生物化學(xué)：第10章 核苷酸代謝 2017

1、目錄目錄1第第10章章核苷酸代謝核苷酸代謝Metabolism of Nucleotides目錄目錄n 核苷酸的生物功用核苷酸的生物功用作為核酸合成的原料作為核酸合成的原料體內(nèi)能量的利用形式體內(nèi)能量的利用形式參與代謝和生理調(diào)節(jié)參與代謝和生理調(diào)節(jié)組成輔酶組成輔酶活化中間代謝物活化中間代謝物2概概 述述目錄目錄n 核酸的消化與吸收核酸的消化與吸收3食物核蛋白食物核蛋白蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)核酸核酸(RNA及及DNA)胃酸胃酸核苷酸核苷酸胰核酸酶胰核酸酶核苷核苷磷酸磷酸胰、腸核苷酸酶胰、腸核苷酸酶堿基堿基戊糖戊糖核苷酶核苷酶目錄目錄4第一節(jié)第一節(jié) 嘌呤核苷酸的代謝嘌呤核苷酸的代謝 Metabolism of

2、Purine Nucleotides目錄目錄一、嘌呤核苷酸的合成存在從頭合成和補一、嘌呤核苷酸的合成存在從頭合成和補救合成兩種途徑救合成兩種途徑5 利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過簡利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過簡單的反應(yīng)過程，合成嘌呤核苷酸。單的反應(yīng)過程，合成嘌呤核苷酸。n 從頭合成途徑從頭合成途徑(de novo synthesis)n 補救合成途徑補救合成途徑(salvage pathway)利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及COCO2 2等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸。成嘌呤核苷酸。目錄目

3、錄6 肝肝是體內(nèi)從頭合成嘌呤核苷酸的主要器官是體內(nèi)從頭合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是其次是小腸和胸腺小腸和胸腺，而，而腦、骨髓腦、骨髓則無法進行此則無法進行此合成途徑。合成途徑。（一）嘌呤核苷酸的從頭合成（一）嘌呤核苷酸的從頭合成n合成部位合成部位1 1、從頭合成途徑、從頭合成途徑 天天冬氨酸、冬氨酸、谷谷氨酰胺、氨酰胺、甘甘氨酸、氨酸、COCO2 2、一碳單、一碳單位、磷酸核糖。位、磷酸核糖。n合成原料合成原料目錄目錄7n 嘌呤堿合成的原料（元素來源）嘌呤堿合成的原料（元素來源）CO2天冬氨酸天冬氨酸甲酰基甲?；ㄒ惶紗挝唬ㄒ惶紗挝唬└拾彼岣拾彼峒柞；柞；ㄒ惶紗挝唬ㄒ惶紗挝唬┕劝滨?/p>

4、胺谷氨酰胺（酰胺基）（酰胺基）目錄目錄n嘌呤核苷酸的結(jié)構(gòu)嘌呤核苷酸的結(jié)構(gòu)8GMPAMP目錄目錄9R-5-P（5-磷酸核糖）磷酸核糖）PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）（磷酸核糖焦磷酸）（1）IMP的合成過程的合成過程n 合成過程合成過程AMPATPPRPP合成酶合成酶目錄目錄10 磷酸核糖酰胺轉(zhuǎn)移酶磷酸核糖酰胺轉(zhuǎn)移酶 GAR合成酶合成酶 轉(zhuǎn)甲酰基酶轉(zhuǎn)甲?；?FGAM合成酶合成酶 AIR合合成成酶酶（2）AMP和和GMP的生成的生成腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脫氫酶脫氫酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶合成酶目錄目錄13R-5-P（5-磷酸核糖）磷

5、酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶合成酶PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）（磷酸核糖焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳單位、二氧化碳及一碳單位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步參與下天冬氨酸的逐步參與下IMP AMP GMPH2N-1-R-5 -P（5 -磷酸核糖胺）磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸酰胺轉(zhuǎn)移酶酰胺轉(zhuǎn)移酶關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶目錄目錄14AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶（ 3 ）ATP和和GTP的生成的生成目錄目錄n 嘌呤核苷酸從頭合成特點嘌呤核苷酸從頭合成特點 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖

6、分子上逐步合成的。嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。 關(guān)鍵酶：關(guān)鍵酶：PRPP合成酶、酰胺轉(zhuǎn)移酶合成酶、酰胺轉(zhuǎn)移酶 原料：原料：5-磷酸核糖、谷氨酰胺、天冬氨酸、甘氨磷酸核糖、谷氨酰胺、天冬氨酸、甘氨酸、一碳單位和酸、一碳單位和CO2 15目錄目錄162 2、從頭合成的調(diào)節(jié)、從頭合成的調(diào)節(jié)R-5-PATPPRPP合成酶合成酶PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶酰胺轉(zhuǎn)移酶PRAIMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸AMP ADPATPXMPGMPGDP GTP+_IMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP_+調(diào)節(jié)方式：調(diào)節(jié)方式：反饋調(diào)節(jié)反饋調(diào)節(jié)和和交叉調(diào)節(jié)交叉調(diào)節(jié)目

