07 核苷酸代谢.pptx

第1页：核苷酸的功能

核苷酸代谢(Metabolism of Nucleotides)核苷酸功能组成核酸及储存能量。组成辅酶(辅基)，参与代谢及调节。食物核蛋白蛋白质核酸胃酸核苷酸核酸酶核苷磷酸核苷酸酶碱基戊糖核苷酶

第2页：嘌呤核苷酸的从头合成

(Metabolism of Purine Nucleotides)第一节嘌呤核苷酸的代谢一、嘌呤核苷酸的合成代谢

• 从头合成途径
• 定义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为原料，合成嘌呤核苷酸的途径。
• 部位肝是主要合成器官，其次是小肠和胸腺；而脑、骨髓则很难进行此途径。

第3页：嘌呤碱合成的元素来源

3.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)C6C5C4C2N1N3N7C8N9

第4页：IMP的合成过程

4.合成过程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PRPP合成酶和酰胺转移酶是关键酶。

第5页：PRPP与5-磷酸核糖胺的生成

(1)IMP生成过程5-磷酸核糖PO-CH2HOHHHOHOHOHPO-CH2HOHHHOOHOHPPATPAMPPRPP合成酶5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP)GlnGlu酰胺转移酶5-磷酸核糖胺PO-CH2HOHHNH2OHOHOHGlyMg2+GAR合成酶ATPADPPiH2C-NH2O=C-NHR5/P甘氨酰胺核苷酸(GAR)N5,N10-CH=FH4FH4转甲酰基酶H2C-NH-CHOO=C-NHR5/P甲酰甘氨酰胺核苷酸(FGAR)GlnGlu合成酶H2C-NH-CHOHN=C-NHR5/PMg2+甲酰甘氨咪核苷酸(FGAM)ATPADPAIR合成酶PiMg2+

第6页：嘌呤咪唑环的逐步合成

R5/PNHCCH2NNCH5-氨基咪唑核苷酸(AIR)CO2羧化酶R5/PNCH2NNCHHO-CO5-氨基咪唑-4-羧基核苷酸(CAIR)AspMg2+合成酶ADPPiATPR5/PNCH2NNCHHC-HN-COHOOCCH2HOOC5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸)甲酰胺核苷酸(SAICAR)裂解酶延胡索酸R5/PNCH2NNCHH2N-CO5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(AICAR)N10-COH-FH4FH4转甲酰基酶K+R5/PNCOHC-NHNCHH2N-CO5-甲酰胺咪唑-4-氨基甲酰核苷酸(FAICAR)PO-CH2HOHHNHOHOHNNNO次黄嘌呤核苷酸(IMP)环水解酶H2O

第7页：AMP与GMP的生成

• 腺苷酸代琥珀酸合成酶
• IMP脱氢酶
• 腺苷酸代琥珀酸裂解酶
• GMP合成酶
• AMP和GMP的生成NNNONR5/PIMPAspGTPGDP+Pi①NNNNR5/PNHHOOC-CH2-CH-COOH腺苷酸代琥珀酸延胡索酸
• NNNNR5/PNH2AMPNNONR5/PO③H2NNNNONR5/PH2OGlnGluATPADP+PiH2ONADH+H+NAD+GMPXMPHHH

第8页：嘌呤从头合成的特点

• 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。
• 合成过程为耗能反应。
• 一磷酸核苷酸在ATP作用下可合成二磷酸核苷酸和三磷酸核苷酸。
• 从头合成特点
• ATP与GTP的生成AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶

第9页：嘌呤从头合成的调节

(5)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AMPADPATPXMPGMPGDPGTPIMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP调节方式：反馈调节和交叉调节++++

第10页：嘌呤核苷酸的补救合成

• 补救合成途径
• 定义利用游离的嘌呤或嘌呤核苷，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成(或重新利用)途径。
• 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11页：补救合成的过程与特点

• 合成过程腺嘌呤+PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鸟嘌呤+PRPPHGPRTGMP+PPi腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP4.补救合成的特点
• 节省从头合成时的能量和氨基酸。
• 某些组织器官如脑、骨髓等主要是进行补救合成。

