课程生物化学第八章核苷酸代谢课件

1、第 八 章核 苷 酸 代 谢Metabolism of Nucleotides第 八 章核 苷 酸 代 谢Metabolism of Nu体外实验资料：19091934年，美国生物化学家Owen证明，核酸的分解单位是核苷酸。1961年，美国生化学家Juan Oro模拟大气放电，在有氰化氢参加的反应体系中发现有氨基酸和腺嘌呤生成。1963年，Ponnamperuma在类似的实验中也得到了腺嘌呤。后来，他又与Ruth Mariner、Carl Sagan将腺嘌呤与核糖连接成为腺苷；再连接磷酸，得到了腺苷三磷酸(ATP)。体外实验资料：19091934年，美国生物化学家Owen证体内实验资料：早在演

2、绎核苷酸生物合成前，生物化学家就已经发现动物会排泄3种不同的含氮废物，即NH3、尿素和尿酸。尿酸就是嘌呤化合物的代谢产物。在1950年间，John M. Buchanan和G. Robert Greenberg采用同位素示踪结合嘌呤核苷酸降解物尿酸分析证明，嘌呤分子的原子N1来自门冬氨酸，N3和N9来自谷氨酰胺等，完成了嘌呤生物合成过程的演绎。更为重要的是，他们还发现嘌呤不是以游离含氮碱，而是以核苷酸形式在体内合成的。这些发现促进了对核苷酸代谢相关疾病的认识体内实验资料：早在演绎核苷酸生物合成前，生物化学家就已经发现1964年，科学家确定Lesch-Nyhan综合征与次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转

3、移酶（HGPRT）缺陷有关。至今已发现，核苷酸的合成和分解代谢障碍与很多遗传性、代谢性疾病有关。模拟核苷酸组成成分，如取代碱基、核苷和核苷酸的类似物已发展为在临床上常用、有效的抗代谢药物。1964年，科学家确定Lesch-Nyhan综合征与次黄嘌呤食物核蛋白胃酸蛋白质核酸（RNA及DNA）单核苷酸核酸的消化水解3，5-磷酸二酯键H2O胰核酸酶（磷酸二酯酶）核糖核酸酶（RNase）脱氧核糖核酸酶 (DNase)食物核蛋白胃酸蛋白质核酸（RNA及DNA）单核苷酸核酸的消化胰、肠核苷酸酶（nucleotidase）（磷酸单酯酶）H2O磷酸核苷碱基戊糖（或戊糖-1-磷酸）单核苷酸 核苷磷酸化酶（nuc

4、leoside phosphorylase）核苷酶(nucleosidase)（水解或磷酸解） 核苷水解酶（nucleoside hydrolase）H2OH3PO4胰、肠核苷酸酶（nucleotidase）（磷酸单酯酶）H2 参与核酸的组成 参与能量代谢并且是最直接的供能物质 衍生物是许多生物合成中的活泼中间物质 参与代谢和生理调节 组成辅酶 参与核酸的组成 参与能量代谢并且是最直接的供能物质 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)AMP尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)AMP第 一 节 核苷酸的合成代谢Anabolism of Nucleotides第 一 节 核苷酸的合成代谢Anabolis

5、m of 一、核糖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) 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，合成核糖核苷酸的途径利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成核糖核苷酸的过程一、核糖核苷酸的合成代谢从头合成途径利用磷酸核糖、氨基酸、一GMPAMPGMPAMP嘌呤碱合成的元素来源CO2Asp甲酰基（一碳单位）Gly甲酰基（一碳单位）Gln（酰胺基）嘌呤碱合成的元素来源CO2Asp甲酰基Gly甲酰基Gln过程1. 在PRPP基础上逐步合成嘌呤环

6、，首先合成IMP2. 再由IMP AMP和GMP过程1. 在PRPP基础上逐步合成嘌呤环，首先合成IMP2.IMP生成反应过程IMP生成R-5-P（5-磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）在Gln 、Gly 、一碳单位、CO2及Asp的逐步参与下IMP AMP GMPH2N-1-R-5-P（5-磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酸酰胺转移酶R-5-PATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P在G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合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTP

7、ADPATP激酶ADPATP激酶AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGD 从头合成的调节R-5-PATPPRPP合成酶PRPP酰胺转移酶PRAIMP腺苷酸代琥珀酸AMPADPATPXMPGMPGDPGTP+_IMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP_+调节方式：反馈调节和交叉调节 从头合成的调节R-5-PATPPRPP合成酶PRPP酰胺（二）嘧啶核糖核苷酸的从头合成途径（二）嘧啶核糖核苷酸的从头合成途径嘧啶合成的元素来源氨基甲酰磷酸天冬氨酸嘧啶合成的元素来源氨基甲天冬氨酸过 程1. 先合成嘧啶环，再与在PRPP相连，首先合成UMP2. 再由

8、UMP CMP过 程1. 先合成嘧啶环，再与在PRPP相连，首先合成UM课程生物化学第八章核苷酸代谢课件课程生物化学第八章核苷酸代谢课件ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+PiCMPATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTP嘧啶核苷酸从头合成的调节嘧啶核苷酸从头合成的调节（三）核糖核苷酸的补救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 tra

9、nsferase, HGPRT)腺苷激酶(adenosine kinase)等参与补救合成的酶（碱基磷酸核糖转移酶 核苷激酶）（三）核糖核苷酸的补救合成途径腺嘌呤磷酸核糖转移酶参与补救合嘧啶磷酸核糖转移酶尿苷激酶UMP +ADP嘧啶 + PRPP磷酸嘧啶核苷 + PPi尿嘧啶核苷 + ATP胸腺嘧啶核苷 + ATP胸苷激酶TMP +ADPIMP + PPiHGPRT鸟嘌呤 + PRPPHGPRTGMP + PPi合成过程腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP嘧啶磷酸核糖转移酶尿苷激酶UMP +ADP嘧啶 + PRPP补救合成的生理意义节省能量和一些原料的消耗某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救

10、合成补救合成的生理意义节省能量和一些原料的消耗（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）（四） 脱氧核糖核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上进行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dNDP + ATP 激酶dNTP + ADP二磷酸脱氧核苷dTMP的生成dTMP的生成（五） 核苷酸的抗代谢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

11、鸟嘌呤等氮杂丝氨酸等氨蝶呤氨甲蝶呤等次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤(6-MP)（五） 核苷酸的抗代谢物嘌呤类似物氨基酸类似物叶酸类似物6-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-MP6-MP氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸MTXMTX甲酰甘氨酰PRPP谷氨酰胺=PRA甘氨酰胺=甲酰甘氨5

12、-氨胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶(5-FU)胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶(5-FU)UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP氮杂丝氨酸阿糖胞苷氨甲碟呤氮杂丝氨酸UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTM课程生物化学第八章核苷酸代谢课件第 二 节 核苷酸的分解代谢Catabolism of Nucleotides第 二 节 核苷酸的分解代谢Catabolism of 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（尿酸）嘌呤核苷酸的分解黄嘌呤氧化酶嘌呤碱的最终嘌呤核苷酸的分解黄嘌呤氧化酶痛风症的治疗机制鸟嘌呤