核苷酸代谢医学

第八章核苷酸代谢

掌握：嘌呤和嘧啶从头合成的原料、部位、限速酶、合成特点理解：嘌呤和嘧啶核苷酸从头合成的调节特点掌握：嘌呤和嘧啶分解代谢的特点及终产物熟悉：脱氧核苷酸的合成熟悉：抗代谢物的作用机理和临床意义学习目标核酸的消化与吸收概述食物核蛋白蛋白质核酸（RNA及DNA）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酶核苷酸的生物学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第一节

嘌呤核苷酸的合成与分解代谢

MetabolismofPurineNucleotides嘌呤核苷酸的结构GMPAMP从头合成途径：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。补救合成途径：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，称为补救合成途径，或重新利用途径。一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两种途径

肝（主要）、小肠和胸腺细胞的胞液，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1.合成部位2.合成原料：氨基酸(Gly、Gln、Asp)、一碳单位、CO2、磷酸核糖嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸一碳单位甘氨酸

一碳单位谷氨酰胺（酰胺基）左一碳右一碳中间夹着甘氨酸头顶二氧化碳脚踩谷氨酰胺肩挑天冬氨酸3.过程(1)IMP的合成(2)AMP和GMP的生成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IMPAMPGMPH2N-1-R-5´-P（5´-磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酸酰胺转移酶R-5-PATP磷酸核糖焦磷酸(PRPP)Gln(N9)5-磷酸核糖胺(PRA)Gly(C4,C5,N7)PRPP合成EN5,N10-甲炔FH4(C8)H2OCO2(C6)Asp(N1)延胡索酸N10-甲酰FH4(C2)H2OIMP酰胺转移EGln(N3)CHNCCCNNNCR-5’-POOOCH2OHOHOH~PPPAMP①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脱氢酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶AMP和GMP的生成AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶GTP和ATP的合成嘌呤环是在磷酸核糖分子上逐步合成的。5.嘌呤核苷酸从头合成特点4.嘌呤核苷酸从头合成的限速酶：PRPP合成酶、酰胺转移酶6.能量消耗: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。7.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（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径1.定义腺嘌呤磷酸核糖转移酶(APRT)次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)腺苷激酶(adenosinekinase)2.参与补救合成的酶腺嘌呤+

PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鸟嘌呤+

PRPPHGPRTGMP+PPi3.合成过程腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP

自毁容貌综合征/Lesh-Nyhan综合征缺乏HGPRT酶X-联锁(GeneonX)男性多发特征：嘌呤代谢高200倍尿酸水平高痉挛神经系统缺陷攻击性行为自残4.补救合成的生理意义补救合成节省从头合成时的能量和原料。体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。（三）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）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（四）嘌呤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-氮杂鸟嘌呤等氮杂丝氨酸等氨蝶呤氨甲蝶呤等抗代谢物是嘌呤合成过程中所需原料的类似物。由于结构上的相似性，它们主要以竞争性抑制的方式来干扰或阻断嘌呤核苷酸的合成代谢。嘌呤核苷酸的抗代谢物具有抗肿瘤作用。次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤(6-MP)

SH|CNNC|||CHCC|NNH2NH6巯基鸟嘌呤O||CNHNC|||NHCC|NNH2NH8氮杂鸟嘌呤ONH2|||H2N-C-CH2-CH2-CH-COOH谷氨酰胺

ONH2|||氮杂丝氨酸N+=N-CH2-C-O-CH2-CH-COOH（重氮乙酰丝氨酸）ONH2|||6重氮5氧正亮氨酸N+=N-CH2-C-CH2-CH2-CH-COOH

COOH

（CH2）2

CO-NH-CHCOOH-CH2-NH2NOH105四氢叶酸（FH4）NNNN7

NH2|ROCOOHCN|||H|NCC——CH2--N-——C——N-CH|||||CCCHCH2

|NN|H2NCH2|COOHR=H氨蝶呤R=CH3

氨甲蝶呤（MTX）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二、嘌呤核苷酸的分解代谢1.分解部位：肝、肾及小肠2.分解过程：AMPIMPGMP腺苷次黄苷鸟苷OH|CNNC|||CHHCCNNH

OH|CNNC|||CHCC|NNHNH2OH|CNNC|||CHCC|NNHOHOH|CNNC|||C——OHCC|NNHOH黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶次黄嘌呤黄嘌呤鸟嘌呤尿酸嘌呤核苷酸的分解代谢终产物3.嘌呤分解的特点：嘌呤环不被水解4.嘌呤分解的终产物：尿酸5.高尿酸血症与痛疯：正常人血尿酸含量为：0.12~0.36mmol/L(2~6mg/dl)

女性：0.21mmol/L(3.5mg/dl)

男性：0.27mmol/L(4.5mg/dl)痛风症：血尿酸超过8mg/dl时，尿酸盐结晶沉积于关节、软组织、软骨及肾等处，而形成痛风性关节炎，尿路结石及肾疾病。痛风一般间歇性发作，发病时以拇趾关节、踝关节、及指关节等部位的红肿热痛为主要症状，发作起来痛如针刺、刀割，往往步履艰难、连日高烧不退。一般病程超过5年的患者会出现痛风结石，痛风结石可导致关节严重变形，使患者无法正常行走，甚至无法握取笔、书、筷子等日常物品，严重影响日常生活。

痛风结石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黄嘌呤氧化酶PRPP嘌呤核苷酸嘌呤尿酸从头合成补救合成分解代谢5-磷酸核糖PRPP合成酶食物别嘌呤醇别嘌呤醇别嘌呤核苷酸第二节

嘧啶核苷酸的合成与分解代谢MetabolismofPyrimidineNucleotides嘧啶核苷酸的结构（一）嘧啶核苷酸的从头合成多数组织器官，主要是肝细胞胞液1.合成部位2.合成原料氨基酸(Asp、Gln)、CO2、一碳单位(合成dTMP)、磷酸核糖一、嘧啶核苷酸的合成同样有从头合成与补救合成两条途径嘧啶合成的元素来源天冬氨酸氨基甲酰磷酸Gln，CO23.合成过程(1)尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺+

HCO3-氨基甲酰磷酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸+氨基甲酰磷酸

两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较--------------------------------------------------------------------------------

氨基甲酰磷酸合成酶I氨基甲酰磷酸合成酶II(CPSI)(CPSII)---------------------------------------------------------------------------------分布线粒体（肝）胞液（所有细胞,

主要是肝细胞）氮源氨谷氨酰胺变构激活剂N-乙酰谷氨酸无反馈抑制剂无UMP（哺乳动物）功能参与尿素合成参与嘧啶合成----------------------------------------------------------------------------------(2)胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