第九章 核苷酸代谢

第八章核苷酸代谢

第一节核苷酸的分解代谢一、核酸的酶促降解二、嘌呤核苷酸的分解代谢三、嘧啶核苷酸的分解代谢一核酸的酶促降解核酸核酸酶单核苷酸磷酸单脂酶核苷嘧啶（嘌呤）核糖（脱氧核糖）核苷酶核苷磷酸化酶嘧啶（嘌呤）核糖-1-磷酸脱氧核糖-1-磷酸核糖-5-磷酸磷酸戊糖途径醛缩酶乙醛甘油醛-3-磷酸食物核蛋白蛋白质核酸(RNA与DNA)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，很少利用核酸酶核酸内切酶核酸外切酶一、嘌呤碱的分解

不同种类的生物分解嘌呤碱的能力不一样，因而代谢产物也各不相同。人和猿类及一些排尿酸动物（如鸟类等）以尿酸作为嘌呤碱代谢的最终产物。其他多种生物则还能进一步分解尿酸，形成不同的代谢产物，直至最后分解为二氧化碳和氨。嘌呤核苷酸可以在核苷酸酶的催化下，脱去磷酸成为嘌呤核苷，嘌呤核苷在嘌呤核苷磷酸化酶(purinenucleosidephosphorylase,PNP)的催化下转变为嘌呤。嘌呤核苷及嘌呤又可经水解，脱氨及氧化作用生成尿酸。嘌呤代谢的终产物尿酸灵长类，短毛狗，鸟类、爬虫类、软体动物、海鞘类、昆虫尿囊素哺乳动物（灵长类除外）、腹足类尿囊酸硬骨鱼尿素大多数鱼类、两栖类、淡水瓣鳃类氨甲壳类、咸水瓣鳃类（一）、嘌呤核苷酸的分解代谢过程AMPIGMPGX黄嘌呤氧化酶尿酸具体过程如下：腺嘌呤核苷酸NNH2NNNR-5'-PNOHNNNR-5'-PNNH2NNNRH2OPiNH3H2O脱氨酶次黄嘌呤核苷酸H2OPiNOHNNNRNH3H2O腺嘌呤核苷脱氨酶核苷酸酶NOHNNNRNOHNNNH核糖1-磷酸Pi核苷磷酸化酶2H++O2._O2+H2O黄嘌呤氧化酶NOHNNNHHONOHNNNHHOO2H++O2._O2+H2O黄嘌呤氧化酶次黄嘌呤核苷次黄嘌呤黄嘌呤尿酸最终产物NOHNNNR-5'-P次黄嘌呤核苷酸NADP+NH3NADPH+H+还原酶Pi鸟苷核糖1-磷酸NOHNNNR-5'-PH2NNOHNNNHHONOHNNNHH2NNOHNNNRH2N鸟嘌呤核苷酸Pi核苷磷酸化酶NH3尿酸H2O鸟嘌呤酶黄嘌呤鸟嘌呤核苷酸酶H2O正常人血浆尿酸含量：0.12～0.36mmol/L男:0.27mmol/L,女:0.21mmol/L以尿酸及其钠盐形式存在,均难溶于水＞0.48mmol/L(8mg%),析出结晶,沉积在关节和软骨等处痛风症●进食高嘌呤膳食时●体内核酸大量分解(白血病,恶性肿瘤）●肾脏疾病尿酸排泄障碍血中尿酸↑临床上用别嘌呤醇治疗别嘌呤醇治疗痛风症的作用机制COHNNNHHNNOHNNNHCH次黄嘌呤别嘌呤醇PRPP别嘌呤醇核苷酸嘌呤核苷酸从头合成的酶黄嘌呤氧化酶嘌呤核苷酸合成↓反馈尿酸生成减少二、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶核苷酸磷酸酶嘧啶核苷核苷酶嘧啶CONCCHCHNNH2HCOHNCCHCHNOHNH3COHNCCH2CH2NOHNADPH+H+NADP+H2OCOH2NCCH2CH2NOHHOH2OCO2+NH3H2N-CH2-CH2-COOHβ-丙氨酸胞嘧啶尿嘧啶COHNCC-CH3CHNOHNADPH+H+NADP+COHNCCH-CH3CH2NOHCOH2NCCH-CH3CH2NOHHOH2OCO2+NH3β-氨基异丁酸H2N-CH2-CH-COOHCH3β-脲基异丁酸H2O胸腺嘧啶二氢胸腺嘧啶嘧啶核苷酸与嘌呤核苷酸分解代谢最大的不同是嘧啶环的裂解，最后生成β-氨基酸嘧啶碱的降解产物易溶于水，故嘧啶代谢异常的疾病较少。第二节、核苷酸的合成代谢一、嘌呤核苷酸的合成

