遗传物质合成的基本原料-核苷酸

清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件～10～遗传物质合成的基本原料——核苷酸目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件问题讨论1、核苷酸的主要来源有哪些？人体是否有必要补充核酸？2、哺乳动物会因嘌呤核苷酸代谢而出现“痛风”吗？目录目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件核苷酸的生理功用作为要DNA和RNA合成的基本原料，这是最主要的功能做为能量的存储、转移和利用的形式

参与代谢或生理活动的调节

参与构成酶的辅酶或辅基

作为活化中间代谢物的载体

目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件食物中的核蛋白蛋白质核酸(DNA及RNA)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磷酸化酶食物来源核酸的消化与吸收目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件目录10.1

核苷酸在体内的合成过程TheSynthesisofNucleotides目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件从头合成途径(denovosynthesis)利用氨基酸、一碳单位、二氧化碳和磷酸核糖等简单物质为原料，经过一系列酶促反应合成核苷酸的途径称为从头合成途径。补救合成途径(salvagepathway)。

用体内游离的核苷为原料经过比较简单的反应过程合成核苷酸的过程称为补救途径。

目录目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件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、骨髓则无法进行从头合成途径，只能通过补救合成途径来进行。嘧啶核苷酸的从头合成主要是在肝细胞的细胞液来进行。目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件10.1.1.嘌呤核苷酸的从头合成嘌呤碱合成的元素来源目录目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件嘌呤核苷酸的合成可分为三大阶段

5-磷酸核糖的活化5-磷酸核糖焦磷酸(5-phosphorlbosyl-α-pyrophosphate,PRPP)的生成次黄嘌呤核苷酸(inosinemonophosphate，IMP)的合成腺嘌呤核苷酸(adenosinemonophosphate，AMP)和鸟嘌呤核苷酸(guanosinemonophosphate，GMP)的生成目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件10.1.1.15-磷酸核糖活化目录10.1.1.2

次黄嘌呤核苷酸（IMP）的合成

清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件10.1.1.3

AMP和GMP的合成

目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件AMPADP鸟苷酸激酶ATPATPADPADPATPGMPGDPGTPATPADPADPATP鸟苷酸激酶目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环的。先合成IMP，合成1分子IMP需消耗5分子ATP，6个高能磷酸键AMP或GMP的合成又需要消耗1分子ATP（或GTP)。

IMP是重要的中间物质，是AMP和GMP的前体。嘌呤核苷酸从头合成特点目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件嘌呤核苷酸的相互转变IMPAMP腺苷酸代琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶NADPH+H+NADP+NH3目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件10.1.1.4嘌呤核苷酸从头合成的调节调节方式：反馈调节交叉调节目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件既满足机体合成核酸需要，又不致于浪费，以节省营养物及能量。维持ATP与GTP浓度的平衡。调节的意义目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件10.1.2嘧啶核苷酸的从头合成嘧啶碱合成的元素来源目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件特点:嘌呤核苷酸的从头合成途径是在5-磷酸核糖的基础上去进一步形成环形的嘌呤的，而嘧啶核苷酸的从头合成途径正好相反，要先合成嘧啶环，再与磷酸核糖进行连接。

目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件10.1.2.1.尿嘧啶核苷酸的合成

目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件CPSⅠ

CPSⅡ

分布

线粒体(肝)

胞液(所有细胞)

氮源

NH3

Gln

变构激活剂

AGA

无

功能

尿素合成

嘧啶合成

氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ和Ⅱ的区别目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件UMPUDPUTP一磷酸尿苷激酶二磷酸核苷激酶ATPADPADPATP10.1.2.2胞嘧啶核苷酸的生成

目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件10.1.2.3嘧啶核苷酸从头合成的调节

嘌呤核苷酸PRPP5-磷酸核糖嘧啶核苷酸(－)(－)目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件参与补救合成的酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)腺苷激酶(adenosinekinase)10.1.3嘌呤核苷酸的补救合成

目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件腺嘌呤

+

PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤

+PRPPIMP+PPiHGPRT鸟嘌呤

+

PRPPHGPRTGMP+PPi补救合成过程腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件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。补救合成的生理意义目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件嘧啶+

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+ADP10.1.4嘧啶核苷酸的补救合成目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件脱氧核糖核苷酸的生成在二磷酸核苷（NDP）水平进行：

