核苷酸代谢课件

生物化学BiochemistryDepartmentofBiochemistry&MolecularBiology

燕秋第九章核苷酸代谢(MetabolismofNucleotides)内容第一节核苷酸的生物学功能第二节核酸的降解与核苷酸代谢一、核酸和核苷酸的降解

二、核苷酸的代谢第三节核苷酸代谢障碍和抗代谢物(A)(G)(T)(U)(C)胞嘧啶尿嘧啶鸟嘌呤腺嘌呤胸腺嘧啶H核糖(Ribose)构成RNA脱氧核糖(Deoxyribose)构成DNAβ-D-核糖β-D-2-脱氧核糖΄΄΄΄΄΄΄΄΄΄（二）戊糖dAMPdGMPdTMPdCMPAMPGMPUMPCMP

核酸的构成核酸的降解核苷酸的生物学功能1．核酸的构成单位2．能量代谢作用3．生理调节介质4．辅酶的组成成分5．辅因子合成的前体物6．酶的变构调节剂和为酶的共价修饰提供磷酸基7．代谢的活化中间体8.抗代谢物第二节核酸的降解与核苷酸代谢(MetabolismofNucleotides)一、核酸和核苷酸的代谢（一）嘌呤核苷酸的合成与分解合成分解1.嘌呤核苷酸的从头合成肝是从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小肠和胸腺。细胞定位是在胞液。磷酸戊糖的来源

——磷酸戊糖途径图9-2嘌呤核苷酸从头合成IMP

(2)IMP的合成途径(图9-3)3个阶段11步反应：

第一个阶段激活阶段(第1步反应)。第二个阶段咪唑环合成的阶段(第2步-第6步)。第三个阶段IMP合成的阶段(第7步-第11步）。

图9-3嘌呤核苷酸的从头合成途径酰磷酸核糖焦磷酸酶PRPP激酶图9-5嘌呤核苷酸从头合成的调节（4）嘌呤核苷酸从头合成的调节磷酸核糖焦磷酸酶PRPP激酶2.嘌呤核苷酸的补救合成

在酶催化下，由PRPP的磷酸核糖部分与嘌呤碱基结合形成核苷酸或由核苷经激酶催化形成核苷酸的一步合成反应。酶：腺嘌呤磷酸核糖转移酶（adeninephosphoribosyl

transferase,APRT）次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（hypoxanthine-guaninephosphoribosyl

transferase,HGPRT）腺苷激酶（adenosinekinase）

AMP和GMP的转换（不能直接转换）

3.嘌呤核苷酸的分解代谢

3个基本过程：（1）核苷酸核苷酸酶核苷（2）核苷核苷磷酸化酶嘌呤碱基+1-磷酸核糖5-磷酸核糖磷酸戊糖途径（3）嘌呤碱基核苷酸的补救合成分解代谢，最终形成尿酸（尿液排出）图9-6嘌呤核苷酸的分解代谢GMPAMPIMP嘌呤核苷酸的代谢终产物：尿酸尿囊素CO2，NH3，H2O尿酸酶3.嘌呤核苷酸的分解代谢核苷酸代谢紊乱-高尿酸血症、痛风正常情况：嘌呤核苷酸分解代谢尿酸肾脏排泄

高尿酸血症导致痛风尿酸结晶沉积在关节、软组织、软骨、肾关节炎、尿路结石、肾疾病多见于成年男性异常：尿酸排泄障碍、尿酸生成过多促进尿酸排泄抑制尿酸形成痛风治疗的生化机制别黄嘌呤-结合于酶上PRPP结合别嘌呤核苷酸溶解度大（二）嘧啶核苷酸的代谢（一）嘧啶核苷酸的合成与分解1.嘧啶核苷酸的从头合成谷氨酰胺CO2(1)嘧啶核苷酸从头合成的特点

不同于嘌呤核苷酸的合成。

①酶大多在胞液内，但个别酶如二氢乳清酸脱氢酶则位于线粒体内。②合成从CO2和谷氨酰胺开始，经6步反应先合成嘧啶环，再与PRPP反应生成尿嘧啶核苷酸（UMP）。③由UMP合成其它嘧啶核苷酸。过程（1）UMP的合成（2）CTP的合成(2)UMP的合成途径图9-8