7、錄目錄( (二二) )嘌呤核苷酸的補救合成途徑嘌呤核苷酸的補救合成途徑17腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(adenine phosphoribosyl transferase, APRT)次黃嘌呤次黃嘌呤- -鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT)腺苷激酶腺苷激酶(adenosine kinase)n 參與補救合成的酶參與補救合成的酶目錄目錄18腺嘌呤腺嘌呤 + PRPPAMP + PPiAPRT次黃嘌呤次黃嘌呤 + PRPPIMP + PPiHGPRT鳥嘌呤鳥嘌呤 +

8、 PRPPHGPRTGMP + PPin 合成過程合成過程腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP目錄目錄n 補救合成的生理意義補救合成的生理意義 補救合成節(jié)省從頭合成時的能量和一些補救合成節(jié)省從頭合成時的能量和一些氨基酸的消耗。氨基酸的消耗。 體內(nèi)某些組織器官，如體內(nèi)某些組織器官，如腦、骨髓腦、骨髓等只能等只能進行補救合成。進行補救合成。19目錄目錄20（三）嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變（三）嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變IMPAMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脫氨酶腺苷酸脫氨酶鳥苷酸還原酶鳥苷酸還原酶NADPH+H+ NADP+NH3目錄目錄21（四）脫氧核糖核苷酸的生

9、成（四）脫氧核糖核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上進行在核苷二磷酸水平上進行（N代表代表A、G、U、C等堿基）等堿基）目錄目錄22dNDP + ATP 激酶激酶dNTP + ADP二磷酸脫氧核苷二磷酸脫氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷二磷酸核糖核苷NADP+NADPH + H+核糖核苷酸還原酶，核糖核苷酸還原酶，Mg2+還原型硫氧化還原型硫氧化還原蛋白還原蛋白-(SH)2氧化型硫氧氧化型硫氧化還原蛋白化還原蛋白SS硫氧化還原蛋白還原酶硫氧化還原蛋白還原酶(FAD)目錄目錄23（五）嘌呤核苷酸的抗代謝物（五）嘌呤核苷酸的抗代謝物嘌呤核苷酸的抗代謝物是一些嘌呤、氨基酸嘌呤核苷酸的抗代謝物是一些嘌呤、

10、氨基酸或葉酸等的類似物。或葉酸等的類似物。嘌呤類似物嘌呤類似物氨基酸類似物氨基酸類似物葉酸類似物葉酸類似物6- 6-巰基嘌呤巰基嘌呤6- 6-巰基鳥嘌呤巰基鳥嘌呤8- 8-氮雜鳥嘌呤等氮雜鳥嘌呤等氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸等等氨蝶呤氨蝶呤氨甲蝶呤氨甲蝶呤等等目錄目錄24次黃嘌呤次黃嘌呤(H)6-巰基嘌呤巰基嘌呤(6-MP) 6-巰基嘌呤巰基嘌呤的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)目錄目錄25 O NH2 | |H2N-C-CH2-CH2-CH-COOH 谷氨酰胺谷氨酰胺 O NH2 | | 氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸 N+=N-CH2-C-O-CH2-CH-COOH （重氮乙酰絲氨酸）（重氮乙酰絲氨酸）R=H 氨蝶呤氨蝶呤 R=

11、CH3 氨甲蝶呤（氨甲蝶呤（MTX）NCNCCCNCHCNNH2H2NCH2NRCHNCOOHCHCH2CH2COOHOR=H 氨蝶呤氨蝶呤 R=CH3 氨甲蝶呤（氨甲蝶呤（MTX）目錄目錄27甲酰甘氨酰甲酰甘氨酰胺核苷酸胺核苷酸（FGAR）PRPP谷氨酰胺谷氨酰胺（Gln）=PRA甘氨酰胺甘氨酰胺核苷酸核苷酸（GAR）=甲酰甘氨甲酰甘氨脒核苷酸脒核苷酸（FGAM）5-氨基異咪唑氨基異咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（AICAR）=5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（FAICAR）IMP次黃嘌呤次黃嘌呤（H）PRPPPPi=AMP=PRPPPPi=腺嘌呤（腺嘌呤（A）

12、GMP=PRPPPPi鳥嘌呤鳥嘌呤(G)6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸MTXMTX目錄目錄28二、嘌呤核苷酸的分解代謝二、嘌呤核苷酸的分解代謝核苷酸核苷酸核苷核苷核苷酸酶核苷酸酶Pi Pi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶堿基堿基1- 1-磷酸核糖磷酸核糖目錄目錄29嘌呤堿的最終嘌呤堿的最終代謝產(chǎn)物代謝產(chǎn)物AMPGMPH（次黃嘌呤）（次黃嘌呤）GX（黃嘌呤）（黃嘌呤）黃嘌呤氧化黃嘌呤氧化酶酶黃嘌呤黃嘌呤氧化酶氧化酶目錄目錄30 正常人：血尿酸正常人：血尿酸 2-6 mg/dl2-6 mg/dl 血尿酸血尿酸 8 mg/dl 8

