核苷酸代谢专业知识

核苷酸代谢专业知识核苷酸代谢专业知识第1页核苷酸食物核酸生物合成组织核酸NTP组织核酸一些辅酶活性中间物质cAMP与cGMP核苷酸代谢专业知识第2页

核苷酸代谢概况分解代谢

合成代谢

从头合成路径

(denovosynthesispathway)补救合成路径

(salvagesynthesispathway)第一节概述核苷酸代谢专业知识第3页核酸磷酸核苷酸核苷水解核酸酶核苷酸酶一、核酸解聚

核苷酸代谢专业知识第4页核苷酸生理功效

作为核酸合成原料: dATP、dGTP、dCTP、dTTP ——DNA合成原料；

ATP、GTP、CTP、UTP ——RNA合成原料。体内能量利用形式：ATP、GTP（蛋白质合成）、UTP（糖原合成）、CTP（磷脂合成）核苷酸代谢专业知识第5页核酸酶1、核酸酶分类（1）依据对底物专一性分为（2）依据切割位点分为核糖核酸酶(RNase)脱氧核糖核酸酶(DNase)非特异性核酸酶核酸内切酶核酸外切酶核苷酸代谢专业知识第6页DNARNA外切酶内切酶特定部位—限制性内切酶2、核酸酶作用特点核苷酸代谢专业知识第7页外切核酸酶对核酸水解位点5´

p

p

p

pOHB

p

p

p

p3´BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶5´端外切得：3’核苷酸蛇毒磷酸二酯酶3´端外切得：5’核苷酸核苷酸代谢专业知识第8页3、核苷酸分解磷酸-戊糖碱基核苷核苷磷酸化酶分解合成？进入磷酸戊糖路径或重新合成核酸核苷水解酶核苷酸代谢专业知识第9页二、嘌呤分解核苷酸代谢专业知识第10页

嘌呤碱包含：A-腺嘌呤、G-鸟嘌呤嘌呤分解代谢终产物

人、猿、鸟类、爬虫类、大多数昆虫：尿酸其它哺乳动物、腹足类：尿囊素硬骨鱼类：尿囊酸大多数鱼类、两栖类：尿素尿酸酶尿囊素酶尿囊酸酶核苷酸代谢专业知识第11页脱氨可发生在核苷/核苷酸水平核苷酸代谢专业知识第12页核苷酸代谢专业知识第13页

正常人血浆中尿酸含量约为0.12~0.36mmol/L(2~6mg%)。尿酸水溶性较差。当超出8mg%时，尿酸盐晶体即可沉积于关节、软组织、软骨及肾等处，而造成关节炎、尿路结石及肾疾病，此为痛风症（gout）。其病因可能与嘌呤核苷酸代谢酶缺点相关。核苷酸代谢专业知识第14页核苷酸代谢专业知识第15页三、嘧啶分解胞嘧啶尿嘧啶Β-丙氨酸+NH3+CO2β-氨基异丁酸+CO2+NH3胸腺嘧啶注：人和一些动物体内其脱氨过程也可能在核苷或核苷酸水平上进行核苷酸代谢专业知识第16页核苷酸代谢专业知识第17页核苷酸代谢专业知识第18页第二节核苷酸生物合成从头合成路径补救路径一个是利用核糖磷酸、一些氨基酸、NH3、CO2等简单物质为原料，经一系列酶促反应合成核苷酸，称“从头合成”路径。肝组织主要进行从头合成。利用体内游离碱基或核苷合成核苷酸，称补救路径。脑、骨髓等只能进行补救合成。遗传、疾病、药品、生理等。核苷酸代谢专业知识第19页一、嘌呤核苷酸生物合成从头合成路径补救路径该路径以5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）为起始物，经一系列酶促反应，生成次黄嘌呤核苷酸（IMP），然后再由IMP转变为AMP和GMP。核苷酸代谢专业知识第20页1.嘌呤环上各原子起源N3N9N7N1C2C6C4C5C8来自谷氨酰胺酰胺氮来自甲酸来自甲酸来自天冬氨酸来自甘氨酸来自CO2【记忆】“竹竿”（Gly）立中央，“谷子”(Gln)下面长，二氧化碳“天”(Asp)上飘，“假仙”（甲酰）在两旁核苷酸代谢专业知识第21页

2.合成部位：在胞液中进行，肝脏是从头合成主要器官，其次是小肠和胸腺，而脑和骨髓不能合成。3.合成过程：（1）IMP合成（2）AMP和GMP合成 核苷酸代谢专业知识第22页1、次黄嘌呤核苷酸（IMP）从头合成5-磷酸核糖+ATP5-磷酸核糖焦磷酸+AMP磷酸核糖焦磷酸激酶Mg2+合成步骤起始物质核苷酸代谢专业知识第23页

核苷酸代谢专业知识第24页次黄嘌呤核苷酸

核苷酸代谢专业知识第25页

O||CNHNC|||CHHCCNN|R-5’-PIMPHOOCCH2CHCOOH

|NH|CNHNC|||CHHCCNN|R-5’-P

NH2

|CNHNC|||CHHCCNN|R-5’-P天冬氨酸Mg2+GTP腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶延胡索酸腺苷酸代琥珀酸AMP2、AMP合成核苷酸代谢专业知识第26页

