核苷酸的代谢

第九章核苷酸的代谢

NucleotideMetabolism

本章将主要讨论的问题

核苷酸有哪些重要生理功能？食物中核酸如何消化、吸收？体内核苷酸如何代谢(合成与分解)？核苷酸代谢障碍对机体有什么影响？核苷酸代谢类似物有何临床作用？

食物核蛋白蛋白质核酸(RNAorDNA)胰核酸酶RNA酶DNA酶(磷酸二酯酶)单核苷酸胰、肠核苷酸酶(磷酸单酯酶)核苷磷酸核苷酶(水解或磷酸解)戊糖或磷酸戊糖碱基核酸的消化排出，很少利用核苷酸的生理功用作为核酸合成的原料----最主要的功能体内能量的利用形式参与代谢与生理调节----cAMP,cGMP组成辅酶----NAD，FAD，CoA活化中间代谢物---UDPG,CDP-DG,SAMATP----主要形式；GTP----蛋白质合成

UTP----糖原合成；CTP----磷脂合成第一节嘌呤核苷酸代谢嘌呤核苷酸的合成代谢(一)、从头合成途径

以磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等物质为原料，经过一系列酶促反应合成嘌呤核苷酸的过程。(二)、补救合成途径

利用体内游离的嘌呤碱或嘌呤核苷和磷酸核糖焦磷酸经过简单的反应过程,合成嘌呤核苷酸。Bases/Nucleosides/Nucleotides

BaseBase+Sugar=NucleosideBase+Sugar+Phosphate=NucleotideAdenineDeoxyadenosineDeoxyadenosine5’-triphosphate(dATP)N1C2N3C4C5C6N97NC8

甲炔基(一碳单位)甘氨酸CO2Asp甲酰基(一碳单位)谷氨酰胺(酰胺基)甘氨当中站,谷氮、一碳坐两边,左上天冬氨，CO2头上顶R-5-PPRPPsynthetasePP-1-R-5-P(PRPP磷酸核糖焦磷酸)ATP

P_PAMP从头合成途径的特点①参与从头合成途径的酶均在胞液中②以磷酸戊糖途径中合成的5-磷酸核糖（5-PR）为原料，经11步反应生成次黄嘌呤核苷酸（IMP）。③在合成IMP过程中，由氨基酸，CO2，一碳单位逐步提供元素或基团，在5-磷酸核糖分子上完成嘌呤碱基的合成④从IMP出发再合成AMP和GMP。

IMP合成的途径(11步反应)