由相应的核糖核苷酸直接还原dNDP

+

ATP激酶dNTP+ADP10.1.5脱氧核糖核苷酸的生成

目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP或TMP）的生成目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件dUMP则来自两个途径：(1)dUDP水解；(2)dCMP脱氨，以后一途径为主。dUMPdCMPPiNH3脱氨酶dUDP目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件dTMP可继续由激酶作用而逐步生成dTDP和dTTP。dTMPdTDP一磷酸胸苷激酶ATPADPdTDPATPADPdTTPdTDP二磷酸胸苷激酶目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件嘌呤核苷酸的合成过程总结

目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件嘧啶核苷酸的合成过程总结目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件10.1.6核苷酸的抗代谢物核苷酸的抗代谢物一般是一些嘌呤、嘧啶、氨基酸或叶酸的类似物。这些抗代谢物主要以竞争性抑制等方式干扰或阻断核苷酸的合成代谢，进而阻断核酸以及蛋白质的生物合成。核酸物质的合成与细胞分裂有密切的关系，因而对于现代医学具有重要的意义，尤其是可以找到合适的抑制剂作用于相应的靶位点，阻断细胞遗传物质的更新而用于对肿瘤的治疗。目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件主要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（6MP）6-巯基鸟嘌呤8-氮杂鸟嘌呤等氮杂丝氨酸(Gln结构类似)氨蝶呤氨甲蝶呤（MTX）等目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件嘌呤类似物6-巯基嘌呤6-巯基鸟嘌呤8-氮杂鸟嘌呤目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件6-MP6-MP核苷酸从头合成途径补救合成途径HGPRTPRPP酰胺转移酶IMPAMP和GMP-----IMP的类似物次黄嘌呤的类似物目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件胸腺嘧啶5-氟尿嘧啶5-氟尿嘧啶(5-FU)是胸腺嘧啶的类似物。目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件氨基酸类似物：抑制有谷氨酰胺参与的反应氮杂丝氨酸(AS)是Gln的类似物.氮杂丝氨酸抑制CTP的合成。目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件四氢叶酸氨蝶呤氨甲蝶呤叶酸类似物：抑制有一碳单位参与的反应目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件叶酸类似物：抑制有一碳单位参与的反应氨蝶呤(AP)和氨甲蝶呤(MTX)嘌呤分子中来自一碳单位的C2及C8均得不到供应，从而抑制了嘌呤核苷酸的合成。临床上甲氨蝶呤用于白血病等癌瘤的治疗。甲氨喋呤抑制dTMP的合成目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件核苷类似物阿糖胞苷胞嘧啶核苷目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件嘌呤核苷酸抗代谢物的作用部位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目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP氮杂丝氨酸阿糖胞苷氨甲蝶呤FdUMP5FU嘧啶核苷酸抗代谢物的作用部位目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件10.2

核苷酸在体内的分解过程TheCatabolismof

Nucleotides目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件10.2.1嘌呤核苷酸的分解嘌呤核苷酸核苷核苷酸酶Pi核苷磷酸化酶嘌呤碱1-磷酸核糖嘌呤碱基：可以参加核苷酸的补救合成。也可以进一步水解，最终分解为尿酸，随尿排出体外部位：肝、小肠、肾目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件嘌呤碱的最终代谢产物特点:嘌呤环不被破坏,产物水溶性差目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件尿酸是人体嘌呤分解代谢的终产物。正常血浆中尿酸的含量约为0.12mmol/L～0.36mmol/L。尿酸的水溶性较差。痛风症患者血中的尿酸含量升高，当超过0.48mmol/L时，尿酸盐晶体即可沉积于关节、软组织、软骨及肾等处，而导致关节炎、尿路结石及肾疾病，多见于成年男性。目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件此外：进食高嘌呤饮食体内核酸大量分解（白血病、恶性肿瘤）肾疾病时尿酸排泄障碍。可能与嘌呤核苷酸代谢酶的缺陷有关。痛风症的原因尿酸目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件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目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件不同种类的生物分解嘌呤碱的能力不一样，因而代谢产物也不同。在人和猿类及一些排尿酸的动物(如鸟类、某些爬虫类和昆虫等)，嘌呤分解的最终产物是尿酸，其它多种生物则还能进一步分解尿酸，形成不同的代谢产物，直至最后分解成二氧化碳和氨。目录清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件