生化核苷酸代谢

第十章核苷酸代谢MetabolismofNucleotides03二月20231

核苷酸是核酸的基本结构单位。人体内的核苷酸主要由机体细胞自身合成。核苷酸不属于营养必需物质。概述03二月20232

食物中的核酸多数与蛋白质组成核蛋白。核蛋白在胃酸的作用下，被分开为核酸和蛋白质两部分，各自进行自己的代谢。核酸在各种核酸酶的作用下被逐步分解，糖和磷酸可被利用。而碱基在肠粘膜细胞内分解后直接排出体外。因此，核酸不是人体的必需营养物。03二月20233

核酸的消化与吸收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03二月20234

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03二月20235第一节

嘌呤核苷酸的合成与分解代谢

MetabolismofPurineNucleotides

03二月20236

嘌呤核苷酸的结构：GMPAMP03二月20237一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两种途径

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。

从头合成途径(denovosynthesis)

补救合成途径(salvagepathway)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。03二月20238嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸甲酰基（一碳单位）甘氨酸甲酰基（一碳单位）谷氨酰胺（酰胺基）（一）嘌呤核苷酸的从头合成1.从头合成途径03二月20239

合成过程（1）IMP的合成（2）AMP和GMP的生成03二月202310（1）IMP的合成在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下03二月202311R-5-P+ATPPRPP+AMP

PRPP合成酶PRPP的分子结构03二月20231203二月202313酰胺转移酶03二月202314甘氨酰胺核苷酸合成酶03二月202315转甲酰基酶03二月202316酰胺转移酶甲酰甘氨咪核苷酸03二月2023175－氨基咪唑核苷酸合成酶03二月202318羧化酶03二月20231903二月20232003二月20232103二月20232203二月20232303二月202324IMP生成总反应过程脒03二月202325①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（2）AMP和GMP的生成03二月202326AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶03二月202327

嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小肠黏膜和胸腺。

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。嘌呤核苷酸从头合成特点：03二月2023282.从头合成的调节PRPP合成酶PRPP酰胺转移酶PRAIMP腺苷酸代琥珀酸AMPADPATPXMPGMPGDPGTPIMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP调节方式：反馈调节和交叉调节R-5-PATP03二月20232903二月202330(二)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(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)

次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)

腺苷激酶(adenosinekinase)参与补救合成的酶03二月2023311.利用嘌呤碱基合成嘌呤核苷酸，参与的酶主要有两种补救合成：细胞利用现成嘌呤碱或嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成途径。

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)03二月202332腺嘌呤+

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

PRPPHGPRTGMP+PPi03二月2023332.利用嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸，参与的酶主要有腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP腺苷激酶03二月202334嘌呤核苷酸补救合成的生理意义节约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。自毁容貌症（Lesch-Nyhan综合征）：次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)缺失03二月202335（三）体内嘌呤核苷酸可以相互转变IMPAMP腺苷酸代琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶NADPH+H+NADP+NH303二月202336（四）脱氧核糖核苷酸的生成在二核苷酸水平进行在核苷二磷酸水平上进行（N代表A、G、C、U）NDP（核苷二磷酸还原酶）03二月202337dNDP

+

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03二月202338细胞可通过控制核苷酸还原酶的活性调节脱氧核苷酸的浓度外。还可以通过各种三磷酸核苷对还原酶的别构调节作用调节不同脱氧核苷酸生成。NDPdNDP

特定NTP其他NTP+核苷酸还原酶核苷酸还原酶的别构调节作用物主要促进剂主要抑制剂CDPATPdATP、dGTP、dTTPADPdGTPdATP、ATPUDPATPdATP、dGTPGDPdTTPdATP03二月202339（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸类似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甲氨蝶呤等03二月202340

6-巯基嘌呤(6-Mercaptopurine,6-MP)次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤(6-MP)03二月2023416-MP核苷酸是IMP的类似物。6-MP6-MP核苷酸补救合成途径HGPRTIMPAMP和GMP03二月202342

氮杂丝氨酸(AS)是Gln的类似物。03二月202343MTX

氨蝶呤(AP)和甲氨蝶呤(MTX)03二月20234403二月202345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-MP氮杂丝氨酸=氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸=MTX=6-MP=MTX03二月202346二、嘌呤核苷酸的分解代谢终产物是尿酸补救合成途径03二月202347AMPIMPGMP腺苷次黄苷鸟苷H2ONH3H2OPiH2ONH31-磷酸核糖NH3NADP+NADPH+H+PiH2OH2OPiH2O+O2H2O2NH3H2O黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶次黄嘌呤黄嘌呤鸟嘌呤尿酸Pi1-磷酸核糖PiH2O+O2

H2O203二月202348嘌呤碱的最终代谢产物AMPGMPH（次黄嘌呤）GX（黄嘌呤）黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶

主要部位：肝、肾、小肠03二月202349

痛风症正常人血尿酸0.12~0.36mmol/L男性平均0.27mmol/L女性平均0.21mmol/L血尿酸>0.48mmol/L

结晶组织沉积痛风(gout)03二月20235003二月202351

痛风症的治疗机制别嘌呤醇次黄嘌呤03二月202352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03二月202353第二节

嘧啶核苷酸的合成与分解代谢

MetabolismofPyrimidineNucleotides03二月202354

嘧啶核苷酸的结构03二月202355一、嘧啶核苷酸的合成同样有从头合成与补救合成两条途径(一)嘧啶核苷酸的从头合成比嘌呤核苷酸简单

合成部位主要是肝细胞胞液先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连。先合成UMP，再转变成CTP和dTMP。

特点03二月202356

嘧啶合成的元素来源氨基甲酰磷酸03二月2023571.从头合成途径（1）UMP的合成2ADP+PiGln+

HCO3-氨基甲酰磷酸合成酶II2ATPGlu+氨基甲酰磷酸03二月202358CPS-Ⅰ

CPS-Ⅱ

分布线粒体（肝）

胞液（所有细胞）

氮源NH3

Gln

变构激活剂N-乙酰谷氨酸(AGA)

无

变构抑制剂无UMP功能尿素合成

嘧啶合成

氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ和Ⅱ03二月202359UMP的合成过程03二月202360（2）CTP的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶GlnATPGluADP+Pi03二月202361⑶脱氧嘧啶核苷酸的合成：

磷酸酶CTPCDPH2OPi核糖核苷酸还原酶dCDPNADPH+H+NADP++H2ON5,N10-CH2-FH4FH2dTMP胸苷酸合酶dUMPH2ONH3脱氨酶dCMPH2OPi磷酸酶核苷二磷酸激酶dCTPATPADPUDPdUDP磷酸酶核糖核苷酸还原酶核苷单磷酸激酶dTDP合成DNAdTTP核苷二磷酸激酶03二月202362--ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸-嘌呤核苷酸ATP+5-磷酸核糖嘧啶核苷酸PRPP-从头合成的调节哺乳动物细菌03二月202363（二）嘧啶核苷酸的补救合成途径与嘌呤核苷酸类似嘧啶