第十核苷酸代谢

第十核苷酸代谢第一页，共二十八页，2022年，8月28日(MetabolismofNucleotides)

核苷酸功能组成核酸及储存能量。组成辅酶(辅基)，参与代谢及调节。食物核蛋白蛋白质核酸胃酸核苷酸核酸酶核苷磷酸核苷酸酶碱基戊糖核苷酶第二页，共二十八页，2022年，8月28日(MetabolismofPurineNucleotides)第一节嘌呤核苷酸的代谢一、嘌呤核苷酸的合成代谢(一)从头合成途径1.定义从头合成途径是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等为原料，合成嘌呤核苷酸的途径。

2.部位

肝是主要合成器官，其次是小肠和胸腺；而脑、骨髓则很难进行此途径。第三页，共二十八页，2022年，8月28日体外实验资料：1909~1934年，美国生物化学家Owen证明，核酸的分解单位是核苷酸。1961年，美国生化学家JuanOro模拟大气放电，在有氰化氢参加的反应体系中发现有氨基酸和腺嘌呤生成。1963年，Ponnamperuma在类似的实验中也得到了腺嘌呤。后来，他又与RuthMariner、CarlSagan将腺嘌呤与核糖连接成为腺苷；再连接磷酸，得到了腺苷三磷酸(ATP)。第四页，共二十八页，2022年，8月28日体内实验资料：早在演绎核苷酸生物合成前，生物化学家就已经发现动物会排泄3种不同的含氮废物，即NH3、尿素和尿酸。尿酸就是嘌呤化合物的代谢产物。在1950年间，JohnM.Buchanan和G.RobertGreenberg采用同位素示踪结合嘌呤核苷酸降解物——尿酸分析证明，嘌呤分子的原子N1来自门冬氨酸，N3和N9来自谷氨酰胺等，完成了嘌呤生物合成过程的演绎。更为重要的是，他们还发现嘌呤不是以游离含氮碱，而是以核苷酸形式在体内合成的。这些发现促进了对核苷酸代谢相关疾病的认识第五页，共二十八页，2022年，8月28日1964年，科学家确定Lesch-Nyhan综合征与次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）缺陷有关。至今已发现，核苷酸的合成和分解代谢障碍与很多遗传性、代谢性疾病有关。模拟核苷酸组成成分，如取代碱基、核苷和核苷酸的类似物已发展为在临床上常用、有效的抗代谢药物。第六页，共二十八页，2022年，8月28日3.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)C6C5C4C2N1N3N7C8N9第七页，共二十八页，2022年，8月28日4.合成过程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IMP

AMP

GMPH2N-1-R-5´-P(5´-磷酸核糖胺)谷氨酰胺谷氨酸酰胺转移酶PRPP合成酶和酰胺转移酶是关键酶。第八页，共二十八页，2022年，8月28日(1)IMP生成过程5-磷酸核糖PO-CH2HOHHHOHOHOHPO-CH2HOHHHOOHOHPPATPAMPPRPP合成酶5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP)GlnGlu酰胺转移酶5-磷酸核糖胺PO-CH2HOHHNH2OHOHOHGlyMg2+GAR合成酶ATPADPPiH2C-NH2O=C-NHR5/P甘氨酰胺核苷酸(GAR)N5,N10-CH=FH4FH4转甲酰基酶H2C-NH-CHOO=C-NHR5/P甲酰甘氨酰胺核苷酸(FGAR)GlnGlu合成酶H2C-NH-CHOHN=C-NHR5/PMg2+甲酰甘氨咪核苷酸(FGAM)ATPADPAIR合成酶PiMg2+第九页，共二十八页，2022年，8月28日R5/PNHCCH2NNCH5-氨基咪唑核苷酸(AIR)CO2羧化酶R5/PNCH2NNCHHO-CO5-氨基咪唑-4-羧基核苷酸(CAIR)AspMg2+合成酶ADPPiATPR5/PNCH2NNCHHC-HN-COHOOCCH2HOOC5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸)甲酰胺核苷酸(SAICAR)裂解酶延胡索酸R5/PNCH2NNCHH2N-CO5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(AICAR)N10-COH-FH4FH4转甲酰基酶K+R5/PNCOHC-NHNCHH2N-CO5-甲酰胺咪唑-4-氨基甲酰核苷酸(FAICAR)PO-CH2HOHHNHOHOHNNNO次黄嘌呤核苷酸(IMP)环水解酶H2O第十页，共二十八页，2022年，8月28日①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NNNONR5/PIMPAspGTPGDP+Pi①NNNNR5/PNHHOOC-CH2-CH-COOH腺苷酸代琥珀酸延胡索酸②NNNNR5/PNH2AMPNNONR5/PO③H2NNNNONR5/PH2OGlnGluATPADP+PiH2ONADH+H+NAD+GMPXMPHHH第十一页，共二十八页，2022年，8月28日①嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。②合成过程为耗能反应。③一磷酸核苷酸在ATP作用下可合成二磷酸核苷酸和三磷酸核苷酸。(4)从头合成特点(3)ATP与GTP的生成AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶第十二页，共二十八页，2022年，8月28日(5)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AMPADPATPXMPGMPGDPGTPIMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP调节方式：反馈调节和交叉调节++++第十三页，共二十八页，2022年，8月28日