（细胞分化）（细胞增殖）（3）TMP的合成在核苷一磷酸水平转换。

d从头合成的调节+-（1）一步合成方式尿嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶+PRPP

UMP+PPi（2）二步合成方式尿苷磷酸化酶尿嘧啶+1-磷酸核糖尿嘧啶核苷+Pi

核苷激酶，Mg2+尿嘧啶核苷+ATPUMP+ADP2.嘧啶核苷酸的补救合成3.嘧啶核苷酸的分解代谢图9-10嘧啶碱的分解代谢(三)脱氧核苷酸的合成A、G、U、T、C图9-11脱氧核苷酸的合成(四)核苷二磷酸、核苷三磷酸的合成其他核苷二磷酸、核苷三磷酸的合成与此相同。嘌呤、嘧啶核苷酸合成与分解的区别

嘌呤嘧啶合成原料Asp、Gln、Gly、CO2、Asp、氨基甲酰磷酸（CO2、Gln）一碳单位合成碱基A、GC、T、U从头合成在磷酸核糖分子上逐步合成先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连合成部位肝、小肠、胸腺（胞液）肝（胞液）关键酶PRPPK、GPATCPS-II、ACT最初产物IMPUMP合成部位脑、骨髓、脾脏脑、骨髓、脾脏合成原料游离嘌呤碱、嘌呤核苷游离嘧啶碱、嘧啶核苷分解产物尿酸NH3、CO2、β-Ala(C,U)、β-氨基异丁酸(T)从头合成补救合成第三节核苷酸代谢障碍和抗代谢物DisordersofNucleotidesMetabolismandAntimetabolicSubstances参与核苷酸代谢的某些酶的缺失或调节失常会引起核苷酸代谢障碍。核苷酸代谢障碍能引起多种疾病。一、核苷酸的代谢障碍

核苷酸代谢障碍引起的疾病

临床疾病缺陷的酶原因临床特点遗传类型嘌呤核苷酸代谢障碍痛风

①PRPP合成酶调节失常嘌呤产生和x-染色体连②HGPRT酶排泄过多锁，隐性遗传

Lesch-Nyhan综合征

HGPRT酶遗传缺陷嘌呤产生排泄x-染色体连（自毁容貌症）多,脑性瘫痪,锁，隐性遗传

免疫缺陷症

①腺苷脱氨酶遗传缺陷B细胞免疫缺陷,常染色体隐性遗传(ADA)缺乏脱氧腺苷尿症②嘌呤核苷磷酸化酶(PNP)

肾结石

APRT酶遗传缺陷2，8-二羟基腺常染色体隐性遗传嘌呤肾结石黄嘌呤尿

黄嘌呤氧化酶遗传缺陷黄嘌呤肾结石，常染色体隐性遗传低尿酸血症

嘧啶核苷酸代谢障碍先天性乳清

乳清酸磷酸遗传缺陷乳清酸排泄多常染色体隐性遗传酸尿症

核糖转移酶红细胞性贫血乳清酸核苷酸遗传缺陷乳清酸排泄较多常染色体隐性遗传脱羧酶1990年11月，美国NIH的Blease和culver进行了首例人体基因治疗临床试验。患先天性重症联合免疫缺陷综合症—ADA缺乏症的4岁小女孩，利用反转录病毒将ADA基因转移到T淋巴细胞中，再回输。患者免疫力明显提高，取得了巨大成功。治疗使她可以走出隔离间，避免因免疫机能低下而死于各种感染和疾病。联合免疫缺陷综合症—ADA缺乏症人类第一次进行基因治疗（1990年）腺苷脱氨酶(ADA)缺乏症二、抗代谢物人工合成的核苷酸代谢类似物主要有6类。（1）嘌呤核苷酸代谢类物6-巯基鸟嘌呤（6-MG），6-巯基嘌呤（6-MP），8-氮杂鸟嘌呤（8-AG），氮杂硫嘌呤（AZTP），别嘌呤醇（APO）等。

（2）嘧啶核苷酸代谢类似物5-氟尿嘧啶（5-FU），5-碘-2-脱氧尿嘧啶（5-IDU），6-氮杂尿嘧啶（6-AU）等。

（3）氨基酸类似物

氮杂丝氨酸（AS），6-重氮-5-氧正亮氨酸（DAL），磷乙天冬氨酸（PALA）等。（4）叶酸类似物

氨蝶呤(AP），甲氨蝶呤（MTX）等。（5）核苷类似物

阿糖胞苷（ara-c）、环胞苷（cycl