二、嘧啶核苷酸的合成一、嘌呤核苷酸的合成代谢(一)、从头合成途径

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经过简单的反应过程,合成嘌呤核苷酸。N1C2N3C4C5C6N97NC8

甲炔基(一碳单位)甘氨酸CO2Asp甲酰基(一碳单位)Gln(酰胺基)甘氨当中站,谷氮坐两边,左上天冬氨,头顶CO2一、嘌呤核苷酸的合成代谢(一)、从头合成途径合成的原料:CO2,甲酰基,氨基酸等合成的场所:

肝脏的胞液合成的过程:

两个阶段,1.次黄嘌呤核苷酸(IMP)的合成2.腺苷酸(AMP)和鸟苷酸(GMP)的合成一、嘌呤核苷酸的合成代谢(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P_PAMPATP①R-5'-PCNCNNCHCOHNHC10步反应PP-1'-R-5'-PGlnGlu酰胺转移酶酶3:甘氨酰胺核苷酸合成酶H2N９-1-R-5'-PH2C-NH2O=C-OHGly酶3ATP,Mg2+H2C５-N７H2O=C４N９HR-5'-P甘氨酰胺核苷酸(GAR)③②PRA转甲酰基酶FH4H2C５-N７H2O=C４N９HR-5'-P甘氨酰胺核苷酸(GAR)N5,N10-甲炔基FH4④H2CO=CNHR-5'-PNHC８HOH2CC４NHR-5'-PNHC８HOHN３=Glu甲酰甘氨酰胺核苷酸(FGAR)甲酰甘氨咪核苷酸(FGAM)⑤GlnATP,Mg2+H2CC４N９HR-5'-PN７HCHOHN=AIR合成酶ATP,Mg2+,K+H2O⑥C４H2N-HCN９R-5'-PNC８H甲酰甘氨咪核苷酸(FGAM)5-氨基咪唑核苷酸(AIR)R-5'-PCH2NC５NNCHCOHOCO2羧化酶⑦5-氨基咪唑-4-羧基核苷酸(CAIR)R-5'-PCH2NCNNCHCOHOR-5'-PCH2NCNNCHCON１HHCH2CHOOCHOOCNHHHCH2CHOOCHOOCAsp5-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'-PCH2NCNNCHCOH2N１COOHCHHCHOOC5-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'-PCNCNNCHCOH2NHC２OHR-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一、嘌呤核苷酸的合成代谢(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%嘌呤碱一、嘌呤核苷酸的合成代谢腺嘌呤+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)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dNDPNDPNDPdNDP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TDPdTDP二、嘧啶核苷酸的合成代谢(一)从头合成途径先合成嘧啶环，然后再与磷酸核糖连接生成嘧啶核苷酸.AspCO2GlnNH2HCH2CHOOCHOOCNCNCCC123456(一)嘧啶核苷酸的从头合成1.从头合成途径(1)尿嘧啶核苷酸的合成----6步反应HCO3_+GlnGlu2ATP2ADP+Pi氨基甲酰磷酸合成酶II①氨基甲酰磷酸N３H2O=COP２两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分布线粒体(肝)胞液(各种细胞)氮源氨谷氨酰胺变构激活剂N-乙酰谷氨酸无变构抑制剂无UMP(哺乳动物)功能尿素合成嘧啶合成(CPS-I)(CPS-II)NH2O=COP氨基甲酰磷酸HOOC４C５H2C６HCOOHH2N１+COH2NCCH2CHCOOHNHOHO天冬氨酸氨基甲酰基转移酶②PiAsp氨基甲酰天冬氨酸OCOHNCCHHCHCOOHNHCOHNCCHCCOOHNHO乳清酸二氢乳清酸NAD+NADH+H+脱氢酶④H2O③二氢乳清酸酶２COHNCCHCCOOHNHO乳清酸COHNCCHCCOOHNOR-5'-PPRPPPPi磷酸核糖转移酶⑤乳清酸核苷酸(OMP)COHNCCHCHNOR-5'-P尿嘧啶核苷酸(UMP)CO2⑥脱羧酶ATP(2)