第十章 核苷酸代谢

第二章Lipid第八章核苷酸代谢Chapter8Metabolismofnucleotides核苷酸(nucleotide)是构成核酸(nucleicacid)的基本单位，人体所需的核苷酸都是由机体自身合成的。食物中的核酸或核苷酸类物质基本上不能被人体所利用。在核酸类物质的水解产物中，只有磷酸和戊糖可被吸收利用。小肠单核苷酸胰核酸酶食物中核酸的消化核苷酶小肠戊糖含氮碱核苷酸酶磷酸核苷小肠核蛋白胃HCl蛋白质核酸核苷酸类物质在人体具有多方面的生理功用：

①作为合成核酸的原料：如ATP，GTP，CTP，UTP用于合成RNA，dATP，dGTP，dCTP，dTTP用于合成DNA。

②作为能量的贮存和供应形式：除ATP之外，还有GTP，UTP，CTP等。

③参与代谢或生理活动的调节：如环核苷酸cAMP和cGMP作为激素的第二信使。④参与构成酶的辅酶或辅基：如在NAD+，NADP+，FAD，FMN，CoA中均含有核苷酸的成分。

⑤

作为代谢中间物的载体：如用UDP携带糖基，用CDP携带胆碱，乙醇胺或甘油二酯，用腺苷携带蛋氨酸（形成SAM）等。第一节嘌呤核苷酸的代谢Section1MetabolismofPurineNucleotides一、嘌呤核苷酸的合成代谢通过利用一些简单的前体物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳单位及CO2等，逐步合成嘌呤核苷酸的过程称为从头合成途径(denovosynthesis)。这一途径主要见于肝，其次为小肠和胸腺。所有合成反应在胞液中进行。（一）嘌呤核苷酸的从头合成：嘌呤碱合成的元素来源CO2甲酰基（N5,N10-CH=FH4）甲酰基（N10-CHOFH4）天冬氨酸谷氨酰胺（酰胺基）甘氨酸⑴次黄苷酸的合成：首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗ATP，由5-磷酸核糖合成PRPP(1-焦磷酸-5-磷酸核糖)。PRPP再经过大约10步反应，合成第一个嘌呤核苷酸——次黄苷酸（IMP）。1．从头合成途径：在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的参与下，逐步合成IMPR-5-P（5-磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶PRPP（5-磷酸核糖-1-焦磷酸）次黄苷酸（IMP）的合成⑵腺苷酸及鸟苷酸的合成：IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后裂解产生腺苷酸（AMP）。IMP也可在IMP脱氢酶的催化下，以NAD+为受氢体，脱氢氧化为黄苷酸（XMP），后者再在鸟苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMP）。腺苷酸（AMP）与鸟苷酸（GMP）的合成H2O+NAD+XMPIMP脱氢酶NADH+H+Asp+GTPIMPAMP-S腺苷酸代琥珀酸合成酶GDP+PiGln+ATPGMP鸟苷酸合成酶Glu+AMP+PPiAMP腺苷酸代琥珀酸裂解酶延胡索酸⑶三磷酸嘌呤核苷的合成：

AMP/GMPADP/GDP核苷单磷酸激酶ATP

ADPATP/GTP核苷二磷酸激酶ATP

ADPdATP/dGTP核苷二磷酸激酶ATP

ADPdADP/dGDPNADPH+H+NADP++H2O核糖核苷酸还原酶合成RNA合成DNA核糖核苷酸还原酶的作用机制氧化型硫氧化还原蛋白SS核糖核苷酸还原酶SHSH还原型硫氧化还原蛋白NDP

dNDP+H2O硫氧化还原蛋白还原酶(FAD)NADPH+H+NADP+2.从头合成的调节：PRPP合成酶5-磷酸核糖+-IMPAMP、ADPGMP、GDP调节方式：反馈调节和交叉调节PRPP酰胺转移酶+PRPP-IMPAMPGMP腺苷酸代琥珀酸合成酶+GTP-AMPIMP脱氢酶GMP合成酶GMP-ATP+从头合成的调节++_____IMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATP__++GTPR-5-PATPPRPP合成酶PRPPPRAIMP腺苷酸代琥珀酸AMPADPATPXMPGMPGDPGTP酰胺转移酶又称再利用合成途径(salvagepathway)。指利用分解代谢产生的自由嘌呤碱合成嘌呤核苷酸的过程。这一途径可在大多数组织细胞中进行。（二）嘌呤核苷酸的补救合成：A+PRPPAMP+PPi腺嘌呤磷酸核糖转移酶次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶I/G+PRPPIMP/GMP+PPi嘌呤核苷酸的补救合成过程能够抑制嘌呤核苷酸合成的一些抗代谢药物，通常是属于嘌呤、氨基酸或叶酸的类似物，主要通过对代谢酶的竞争性抑制作用，来干扰或抑制嘌呤核苷酸的合成，因而具有抗肿瘤治疗作用。（三）抗代谢药物对嘌呤核苷酸合成的抑制：1.嘌呤类似物：临床上应用较多的嘌呤类似物包括6-巯基嘌呤（6-mercaptopurine，6-MP）、6-巯基鸟嘌呤、8-氮杂鸟嘌呤等。6-MP的化学结构与次黄嘌呤类似，因而可以抑制IMP转变为AMP或GMP，从而干扰嘌呤核苷酸的合成。6-巯基嘌呤的分子结构次黄嘌呤(hypoxanthine,H)6-巯基嘌呤(6-mercaptopurine,6-MP)2.氨基酸类似物：临床上应用较多的氨基酸类似物包括氮杂丝氨酸（azaserine）和6-重氮-5-氧正亮氨酸（diazonorleucine）。这些氨基酸类似物的分子结构与谷氨酰胺类似，因而可干扰谷氨酰胺在嘌呤核苷酸合成中的作用，抑制嘌呤核苷酸的合成。3.叶酸类似物：临床上应用较多的叶酸类似物包括氨蝶呤（aminopterin）及甲氨蝶呤（methotrexate，MTX）。能竞争性抑制二氢叶酸还原酶，减少体内四氢叶酸的生成，使嘌呤核苷酸合成过程中所需一碳单位的供应受阻而抑制其合成。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二、嘌呤核苷酸的分解代谢嘌呤核苷酸的分解首先是在核苷酸酶的催化下，脱去磷酸生成嘌呤核苷，然后再在核苷酶的催化下分解生成嘌呤碱，最后在黄嘌呤氧化酶的作用下氧化生成尿酸(uricacid)，再经尿液排出体外。嘌呤核苷酸的分解黄嘌呤氧化酶尿酸核苷酸酶AMP腺苷H2OPi核苷酸酶GMP鸟苷H2OPi脱氨酶次黄苷H2ONH3鸟嘌呤酶黄嘌呤H2ONH3核苷酶次黄嘌呤PiR-1-P核苷酶鸟嘌呤PiR-1-P尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。但在鸟类，尿酸则可继续分解产生尿囊素。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，当血浆中尿酸含量超过8mg%时，即可形成尿酸盐晶体。痛风症患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸钠晶体沉积于软骨、关节、软组织及肾，临床上表现为皮下结节，关节疼痛等。临床上常用别嘌呤醇（allopurinol）治疗痛风症。鸟嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤氧化酶黄嘌呤尿酸黄嘌