包括3个阶段

A:合成激活阶段(第1步反应)。

B:合成咪唑环的阶段(2--6步反应)。

C:合成IMP阶段(7--11步反应)。

AMP和GMP的合成

P_PAMPATP①R-5'-PCNCNNCHCOHNHC10步反应(一)、从头合成途径的反应过程(1)IMP的合成(11步反应，过程只需了解)R-5-PAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P(PRPP)ATP①5-磷酸核糖磷酸核糖焦磷酸PP-1-R-5-PGlnGlu酰胺转移酶酶3:甘氨酰胺核苷酸合成酶H2N-1-R-5'-PH2C-NH2O=C-OHGly酶3ATP,Mg2+H2C-NH2O=CNHR-5'-P甘氨酰胺核苷酸(GAR)③②PRA转甲酰基酶FH4H2C-NH2O=CNHR-5'-P甘氨酰胺核苷酸(GAR)N5,N10-甲炔基FH4④H2CO=CNHR-5'-PNHCHOH2CCNHR-5'-PNHCHOHN=Glu甲酰甘氨酰胺核苷酸(FGAR)甲酰甘氨咪核苷酸(FGAM)⑤GlnATP,Mg2+H2CCNHR-5'-PNHCHOHN=AIR合成酶ATP,Mg2+,K+H2O⑥CH2N-HCNR-5'-PNCH甲酰甘氨咪核苷酸(FGAM)5-氨基咪唑核苷酸(AIR)R-5'-PCH2NCNNCHCOHOCO2羧化酶⑦5-氨基咪唑-4-羧基核苷酸(CAIR)R-5'-PCH2NCNNCHCOHOR-5'-PCH2NCNNCHCONHHCH2CHOOCHOOCNHHHCH2CHOOCHOOCAsp5-氨基咪唑-4-羧基核苷酸(CAIR)5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸)-甲酰胺核苷酸(SAICAR)⑧ATP,Mg2+合成酶R-5'-PCH2NCNNCHCONHHOOCHCH2CHOOC5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸)-甲酰胺核苷酸(SAICAR)R-5'-PCH2NCNNCHCOH2NCOOHCHHCHOOC5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(AICAR)裂解酶⑨延胡索酸R-5'-PCH2NCNNCHCOH2N5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(AICAR)5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(FAICAR)N10甲酰FH4FH4转甲酰酶K+⑩R-5'-PCNCNNCHCOH2NHCOHR-5'-PCNCNNCHCOHHNHCOHR-5'-PCNCNNCHCOHNHC5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(FAICAR)H2O次黄嘌呤核苷酸(IMP)环水解酶11(2)腺苷酸和鸟苷酸的合成R-5'-PCNCNNCHCOHNHCIMPR-5'-PCNCNNCHCNHCNHHOOCCH2CHCOOH腺苷酸代琥珀酸合成酶AMPSAsp,Mg2+,GTPR-5'-PCNCNNCHCNHCNHHOOCCH2CHCOOHR-5'-PCNCNNCHCNHCNH2COOHCHHCHOOC腺苷酸代琥珀酸(AMPS)腺苷酸(AMP)延胡索酸腺苷酸代琥珀酸裂解酶R-5'-PCNCNNCHCOHNHCIMPR-5'-PCNCNNCHCOHNCONAD+H2ONADH+H+XMP黄嘌呤核苷酸IMP脱氢酶H2NR-5'-PCNCNNCHCOHNCR-5'-PCNCNNCHCOHNCOGlnGluGMP合成酶Mg2+,ATPXMPGMPAMP腺苷酸激酶ADPATPADPATPADP腺苷酸激酶ATPGMP鸟苷酸激酶GDPATPADPATPADP鸟苷酸激酶GTP

嘌呤核苷酸从头合成的调节正性调节:指促进嘌呤核苷酸合成的调节。负性调节:是指抑制嘌呤核苷酸合成的调节。正性调节表现为前后两端调节前端正性调节-----两个关键酶的促进作用。

PRPPK和GPAT，底物ATP、5’-磷酸核糖和PRPP促进其活性，增加IMP的合成。后端正性调节-----由ATP促进GMP合成酶由GTP促进腺苷酸代琥珀酸合成酶增加GTP和ATP的合成。负性调节主要为合成产物反馈抑制性调节6个长反馈调节:由AMP，GMP和IMP分别反馈抑制PRPPK和GPAT这两关键酶的活性。2个短反馈调节:由AMP反馈抑制ASS，由GMP反馈抑制IMPD的活性所进行的反馈抑制来调节嘌呤核苷酸的从头合成。2.嘌呤核苷酸从头合成的调节主要通过产物的负反馈调节调节包括:2个长反馈和2个短反馈ATPGTPR-5-PATPPRPP合成酶PRPP酰胺转移酶PRAIMPAMPSAMPADPXMPGMPGDP2个长反馈2个短反馈IMPAMPSXMPAMPADPGMPGDPGTPATPATPGTP

嘌呤核苷酸的补救合成途径

定义

利用体内游离嘌呤或核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。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)