第12页：嘌呤核苷酸的相互转变

(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13页：脱氧核糖核苷酸的生成

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）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

第14页：嘌呤核苷酸的抗代谢物

• 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-氮杂鸟嘌呤等次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤(6-MP)2.6-巯基嘌呤的结构NNNHNOHNNNHNSH

第15页：抗代谢物的作用环节

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16页：嘌呤核苷酸的分解代谢

二、嘌呤核苷酸的分解代谢核苷酸核苷核苷酸酶Pi核苷磷酸化酶碱基1-磷酸核糖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(一)尿酸的生成NNNHNOHHOOH尿酸

第17页：尿酸与痛风症

• 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别嘌呤醇次黄嘌呤NNNHOHCCHCCHCNNNHOHCCCCHCNNH1.尿酸含量为0.12～0.36mmol/L，超过0.48 mmol/L时，沉积于关节等处，导致痛风症。
• 别嘌呤醇可竞争性抑制黄嘌呤氧化酶，使生成减少，达到治疗痛风症的目的。

第18页：嘧啶核苷酸的从头合成

第二节嘧啶核苷酸的代谢(Metabolism of Pyrimidine Nucleotides)一、嘧啶核苷酸的合成代谢

• 从头合成途径
• 定义是指利用磷酸核糖、氨基酸及二氧化碳等为原料，合成嘧啶核苷酸的途径。
• 合成部位主要是肝等。

第19页：嘧啶合成的元素来源

• 嘧啶合成的元素来源
• 合成过程
• 尿嘧啶核苷酸的合成氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ(CPS-Ⅱ)是尿嘧啶核苷酸的合成的主要调节酶。NNCCCC天冬氨酸CO2谷氨酰胺

第20页：尿嘧啶核苷酸的合成

H2O二氢乳清酸酶二氢乳清酸NADPH+H+NADPH+脱氢酶HO-COCH2COOHNHCONH2氨基甲酰天冬氨酸OCOOHHNNHOOCOOHHNNHO乳清酸PRPPPPi乳清酸磷酸核糖转移酶OCOOHHNNR-5/-PO乳清酸核苷酸(OMP)脱羧酶CO2OHNNOPO-CH2HOHHHOHOH尿嘧啶核苷酸(UMP)CO2+谷氨酰胺2×ATP2×(ADP+Pi)谷氨酸氨基甲酰磷酸NH2C=OO-PO32-氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ(CPS-Ⅱ)AspPi天冬氨酸氨基甲酰转移酶

第21页：胞嘧啶核苷酸的合成

OHNNR-5/-PO(2)胞嘧啶核苷酸的合成UMPATPADP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+PiNNR-5/-PPPONH2CTP

第22页：dTMP的生成

(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dUDPCTPCDPdCDPdCMPOHNNdR-5/-POOHNNdR-5/-POCH3

第23页：嘧啶从头合成的调节

5.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24页：嘧啶核苷酸的补救合成

• 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+ADP2.补救合成的特点
• 节省从头合成时的能量和氨基酸。
• 某些组织器官，如脑、骨髓等主要是进行补救合成。
• 补救合成的过程

第25页：嘧啶核苷酸的抗代谢物

• 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)
• 某些改变了核糖结构的核苷类似物OHNNOCH3OHNNOFNNONH2HO-CH2HOHOHHHOH阿糖胞苷NNONH2HO-CH2HOHHHOHOH胞苷环胞苷NNNHHO-CH2HOOHHHOHHCl

第26页：抗代谢物的作用位点

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

第27页：嘧啶核苷酸的分解代谢

CO2+ NH3胸腺嘧啶β-脲基异丁酸H2O肝尿素甲基丙二酰CoA琥珀酰CoATCA循环糖异生胞嘧啶NH3尿嘧啶二氢尿嘧啶H2O丙二酰CoA乙酰CoATCA循环H2N-CH2-CH2-COOHβ-丙氨酸H2N-CH2-CH-COOHCH3β-氨基异丁酸嘧啶核苷酸二、嘧啶核苷酸的分解代谢