10 第九章 核苷酸代谢.ppt

第1页：第九章 核苷酸代谢

第九章核苷酸代谢

第2页：核苷酸的功能

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
• 3.参与代谢和生理调节:ATP/ADP/AMP, 第二信使cAMP、cGMP
• 4.组成辅酶:如腺苷酸→CoA / FAD / NAD+ / NADP+
• 5.活化中间代谢产物:UDP-葡萄糖→糖原合成CDP-二脂酰甘油→磷脂合成

第3页：第一节 核酸的酶促降解核酸酶核酸酶的分类

核酸的酶促降解核酸酶核酸酶的分类(

• 1)根据对底物的专一性分为(
• 2)根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——作用于核酸的磷酸二酯键的酶称为核酸酶

第4页：核酸核酸酶单核苷酸磷酸单脂酶核苷嘧啶

核酸核酸酶单核苷酸磷酸单脂酶核苷嘧啶(嘌呤)核糖(脱氧核糖)核苷酶核苷磷酸化酶嘧啶(嘌呤)核糖-1-磷酸脱氧核糖-1-磷酸核糖-5-磷酸磷酸戊糖途径醛缩酶乙醛甘油醛-3-磷酸

第5页：第二节 嘌呤和嘧啶的分解

嘌呤和嘧啶的分解

• 一、嘌呤的分解人体内嘌呤分解代谢特点:
• 1.氧化降解,环不打破;
• 2.最终产物:尿酸;
• 3.嘌呤代谢障碍:痛风症

第6页：嘌呤的分解

嘌呤的分解

（本页以图示为主，源文件提取到的文字较少，建议对照原图说明）

第7页：嘌呤代谢的终产物尿酸灵长类,鸟类

嘌呤代谢的终产物尿酸灵长类,鸟类、爬虫类、软体动物、海鞘类、昆虫尿囊素哺乳动物(灵长类除外)、腹足类尿囊酸硬骨鱼尿素大多数鱼类、两栖类、淡水瓣鳃类氨甲壳类、咸水瓣鳃类

第8页：二、嘧啶的分解嘧啶分解代谢特点

嘧啶的分解嘧啶分解代谢特点

• 1.还原降解,环被打破
• 2.终产物: NH3 、CO2 、β-丙氨酸、β-氨基异丁酸

第9页：嘧啶的分解

嘧啶的分解

（本页以图示为主，源文件提取到的文字较少，建议对照原图说明）

第10页：第三节 核苷酸的生物合成

核苷酸的生物合成

• 一、核苷酸生物合成的基本途径
• 1.从头合成途径-主要是肝组织以核糖磷酸、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料,经一系列酶促反应合成核苷酸
• 2.补救途径-脑、骨髓等利用体内游离的碱基或核苷合成核苷酸

第11页：甲酸天冬氨酸甲酸甘氨酸谷氨酰胺嘌呤环

甲酸天冬氨酸甲酸甘氨酸谷氨酰胺嘌呤环上原子的来源 嘌呤核苷酸的从头合成

第12页：嘌呤环原子来源

嘌呤最初不

以游离碱基的形式合成,而是从5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP)开始,经一系列酶促反应,先生成次黄嘌呤核苷酸(肌苷酸,IMP),然后再转变为AMP和GMP

嘌呤的各个原子

在PRPP的C1上逐渐加上去的(由Asp、Gln、Gly、甲酸、CO2提供N和C)

第13页：IMP的合成5-磷酸核糖5磷酸核糖焦

1、IMP的合成5-磷酸核糖5磷酸核糖焦磷酸5-磷酸核糖胺(PRPP) (PRA)甘氨酰胺核苷酸(GAR)甲酰甘氨酰胺核苷酸(FGAR)谷氨酰胺甘氨酸、ATPN5,N10-甲炔四氢叶酸①②③④⑤谷氨酰胺谷氨酸甲酰甘氨咪核苷酸(FGAM)ATP、Mg2+戊糖磷酸途径代谢产物磷酸戊糖焦磷酸激酶同时也是嘧啶/色氨酸/组氨酸合成前体磷酸核糖酰胺基转移酶限速酶甘氨酰胺核苷酸合成酶可获得多个原子GAR甲酰转移酶ATP AMP

第14页：5-氨基咪唑核苷酸5-氨基咪唑

5-氨基咪唑核苷酸(AIR)5-氨基咪唑,4-羧基核苷酸(CAIR)脱水、ATP环化CO2⑥甲酰甘氨咪核苷酸(FGAM)⑦5-氨基咪唑核苷羧化酶

第15页：5-氨基咪唑

5-氨基咪唑,4-羧基核苷酸(CAIR)5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(AICAR)5-甲酰氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(FAICAR)次黄嘌呤核苷酸(IMP)天冬氨酸ATP延胡索酸⑧⑨一碳单位⑩脱水环化11不同于⑥, 不需要ATP

第16页：AMP和GMP的合成天冬氨酸

2、AMP和GMP的合成天冬氨酸,Mg2+,GTP腺苷酸代琥珀酸合成酶延胡索酸腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸AMPIMPIMP脱氢酶NAD+H2ONADH+H+XMPGMP合成酶谷氨酰胺Mg2+,ATP谷氨酸GMP★★