(二)、补救合成途径有两条合成途径(1)嘌呤碱与PRPP直接合成嘌呤核苷酸次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸鸟嘌呤鸟嘌呤核苷酸次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)PRPPPPi腺嘌呤腺嘌呤核苷酸腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）HGPRT活性高APRT活性低90%嘌呤碱腺嘌呤+1-磷酸核糖腺苷+Pi核苷磷酸化酶(2)腺嘌呤与1-磷酸核糖生成腺苷,再生成腺嘌呤核苷酸腺苷+ATP腺苷激酶腺苷酸+ADP嘌呤核苷酸代谢包括

合成代谢------分解代谢一.嘌呤核苷酸的合成代谢

1.从头合成途径

(肝脏.小肠粘膜)2.补救合成途径

(脑.骨髓)生理意义减少从头合成时能量和原料的消耗●节省:●作为某些器官(脑,骨髓和脾)合成核苷酸的途径遗传疾病Lesch-Nyhan莱-尼综合征,自毁容貌综合征-----罕见的性染色体X连锁遗传病疾病生化本质:HGPRT基因缺陷嘌呤合成过多，明显的高尿酸血症，痛风伴行为,有自毁容貌.大脑瘫痪、智力减退、舞蹈手足综合征,身体和精神发育迟缓,有咬指咬唇的强迫性自残(三)腺苷酸和鸟苷酸的相互转变AMPGMPXMPAMPSIMPNH3腺苷酸脱氨酶NADP+NH3NADPH鸟苷酸还原酶(四)脱氧(核糖)核苷酸的合成在核苷二磷酸水平被还原而成OHOPOOHH碱基HOHHHOOOHOPHOOHOPOHH碱基HOHHHOOOHOPHONADPH+H+NADP++H2O核糖核苷酸还原酶dNDPNDP脱氧核苷酸的具体生成过程NDPdNDPNADP+NADPH+H+还原型硫氧化还原蛋白-(SH)2氧化型硫氧化S还原蛋白S核糖核苷酸还原酶,Mg2+硫氧化还原蛋白还原酶(FAD)NDPdNDP核糖核苷酸还原酶ADPdADP核糖核苷酸还原酶GDPdGDP核糖核苷酸还原酶UDPdUDP核糖核苷酸还原酶CDPdCDP核糖核苷酸还原酶TDPdTDPdNDP+ATPdNTP+ADP激酶激酶dCDP+ATPdCTP+ADPdUDP+ATPdUTP+ADP激酶dGDP+ATPdGTP+ADP激酶dADP+ATPdATP+ADP激酶dTTP?dNDPdNMP+Pi磷酸酶下一节讲

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

采用竞争性抑制或“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成,从而进一步阻止核酸以及蛋白质的生物合成.

由于肿瘤细胞的核酸与蛋白质代谢旺盛,因此抗代谢物可用于肿瘤的化疗(五)嘌呤核苷酸的抗代谢物嘌呤核苷酸的抗代谢物1.嘌呤类似物:8-氮杂鸟嘌呤NOHNNNHNSHNNNHNSHNNNHH2NNOHNNNHN6-巯基鸟嘌呤次黄嘌呤6-巯基嘌呤（6-MP）嘌呤核苷酸的分解代谢AMPIGMPGX黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶尿酸(二)嘌呤核苷酸的分解代谢嘌呤核苷酸的分解代谢包括3个基本过程。

(1)核苷酸在核苷酸酶的作用下水解为核苷。

(2)核苷在核苷磷酸化酶作用下分解为嘌呤碱基和1-磷酸核糖。1-磷酸核糖在磷酸核糖变位酶作用下转变为5-磷酸核糖。5-磷酸核糖进入磷酸戊糖途径进行代谢。

(3)嘌呤碱基进一步代谢。一方面可以参加核苷酸的补救合成。另一方面可进入分解代谢，最终形成尿酸，随尿液排出体外一、嘌呤核苷酸的分解代谢

（具体过程，了解）腺嘌呤核苷酸NNH2NNNR-5'-PNOHNNNR-5'-PNNH2NNNRH2OPiNH3H2O脱氨酶次黄嘌呤核苷酸H2OPiNOHNNNRNH3H2O腺嘌呤核苷脱