核苷酸代谢课件

核酸与核苷酸代谢MetabolismofNucleotides核酸与核苷酸MetabolismofNucleotide核苷酸的功能1、核酸合成的原料（最主要）2、体内能量的利用形式：

ATP是细胞的主要能量形式；GTP也可提供能量3、某些核苷酸是代谢的调节物质：第二信使cAMP、cGMP4、组成辅酶:腺苷酸→NAD+/NADP+/FAD5、核苷酸衍生物是许多生物合成的活性中间物：

UDP-葡萄糖→糖原合成

CDP-二脂酰甘油→磷脂合成

核苷酸的功能1、核酸合成的原料（最主要）尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)AMP尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)AMP

第一节

核酸的消化与吸收

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RNA酶DNA酶排出，很少利用核酸的消化与吸收食物核蛋白蛋白质核酸（RNA及DNA）胃酸核

第二节

核酸的分解代谢

一.核酸的分解（核酸酶）

核酸酶是作用于核酸磷酸二酯键的水解酶，包括核糖核酸酶(RNase)和脱氧核糖核酸酶(DNase)，其中能水解核酸分子内磷酸二酯键的酶又称为核酸内切酶(endonuclease)，从核酸的一端逐个水解下核苷酸的酶称为核酸外切酶(exonuclease)。

一.核酸的分解（核酸酶） 核酸酶是作用于核酸磷酸二酯键的水核酸酶(Nuclease)RNA:RNase(酶稳定、耐高温)DNA:DNase(种类多、工具酶)核酸内切酶：水解核酸内部磷酸二酯键核酸外切酶：从核酸链一端逐个水解非特异性:牛、蛇特异性作用类别：核酸酶(Nuclease)RNA:RNase二、核苷酸的分解

催化核苷水解的酶有两类，即核苷磷酸化酶和核苷水解酶

（核苷磷酸化酶）

核苷+Pi

嘌呤或嘧啶+戊糖-1-P

（核苷水解酶）

核苷+H2O

嘌呤或嘧啶+戊糖

核苷磷酸化酶存在广泛，反应可逆

核苷水解酶主要存在于植物和微生物，只对核糖核苷起作用，对脱氧核糖核苷无作用。

二、核苷酸的分解 第三节

嘌呤核苷酸的代谢MetabolismofPurineNucleotides第三节

嘌呤核苷酸的代谢MetabolismofPur嘌呤核苷酸的结构GMPAMP嘌呤核苷酸的结构GMPAMP一、嘌呤核苷酸的合成代谢从头合成途径(denovosynthesispathway)补救合成途径(salvagesynthesispathway)

一、嘌呤核苷酸的合成代谢从头合成途径嘌呤核苷酸的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简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。

肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行此合成途径。（一）嘌呤核苷酸的从头合成定义合成部位嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及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）嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸甲酰基甘氨酸甲酰基谷氨酰胺过程1.IMP的合成2.AMP和GMP的生成过程1.IMP的合成2.AMP和GMP的生成R-5-P（5-磷酸核糖）ATPAMP磷酸核糖焦磷酸激酶PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸PRPP）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IMPAMPGMPH2N-1-R-5´-P（5´-磷酸核糖胺PRA）谷氨酰胺谷氨酸酰胺转移酶R-5-PATPAMP磷酸核糖焦磷酸激酶PP-1-R-5-P1.IMP的合成过程①磷酸核糖酰胺转移酶②GAR合成酶③转甲酰基酶④FGAM合成酶⑤AIR合成酶1.IMP的合成过程①磷酸核糖酰胺转移酶目录目录IMP生成总反应过程目录IMP生成总反应过程目录2、AMP和GMP的生成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合成酶目录2、AMP和GMP的生成①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMAMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGD嘌呤核苷酸从头合成特点•

嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。•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•嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合从头合成的调节R-5-PATPPRPP合成酶PRPP酰胺转移酶PRAIMP腺苷酸代琥珀酸AMPADPATPXMPGMPGDPGTP++_____IMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP__++调节方式：反馈调节和交叉调节目录交叉调节对维持ATP和GTP浓度的平衡有重要的意义从头合成的调节R-5-PATPPRPP合成酶PRPP酰胺转移

利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，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。（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径定义利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷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)参与补救合成的酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶参与补救合成的酶腺嘌呤+