第17页：IMP的生物合成

IMP的生物合成

（本页以图示为主，源文件提取到的文字较少，建议对照原图说明）

第18页：IMP转变为GMP和AMP

IMP转变为GMP和AMP

（本页以图示为主，源文件提取到的文字较少，建议对照原图说明）

第19页：三、嘧啶核苷酸的合成天冬氨酸=o=o嘧啶

三、嘧啶核苷酸的合成天冬氨酸=o=o嘧啶环原子的来源NH3CO2

第20页：嘧啶环原子来源

嘧啶环原子来源:NH

• 3.CO
• 2.Asp特点:先利用小分子化合物形成嘧啶环,再与核糖磷酸(PRPP提供)结合成乳清酸,然后生成UMP。其他嘧啶核苷酸由尿苷酸转变而成。

第21页：CO2+谷氨酰胺氨甲酰磷酸天冬氨酸氨

CO2+谷氨酰胺氨甲酰磷酸天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸氨甲酰转移酶Pi氨甲酰磷酸合成酶乳清酸核苷酸乳清酸二氢乳清酸二氢乳清酸酶H2O脱氢酶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷酸(UMP)脱羧酶CO2OMPPRPP

第22页：尿嘧啶核苷酸合成途径

尿嘧啶核苷酸合成途径

第23页：胞苷酸的生物合成UMP

胞苷酸的生物合成UMP UDP UTP ATP ADP ATP ADPUTP + NH3+ ATP CTP + ADP + Pi (细菌体内)在动物体内,由谷氨酰胺代替氨参加反应提供氨基UTP + 谷氨酰胺+ATP +H2O CTP + 谷氨酸+ ADP + PiCTP合成酶Mg2+尿嘧啶核苷酸激酶核苷二磷酸激酶CTP合成酶

第24页：UMP UDP UTP尿苷酸激酶

UMP UDP UTP尿苷酸激酶ATP ADPATP ADP二磷酸核苷激酶CTPCTP 合成酶谷氨酸谷氨酰胺ADP+Pi ATP

第25页：四、核苷酸转化成核苷三磷酸NMP +

四、核苷酸转化成核苷三磷酸(d)NMP + ATP (d)NDP +ADP(d)NDP + ATP (d)NTP + ADP核苷单磷酸激酶核苷二磷酸激酶核苷单磷酸激酶对碱基专一,对戊糖无特殊要求核苷二磷酸激酶对碱基、戊糖均无特殊要求

第26页：五、脱氧核苷酸的合成生物体内的脱氧核糖核

通常,核糖核苷酸

在核苷二磷酸的水平上被还原而生成脱氧核糖核苷酸的

第27页：核糖核苷酸的还原反应NADP+NAD

• 核糖核苷酸的还原反应NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白还原酶FAD核糖核苷酸还原酶(B
• 12)ATP 、Mg2+硫氧还蛋白(还原型)SHSH硫氧还蛋白(氧化型)SSOP-P-CH2BOHOH核糖核苷二磷酸OP-P-CH2BOHH+ H2O脱氧核糖核苷二磷酸

第28页：六、脱氧胸腺苷酸的合成

六、脱氧胸腺苷酸的合成——dUMP甲基化而成胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH + H+ + SerNADP+ + GlyN5,N10 –CH2-FH4 FH2二氢叶酸还原酶Ser羟甲基转移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-PdUMPdTMP

第29页：UMPUDP

UMPUDP dUDPUTP dUMPCTP TMP核苷二磷酸还原酶TMP合成酶甲基化ATPATPATPGlnMg+CTP合成酶磷酸激酶dCMP脱氨基

第30页：七、核苷酸从头合成的调节

核苷酸从头合成的调节

• 1.嘌呤核苷酸合成的调节
• 2.嘧啶核苷酸合成的调节
• 八、核苷酸从头合成的抗代谢物抗代谢物即代谢抑制物(剂),都是与代谢物在结构上的类似物。它们在代谢反应中跟正常的代谢物相拮抗,以减少正常代谢物参加反应的机会,从而影响正常代谢。核苷酸从头合成的抗代谢物以竞争性抑制或“以假乱真”方式干扰或阻断核苷酸的合成代谢,进而阻止核酸及蛋白质的生物合成,因此具有抗肿瘤作用。

第31页：嘌呤类似物6-巯基嘌呤

1.嘌呤类似物6-巯基嘌呤(6MP)、6-巯基鸟嘌呤、8-氮杂鸟嘌呤其中, 6MP临床应用较多。

其化学结构与次黄嘌呤相似,并可在体内转变成6MP核苷酸,因而可抑制IMP转变为AMP及GMP;

可通过竞争性抑制影响次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)而阻止补救合成途径;还可反馈抑制PRPP酰基转移酶而阻断从头合成途径。NNNNHHHSHNNNNHHHO次黄嘌呤6-巯基嘌呤

第32页：谷氨酰胺和天冬氨酸类似物重氮杂丝氨酸

2.谷氨酰胺和天冬氨酸类似物重氮杂丝氨酸、6-重氮-5-氧正亮氨酸其结构与谷氨酰胺相似,可干扰谷氨酰胺在嘌呤核苷酸合成中的作用而抑制其合成。

天冬氨酸类似物——羽田杀菌素,能强烈抑制腺苷酸琥珀酸合成酶的活性。

HOC-NOH-CH2-COOH

第33页：叶酸类似物氨基蝶呤

3.叶酸类似物氨基蝶呤、氨甲蝶呤(MTX)等竞争性抑制二氢叶酸还原酶,使叶酸不能还原成二氢叶酸及四氢叶酸。

嘌呤分子中来自一碳单位的C2、8得不到供应而抑制其合成。

第34页：嘧啶类似物5-氟尿嘧啶

嘧啶类似物5-氟尿嘧啶 核苷类似物阿糖胞苷环胞苷

第35页：九、核苷酸的补救合成

核苷酸的补救合成

• 1.嘌呤核苷酸合成的补救途径
• 2.嘧啶核苷酸合成的补救途径总结:核苷酸生物合成与核酸生物合成的关系

第36页：