13、 mg/dl結(jié)晶結(jié)晶 沉積組織沉積組織痛風(fēng)痛風(fēng)目錄目錄31n 痛風(fēng)癥的治療機制痛風(fēng)癥的治療機制鳥嘌呤鳥嘌呤次黃嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤黃嘌呤尿酸尿酸黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶別嘌呤醇別嘌呤醇目錄目錄32第二節(jié)第二節(jié)嘧啶核苷酸的代謝嘧啶核苷酸的代謝Metabolism of Pyrimidine Nucleotides目錄目錄33一、嘧啶核苷酸的合成同樣有從頭合成一、嘧啶核苷酸的合成同樣有從頭合成與補救合成兩條途徑與補救合成兩條途徑( (一一) )嘧啶核苷酸的從頭合成嘧啶核苷酸的從頭合成n 合成部位合成部位主要是肝細(xì)胞胞液主要是肝細(xì)胞胞液n 合成原料合成原料谷氨酰胺、谷氨酰胺、C

14、O2和天冬氨酸和天冬氨酸 目錄目錄34n 嘧啶合成的元素來源嘧啶合成的元素來源氨基甲氨基甲酰磷酸酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸目錄目錄n 嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)35目錄目錄36n 合成過程合成過程 尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺谷氨酰胺 + + HCO3-氨基甲酰磷氨基甲酰磷酸合成酶酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸谷氨酸 + + 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸目錄目錄37CPS-ICPS-II肝細(xì)胞線粒體中肝細(xì)胞線粒體中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸胞液（所有細(xì)胞）胞液（所有細(xì)胞）谷氨酰胺谷氨酰胺無無分布分布氮源氮源變構(gòu)激活劑變構(gòu)激活劑功能功能尿素合成尿素合成嘧啶嘧啶 合成合成

15、CPS-ICPS-II肝細(xì)胞線粒體中肝細(xì)胞線粒體中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸胞液（所有細(xì)胞）胞液（所有細(xì)胞）谷氨酰胺谷氨酰胺無無分布分布氮源氮源變構(gòu)激活劑變構(gòu)激活劑功能功能尿素合成尿素合成嘧啶嘧啶 合成合成氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶 I、II 的區(qū)別的區(qū)別目錄目錄39 胞嘧啶核苷酸的合成胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺ATP谷氨酸谷氨酸ADP+Pi目錄目錄40 dTMP或或TMP的生成的生成TMP合酶合酶N5, N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2還原酶還原酶FH4NADP+NAD

16、PH+H+dUMP脫氧胸苷一磷酸脫氧胸苷一磷酸dTMPUDP脫氧核苷酸還原酶脫氧核苷酸還原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP目錄目錄n 從頭合成的調(diào)節(jié)從頭合成的調(diào)節(jié)41ATP + CO2+ + 谷氨酰胺谷氨酰胺氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酸天冬氨酸氨基甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸天冬氨酸- -嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸ATP + 5-磷酸核糖磷酸核糖PRPP嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸-目錄目錄（二）嘧啶核苷酸的補救合成（二）嘧啶核苷酸的補救合成42嘧啶嘧啶 + + PRPP磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷 + + PPi嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷 + + ATP尿苷激

17、酶尿苷激酶UMP +ADP胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷 + + ATP胸苷激酶胸苷激酶TMP +ADP目錄目錄（三）嘧啶核苷酸的抗代謝物（三）嘧啶核苷酸的抗代謝物43n嘧啶類似物嘧啶類似物胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶(5-FU)目錄目錄44n某些改變了核糖結(jié)構(gòu)的核苷類似物某些改變了核糖結(jié)構(gòu)的核苷類似物目錄目錄45UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸阿糖胞苷阿糖胞苷氨甲碟呤氨甲碟呤 5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶目錄目錄二、嘧啶核苷酸的分解代謝二、嘧啶核苷酸的分解代謝46嘧啶堿嘧啶堿1-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸核苷核苷 核苷酸酶核苷酸酶PPi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶目錄目錄47胞嘧啶胞嘧啶NH3尿嘧啶尿嘧啶二氫尿嘧啶二氫尿嘧啶 H2OCO2 + NH3-丙氨酸丙氨酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶-脲基異丁酸脲基異丁酸-氨基異丁酸氨基異丁酸H2O丙二酸單酰丙二酸單酰CoA乙酰乙酰CoATAC肝肝尿素尿素甲基丙二酸單酰甲基丙二酸單酰CoA琥珀酰琥珀酰CoATAC糖異生糖異生目錄目錄48嘧啶堿分解的終產(chǎn)物：嘧啶堿分解的終產(chǎn)