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

PRPPHGPRTGMP+PPi合成过程腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP腺嘌呤+PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤+补救合成的生理意义补救合成节省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(它们缺乏从头合成的嘌呤核苷酸的酶体系)。补救合成的生理意义补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的遗传疾病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遗传疾病Lesch-Nyhan莱-尼综合征,自毁容貌综合征（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（三）嘌呤核苷酸的相互转变IMPAMP腺苷酸代XMPGMPN（四）脱氧核糖核苷酸的生成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在核苷二磷酸水平上进行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）脱氧核苷酸的生成dNDP+ATP激酶dNTP+ADP二磷酸脱氧核苷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NDPdNDP核糖核苷酸还原酶ADPdADP核糖核苷酸还原酶（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物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（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤(6-MP)6-巯基嘌呤的结构次黄嘌呤6-巯基嘌呤6-巯基嘌呤的结构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目录甲酰甘氨酰PRPP谷氨酰胺=PRA甘氨酰胺==甲酰甘氨5-氨二、嘌呤核苷酸的分解代谢

主要在肝脏,小肠,及肾脏中进行.核苷酸核苷核苷酸酶Pi核苷磷酸化酶碱基1-磷酸核糖二、嘌呤核苷酸的分解代谢

主要在肝脏,小肠,及肾脏中进行.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嘌呤碱的最终AMPGMPHGX黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶

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正常人血浆尿酸含量：0.12～0.36mmol/L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第四节

嘧啶核苷酸的代谢MetabolismofPyrimidineNucleotides第四节

嘧啶核苷酸的代谢MetabolismofPyri嘧啶核苷酸的结构嘧啶核苷酸的结构从头合成途径补救合成途径一、嘧啶核苷酸的合成代谢从头合成途径一、嘧啶核苷酸的合成代谢（一）嘧啶核苷酸的从头合成主要是肝细胞胞液嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。定义合成部位（一）嘧啶核苷酸的从头合成主要是肝细胞胞液嘧啶核苷酸的从头合嘧啶合成的元素来源氨基甲酰磷酸天冬氨酸嘧啶合成的元素来源氨基甲天冬氨酸合成过程1.尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺+

HCO3-氨基甲酰磷酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸+氨基甲酰磷酸合成过程1.尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺+HCO3-氨基核苷酸代谢课件核苷酸代谢课件胞嘧啶核苷酸的合成（是在尿嘧啶核苷三磷酸水平进行的）ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+Pi胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶3.dTMP或TMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP3.dTMP或TMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯F从头合成的调节---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---ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲酰磷（二）嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶+

PRPP嘧啶核苷酸+PPi嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶TMP+ADPU、T、乳清酸，而不能利用C（二）嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶+PRPP嘧啶核苷酸+嘌啶核苷酸与嘧啶核苷酸合成的比较相同点1.

合成原料基本相同嘌啶核苷酸嘧啶核苷酸2.

合成部位对高等动物来说,主要在肝脏3.

都有2种合成途径(从头和补救途径)

4.

都是先合成一个与之有关的核苷酸,然后在此基础上进一步合成核苷酸不同点1.

在5'-P-R基础上合成嘌呤环2.

最先合成的核苷酸是

IMP3.

在IMP基础上完成AMP和GMP的合成1.

先合成嘧啶环再与5'-P-R结合2.

先合成UMP3.

以UMP为基础,完成CTP,dTMP的合成嘌啶核苷酸与嘧啶核苷酸合成的比较相同点1.合成原料基本相同（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物嘧啶类似物胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶(5-FU)（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物嘧啶类似物胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧某些改变了核糖结构的核苷类似物某些改变了核糖结构的核苷类似物UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP氮杂丝氨酸阿糖胞苷氨甲碟呤氮杂丝氨酸UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTM二、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶碱1-磷酸核糖嘧啶核苷酸核苷

核苷酸酶PPi核苷磷酸化酶二、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶碱1-磷酸核糖嘧啶核苷酸核苷胞嘧啶NH3尿嘧啶二氢尿嘧啶H2OCO2+NH3β-丙氨酸胸腺嘧啶β-脲基异丁酸β-氨基异丁酸H2O丙二酸单酰CoA乙酰CoATAC肝尿素甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰CoATAC糖异生胞嘧啶NH3尿嘧啶二氢尿嘧啶H2OCO2+NH3β-习题1.体内进行嘌呤核苷酸从头合成最主要的组织是A、胸腺B、小肠粘膜