12 第十章 核苷酸代谢.pptx

第1页：第十章 核苷酸代谢

第十章核苷酸代谢Metabolism of Nucleotides

第2页：核苷酸是核酸的基本结构单位。

• 核苷酸是核酸的基本结构单位。
• 人体内的核苷酸主要由机体细胞自身合成。因此，与氨基酸不同，核苷酸不属于营养必需物质。

第3页：核酸的消化与吸收食物核蛋白蛋白质核酸

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

第4页：核苷酸的生物功用

核苷酸的生物功用

• 作为核酸合成的原料
• 体内能量的利用形式
• 参与代谢和生理调节
• 组成辅酶
• 活化中间代谢物AMP烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)

第5页：第一节 嘌呤核苷酸的合成与分解代谢

第一节嘌呤核苷酸的合成与分解代谢Metabolism of Purine Nucleotides

第6页：嘌呤核苷酸的结构

嘌呤核苷酸的结构GMPAMP

第7页：一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成

• 一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两种途径利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤核苷酸。
• 从头合成途径(de novo synthesis)
• 补救合成途径(salvage pathway)利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸。

第8页：(一)嘌呤核苷酸的从头合成

• 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
• 哺乳动物合成部位1、从头合成途径除某些细菌外，几乎所有生物体都能合成嘌呤碱。

第9页：嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸甲酰基

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）

第10页：AMP和GMP的生成

合成过程

• IMP的合成
• AMP和GMP的生成

第11页：磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酸酰胺转移酶

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IMPAMPGMPH2N-1-R-5´-P（5´-磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酸酰胺转移酶

第12页：IMP的合成过程①磷酸核糖酰胺转移酶②G

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

第13页：

第14页：IMP生成总反应过程

IMP生成总反应过程

第15页：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
• AMP和GMP的生成

第16页：激酶 激酶 激酶 激酶

AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶

第17页：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

第18页：2.从头合成的调节R-5-PATPPRP

2.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

第19页：(二)嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式

• （二）嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adenine phosphoribosyl transferase, APRT)次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT)腺苷激酶(adenosine kinase)
• 参与补救合成的酶

第20页：合成过程腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPA

• 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

第21页：补救合成的生理意义

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。

第22页：(三)嘌呤核苷酸的相互转变IMPAMP腺

（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23页：(四)脱氧核糖核苷酸的生成

（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）

第24页：核糖核苷酸还原酶

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)

第25页：核苷酸还原酶是一种别构酶，包括两个亚基

核苷酸还原酶是一种别构酶，包括两个亚基，只有两个亚基结合时才具有酶活性。在DNA合成旺盛、分裂速度较快的细胞中，核苷酸还原酶体系活性较强。

细胞除了控制核苷酸还原酶的活性以调节脱氧核苷酸的浓度之外，还可以通过各种三磷酸核苷对还原酶的别构作用来调节不同脱氧核苷酸生成，使合成DNA的4种脱氧核苷酸控制在适当的比例。

第26页：主要抑制剂主要促进剂作用物dATP

主要抑制剂主要促进剂作用物dATP、dGTP、dTTPdATP、dGTPdATP、ATPdATPATPATPdGTPdTTPCDPUDPADPGDP核苷酸还原酶的别构调节

第27页：(五)嘌呤核苷酸的抗代谢

（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。叶酸类似物氨基酸类似物嘌呤类似物氨蝶呤氨甲蝶呤等氮杂丝氨酸等6-巯基嘌呤6-巯基鸟嘌呤8-氮杂鸟嘌呤等

第28页：次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤(6-MP)

次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤(6-MP)

• 6-巯基嘌呤的结构

第29页：甲酰甘氨酰胺核苷酸

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30页：二、嘌呤核苷酸的分解代谢

二、嘌呤核苷酸的分解代谢终产物

二、嘌呤核苷酸的分解代谢终产物是尿酸核苷酸核苷核苷酸酶Pi核苷磷酸化酶碱基1-磷酸核糖

第31页：嘌呤碱的最终代谢产物

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

第32页：痛风症的治疗机制鸟嘌呤次黄嘌呤

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

第33页：第二节 嘧啶核苷酸的合成与分解代谢

第二节嘧啶核苷酸的合成与分解代谢Metabolism of Pyrimidine Nucleotides

第34页：嘧啶核苷酸的结构

嘧啶核苷酸的结构

第35页：一、嘧啶核苷酸的合成同样有从头合成

• 一、嘧啶核苷酸的合成同样有从头合成与补救合成两条途径(一)嘧啶核苷酸的从头合成比嘌呤核苷酸简单
• 合成部位主要是肝细胞胞液
• 合成原料谷氨酰胺、CO2和天冬氨酸

第36页：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酰磷酸天冬氨酸

第37页：合成过程

合成过程

• 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

第38页：

第39页：

第40页：胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶

胞嘧啶核苷酸的合成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

第41页：dTMP或TMP的生成

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dUDPCTPCDPdCDPdCMP

第42页：从头合成的调节---ATP +

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-

第43页：(二)嘧啶核苷酸的补救合成

（二）嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶+PRPP磷酸嘧啶核苷+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 +ADP

第44页：(三)嘧啶核苷酸的抗代谢物

（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)

第45页：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

第46页：氮杂丝氨酸阿糖胞苷氨甲碟呤氮杂丝氨酸

UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP氮杂丝氨酸阿糖胞苷氨甲碟呤氮杂丝氨酸

第47页：二、嘧啶核苷酸的分解代谢

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

第48页：胞嘧啶NH3尿嘧啶二氢

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