(二)补救合成途径1.定义

利用游离的嘌呤或嘌呤核苷，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成(或重新利用)途径。(1)腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)(2)次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)(3)腺苷激酶(adenosinekinase)2.参与补救合成的酶第十四页，共二十八页，2022年，8月28日3.合成过程腺嘌呤+

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

PRPPHGPRTGMP+PPi腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP4.补救合成的特点(1)节省从头合成时的能量和氨基酸。(2)某些组织器官如脑、骨髓等主要是进行补救合成。第十五页，共二十八页，2022年，8月28日(三)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第十六页，共二十八页，2022年，8月28日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）在核苷二磷酸水平上进行（N代表A、G、U、C等碱基）(四)脱氧核糖核苷酸的生成第十七页，共二十八页，2022年，8月28日(五)嘌呤核苷酸的抗代谢物1.嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸等的类似物。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氨甲蝶呤等次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤(6-MP)2.6-巯基嘌呤的结构NNNHNOHNNNHNSH第十八页，共二十八页，2022年，8月28日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第十九页，共二十八页，2022年，8月28日二、嘌呤核苷酸的分解代谢核苷酸核苷核苷酸酶Pi核苷磷酸化酶碱基1-磷酸核糖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(一)尿酸的生成NNNHNOHHOOH尿酸第二十页，共二十八页，2022年，8月28日(二)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别嘌呤醇次黄嘌呤NNNHOHCCHCCHCNNNHOHCCCCHCNNH1.尿酸含量为0.12～0.36mmol/L，超过0.48mmol/L时，沉积于关节等处，导致痛风症。2.别嘌呤醇可竞争性抑制黄嘌呤氧化酶，使生成减少，达到治疗痛风症的目的。第二十一页，共二十八页，2022年，8月28日第二节嘧啶核苷酸的代谢(MetabolismofPyrimidineNucleotides)一、嘧啶核苷酸的合成代谢(一)从头合成途径1.定义是指利用磷酸核糖、氨基酸及二氧化碳等为原料，合成嘧啶核苷酸的途径。

2.合成部位主要是肝等。第二十二页，共二十八页，2022年，8月28日3.嘧啶合成的元素来源4.合成过程(1)尿嘧啶核苷酸的合成

氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ(CPS-Ⅱ)是尿嘧啶核苷酸的合成的主要调节酶。NNCCCC天冬氨酸CO2谷氨酰胺第二十三页，共二十八页，2022年，8月28日H2O二氢乳清酸酶二氢乳清酸NADPH+H+NADPH+脱氢酶HO-COCH2COOHNHCONH2氨基甲酰天冬氨酸OCOOHHNNHOOCOOHHNNHO乳清酸PRPPPPi乳清酸磷酸核糖转移酶OCOOHHNNR-5/-PO乳清酸核苷酸(OMP)脱羧酶CO2OHNNOPO-CH2HOHHHOHOH尿嘧啶核苷酸(UMP)CO2+谷氨酰胺2×ATP2×(ADP+Pi)谷氨酸氨基甲酰磷酸NH2C=OO-PO32-氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ(CPS-Ⅱ)AspPi天冬氨酸氨基甲酰转移酶第二十四页，共二十八页，2022年，8月28日OHNNR-5/-PO(2)胞嘧啶核苷酸的合成UMPATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