤次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤巯

15、基嘌呤(6-MP) 6-巯基嘌呤的构造巯基嘌呤的构造n6-MP 6-MP 转变为转变为 6-MP6-MP核苷酸核苷酸 ，可以抑制，可以抑制IMPIMP转变为转变为AMPAMP或或GMPGMP，从而干扰嘌呤核苷酸的合成。，从而干扰嘌呤核苷酸的合成。n6-MP6-MP还可以直接竞争性抑制还可以直接竞争性抑制HGPRTHGPRT，使，使PRPPPRPP的磷的磷酸核糖不能向酸核糖不能向G G、I I、A A转移，阻止了补救合成。转移，阻止了补救合成。n6-MP6-MP构造与构造与IMPIMP类似，反响抑制类似，反响抑制PRPPPRPP酰胺转移酶干酰胺转移酶干扰磷酸核糖胺的构成，阻断嘌呤核苷酸的从头合成

16、。扰磷酸核糖胺的构成，阻断嘌呤核苷酸的从头合成。 6-MP6-MP核苷酸核苷酸从头合成途径从头合成途径补救合成途径补救合成途径HGPRTPRPP酰胺转移酶酰胺转移酶IMPAMP 和和 GMP- - - - - -n6-MP 核苷酸是核苷酸是 IMP的类似物的类似物氨基酸类似物：氨基酸类似物：n氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸 (AS) 是是 Gln的类似物的类似物.甲酰甘氨酰甲酰甘氨酰胺核苷酸胺核苷酸FGARPRPP谷氨酰胺谷氨酰胺Gln=PRA甘氨酰胺甘氨酰胺核苷酸核苷酸GAR=甲酰甘氨甲酰甘氨脒核苷酸脒核苷酸FGAM5-氨基异咪唑氨基异咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸AICAR=5-甲酰胺基咪唑甲酰

17、胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸FAICARIMP次黄嘌呤次黄嘌呤HPRPPPPi=AMP=PRPPPPi=腺嘌呤腺嘌呤AGMP=PRPPPPi鸟嘌呤鸟嘌呤(G)氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸叶酸类似物：叶酸类似物：n氨蝶呤氨蝶呤 (AP)和甲氨蝶呤和甲氨蝶呤 (MTX)FH2FH4FH2 还原酶叶酸NADPH + H+NADP+NADPH + H+NADP+AP 或 MTX- - -FH2 还原酶甲酰甘氨酰甲酰甘氨酰胺核苷酸胺核苷酸FGARPRPP谷氨酰胺谷氨酰胺Gln=PRA甘氨酰胺甘氨酰胺核苷酸核苷酸GAR=甲酰甘氨甲酰甘氨脒核苷酸脒核苷酸FGAM5-

18、氨基异咪唑氨基异咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸AICAR=5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸FAICARIMP次黄嘌呤次黄嘌呤HPRPPPPi=AMP=PRPPPPi=腺嘌呤腺嘌呤AGMP=PRPPPPi鸟嘌呤鸟嘌呤(G)MTXMTX目目 录录甲酰甘氨酰甲酰甘氨酰胺核苷酸胺核苷酸FGARPRPP谷氨酰胺谷氨酰胺Gln=PRA甘氨酰胺甘氨酰胺核苷酸核苷酸GAR=甲酰甘氨甲酰甘氨脒核苷酸脒核苷酸FGAM5-氨基异咪唑氨基异咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸AICAR=5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸FAICARIMP次黄嘌呤次黄嘌呤HPRPPP

19、Pi=AMP=PRPPPPi=腺嘌呤腺嘌呤AGMP=PRPPPPi鸟嘌呤鸟嘌呤(G)6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸MTXMTX二、嘌呤核苷酸的分解代谢二、嘌呤核苷酸的分解代谢核苷酸核苷酸核苷核苷核苷酸酶核苷酸酶Pi Pi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶碱基碱基1- 1-磷酸核糖磷酸核糖嘌呤碱的最终嘌呤碱的最终代谢产物代谢产物AMPGMPH次黄嘌呤次黄嘌呤GX黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤氧化黄嘌呤氧化酶酶黄嘌呤黄嘌呤氧化酶氧化酶 正常人血浆尿酸含量：正常人血浆尿酸含量：0.120.36mmol/L 男男: 0.27mmol/L, 女女:

20、0.21mmol/L以尿酸及其钠盐方式存在以尿酸及其钠盐方式存在, 均难溶于水均难溶于水 0.48mmol/L(8mg%), 析出结晶析出结晶, 堆积在关节和软骨等处堆积在关节和软骨等处 痛风症痛风症进食高嘌呤膳食时进食高嘌呤膳食时体内核酸大量分解体内核酸大量分解(白血病白血病,恶性肿瘤恶性肿瘤肾脏疾病尿酸排泄妨碍肾脏疾病尿酸排泄妨碍血中尿酸血中尿酸 n痛风症患者由于体内嘌呤核痛风症患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常，可致血苷酸分解代谢异常，可致血中尿酸程度升高，以尿酸钠中尿酸程度升高，以尿酸钠晶体堆积于软骨、关节、软晶体堆积于软骨、关节、软组织及肾，临床上表现为皮组织及肾，临床上表现为皮下结

21、节，关节疼痛等。下结节，关节疼痛等。n 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 NucleotidesNNH132456嘧啶嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine, C)NNHNH2O尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U)NHNHOO胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, T)NHNHOOCH3n 嘧啶核苷酸的构造嘧啶核苷酸的构造一、嘧啶核苷酸的合成同样有从头合成一、

22、嘧啶核苷酸的合成同样有从头合成与补救合成两条途径与补救合成两条途径( (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 n 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n 合成过程合成过程 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-+ 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CPS-ICPS-II肝细胞

23、线粒体中肝细胞线粒体中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸胞液（所有细胞）胞液（所有细胞）谷氨酰胺谷氨酰胺无无分布分布氮源氮源变构激活剂变构激活剂功能功能尿素合成尿素合成嘧啶嘧啶 合成合成CPS-ICPS-II肝细胞线粒体中肝细胞线粒体中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸胞液（所有细胞）胞液（所有细胞）谷氨酰胺谷氨酰胺无无分布分布氮源氮源变构激活剂变构激活剂功能功能尿素合成尿素合成嘧啶嘧啶 合成合成氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶 I、II 的区别的区别 胞嘧啶核苷酸的合成胞嘧啶核苷酸的合成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 dTMP或或TMP的生成的生成TMP合酶合酶N5, N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2复原酶复原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸复原酶脱氧核苷酸复原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMPn 从头合成的调理从头合成的调理- -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