O||CNHNC|||CHHCCNN|R-5’-PIMP

O||CNHNC|||CHCC||NNOH|R-5’-P

XMP

O||CNHNC|||CHCC|NNNH2|R-5’-P

GMPNAD+NADH+H+H2OIMP脱氢酶谷氨酰胺谷氨酸GMP脱氢酶

ATP3、GMP合成核苷酸代谢专业知识第27页次黄嘌呤核苷酸腺苷酸黄嘌呤核苷酸鸟苷酸腺苷酸代琥珀酸核苷酸代谢专业知识第28页核苷酸代谢专业知识第29页

4、GTP和ATP生成核苷酸代谢专业知识第30页5-磷酸核糖焦磷酸5-磷酸核糖胺次黄嘌呤核苷酸鸟苷酸腺苷酸

3个控制点：一、磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶受IMP、AMP、GMP抑制；二、IMPAMP受AMP抑制；三、IMPGMP受GMP抑制；大肠杆菌中嘌呤核苷酸反馈抑制嘌呤核苷酸从头合成调整核苷酸代谢专业知识第31页IMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPGTPATP--嘌呤核苷酸从头合成调整++核苷酸代谢专业知识第32页主要发生在肝脏，常因各种抑制物甚至生理担心造成其中一些酶缺乏，影响细胞生长。“从头合成”路径（通常情况下占95%）核糖、氨基酸、CO2、NH3、Pi核糖核苷酸辅酶RNA脱氧核糖核苷酸DNA“补救”路径(脑和骨髓)内外源核酸分解核苷碱基、Pi脱氧核苷核酸类补品原理所在可提升康复速度（三）、由嘌呤碱和核苷合成核苷酸核苷酸代谢专业知识第33页富兰克博士指出，保持年轻饮食法，就是核酸饮食法。高核酸食品主要有鱼虾类，其中含量最高为沙丁鱼、鲑鱼、螃蟹、文蛤等。其次为豆类、动物肝脏、蘑菇、菠菜等。他提倡核酸饮食法应做到：沙丁鱼：4次/周；虾、螃蟹、文蛤、牡蛎、乌贼等：1次/周；动物肝脏：1次/周或豆类：2次/周；红萝卜、笋、菠菜、蘑菇等任一个：1次/天；牛奶：2杯/天；鲜榨果汁或蔬菜汁：1杯/天；水：4大杯/天。

核苷酸代谢专业知识第34页核苷酸代谢专业知识第35页核苷酸代谢专业知识第36页（四）嘌呤核苷酸抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸等类似物。主要以竞争性抑制阻断嘌呤核苷酸合成代谢，从而深入阻止核酸以及蛋白质生物合成。肿瘤细胞核酸及蛋白质合成十分旺盛，由此，这些抗代谢物含有抗肿瘤作用。核苷酸代谢专业知识第37页1.嘌呤类似物：主要有6-巯基嘌呤（6－mercapto－purine,6MP）等。6－MP 6－MP核苷酸作用：抑制从头合成 抑制补救合成(抑制HGPRT)核苷酸代谢专业知识第38页2.叶酸类似物：主要有氨蝶呤和氨甲蝶呤（MTX）等。能竞争性抑制二氢叶酸还原酶，使叶酸不能还原成FH2和FH4。由此嘌呤合成原料一碳单位得不到供给，从而抑制嘌呤核苷酸合成。核苷酸代谢专业知识第39页二、嘧啶核苷酸生物合成从头合成路径补救合成路径核苷酸代谢专业知识第40页（一）、嘧啶核苷酸从头合成1234561、嘧啶环上各原子起源核苷酸代谢专业知识第41页

2.合成部位：主要在肝细胞胞液中进行3.合成特点：（1）先合成嘧啶环，再与PRPP连接；（2）先合成UMP，再生成其它嘧啶核苷酸。4.合成过程： （1）UMP合成 （2）CTP合成 （3）dTMP合成核苷酸代谢专业知识第42页

OO||||谷氨酰胺+HCO3H2N-C-O-P-OH+谷氨酸

|O-2ATP2ADP+Pi氨基甲酰磷酸合成酶II-氨基甲酰磷酸嘧啶核苷酸合成过程（1）、尿嘧啶核苷酸合成氨供体核苷酸代谢专业知识第43页

两种氨基甲酰磷酸合成酶比较--------------------------------------------------------------------------------

氨基甲酰磷酸合成酶I氨基甲酰磷酸合成酶II

（CPSⅠ）（CPSⅡ）---------------------------------------------------------------------------------分布线粒体（肝）胞液（全部细胞）氮源氨谷氨酰胺变构激活剂N-乙酰谷氨酸无反馈抑制剂无UMP（哺乳动物）功效尿素合成

嘧啶合成----------------------------------------------------------------------------------核苷酸代谢专业知识第44页关键中间产物核苷酸代谢专业知识第45页核苷酸代谢专业知识第46页UMPUDPdUDPUTPdUMPCTPdTMP还原酶TMP合成酶核苷酸代谢专业知识第47页O||HN

|ON|R—5’-PNH2|N

|ON|R—5’-PPPUDPUTP尿苷酸激酶二磷酸核苷激酶CTP合成酶ATPADPATPADP谷氨酸谷氨酰胺ADP+PiATPUMPCTP（2）CTP合成核苷酸代谢专业知识第48页3.从头合成调整：

核苷酸代谢专业知识第49页（二）嘧啶核苷酸补救路径嘧啶+PRPP一磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核苷转移酶尿嘧啶核苷+ATPUMP+ADP尿苷激酶核苷酸代谢专业知识第50页三、脱氧核糖核苷酸合成1、在核苷二磷酸水平被还原核苷酸代谢专业知识第51页核苷酸代谢专业知识第52页O||HN

|ON|dR—5’-PO||CH3HN

|ON|dR—5’-PN5，N10甲烯FH4FH2FH4FH2还原酶TMP合成酶NADP+NADPH+H+dUMP（dTMP）2、脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）生成核苷酸代谢专业知识第53页核苷酸代谢专业知识第54页PRPPPRA甘氨酰胺甲酰甘氨酰甲酰甘氨谷氨酰胺