第九章 核苷酸代謝 - 吉林大學

1、目目 錄錄第第 八八 章章核核 苷苷 酸酸 代代 謝謝Metabolism of Nucleotides 目目 錄錄l核酸的消化與吸收核酸的消化與吸收概概 述述食物核蛋白食物核蛋白蛋白質蛋白質核酸（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目 錄錄核苷酸的生物功用核苷酸的生物功用l作為核酸合成的原料作為核酸合成的原料l體內能量的利用形式體內能量的利用形式l參與代謝和生理調節(jié)參與代謝和生理調節(jié)l組成輔酶組成輔酶l活化中間代謝物活化中間代謝物目目 錄錄尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)

2、AMP目目 錄錄第一節(jié)第一節(jié) 嘌呤核苷酸的代謝嘌呤核苷酸的代謝Metabolism of Purine Nucleotides目目 錄錄l嘌呤核苷酸的結構嘌呤核苷酸的結構GMPAMP目目 錄錄一、嘌呤核苷酸的合成代謝一、嘌呤核苷酸的合成代謝l從頭合成途徑從頭合成途徑( (de novo synthesis pathway) )l補救合成途徑補救合成途徑( (salvage synthesis pathway) ) 目目 錄錄嘌呤核苷酸的從頭合成途徑是指利用磷酸嘌呤核苷酸的從頭合成途徑是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡單物核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡單物質為原料，經過一系列

3、酶促反應，合成嘌呤核質為原料，經過一系列酶促反應，合成嘌呤核苷酸的途徑。苷酸的途徑。 肝肝是體內是體內從頭合成嘌呤從頭合成嘌呤核苷酸的主要器官，核苷酸的主要器官，其次是其次是小腸小腸和和胸腺胸腺，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定義定義合成部位合成部位目目 錄錄嘌呤堿合成的元素來源嘌呤堿合成的元素來源CO2天冬氨酸天冬氨酸甲?；柞；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０饭劝滨０罚０坊０坊┠磕?錄錄過程過程1. IMP的合成的合成2. AMP和和GMP的生成

4、的生成目目 錄錄R-5-P（5-磷酸核糖）磷酸核糖）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移酶酰胺轉移酶目目 錄錄1. IMP的合成過程的合成過程 磷酸核糖酰胺轉移酶磷酸核糖酰胺轉移酶 GAR合成酶合成酶 轉甲?；皋D甲?；?FGAM合成酶合成酶 AIR合合成成酶酶目目 錄錄IMP生成總反應過程生成總反應過程目目 錄

5、錄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2、AMP和和GMP的生成的生成目目 錄錄目目 錄錄AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶目目 錄錄 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。 IMP的合成需的合成需5個個ATP，6個高能磷酸鍵。個高能磷酸鍵。 AMP或或GMP的合成又需的合成又需1個個ATP。嘌呤核苷酸從頭合成嘌呤核苷酸從頭合成特點特點目目 錄錄R-5-PATPPRPP合成酶合成酶PRPP

6、酰胺轉移酶酰胺轉移酶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_+調節(jié)方式：調節(jié)方式：反饋調節(jié)反饋調節(jié)和和交叉調節(jié)交叉調節(jié)目目 錄錄 利用體內游離的嘌呤或嘌呤核苷，經過利用體內游離的嘌呤或嘌呤核苷，經過簡單的反應，合成嘌呤核苷酸的過程，稱為簡單的反應，合成嘌呤核苷酸的過程，稱為補救合成（或重新利用）途徑。補救合成（或重新利用）途徑。（二）嘌呤核苷酸的補救合成途徑（二）嘌呤核苷酸的補救合成途徑定義定義目目 錄錄腺嘌呤磷酸核糖轉移酶腺嘌呤磷酸核糖轉移酶( (ade

7、nine phosphoribosyl transferase, APRT) )次黃嘌呤次黃嘌呤- -鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶( (hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) )腺苷激酶腺苷激酶( (adenosine kinase)參與補救合成的酶參與補救合成的酶目目 錄錄腺嘌呤腺嘌呤 + + PRPPAMP + PPiAPRT次黃嘌呤次黃嘌呤 + + PRPPIMP + PPiHGPRT鳥嘌呤鳥嘌呤 + + PRPPHGPRTGMP + PPi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ATPAD

8、PAMP目目 錄錄補救合成的生理意義補救合成的生理意義l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。l體內某些組織器官，如腦、骨髓等只能體內某些組織器官，如腦、骨髓等只能進行補救合成。進行補救合成。目目 錄錄（三）嘌呤核苷酸的相互轉變（三）嘌呤核苷酸的相互轉變IMPIMPAMPAMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPXMPGMPGMPNH3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目目 錄錄（四）（四） 脫氧核糖核苷酸的生成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、

9、G、U、C等堿基）等堿基）目目 錄錄dNDP + 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）脫氧核苷酸的生成脫氧核苷酸的生成目目 錄錄（五）（五） 嘌呤核苷酸的抗代謝物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、嘌呤核苷酸的抗代謝物是一些嘌呤、氨基酸或葉酸等的類似物。氨基酸或葉酸等的類似物。嘌呤類似物嘌呤

10、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目 錄錄次黃嘌呤次黃嘌呤(H)6-巰基嘌呤巰基嘌呤(6-MP)6-巰基嘌呤巰基嘌呤的結構的結構甲酰甘氨酰甲酰甘氨酰胺核苷酸胺核苷酸（FGAR）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）目目 錄錄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（F

11、AICAR）IMP次黃嘌呤次黃嘌呤（H）PRPPPPi=AMP=PRPPPPi=腺嘌呤（腺嘌呤（A）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目目 錄錄二、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目 錄錄嘌呤堿的最終嘌呤堿的最終代謝產物代謝產物AMPAMPGMPGMPH H（次黃嘌呤）（次黃嘌呤）G GX X（黃嘌呤）（黃嘌呤）黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤黃嘌呤氧化酶氧化酶

12、目目 錄錄痛風癥的治療機制痛風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目 錄錄第二節(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目目 錄錄l嘧啶核苷酸的結構嘧啶核苷酸的結構目目 錄錄l從頭合成途徑從頭合成途徑l補救合成途徑補救合成途徑一、嘧啶核苷酸的合成代謝一、嘧啶核苷酸的合成代謝目目 錄錄（一）嘧啶核苷酸的從頭合成（一）嘧啶核苷酸的從頭合成主要是肝細胞胞液主要是肝細胞胞液嘧啶核苷酸的從頭合成是指利用磷酸核嘧啶核苷酸的從頭合成是指利用磷酸核糖、

13、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡單物糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡單物質為原料，經過一系列酶促反應，合成嘧啶質為原料，經過一系列酶促反應，合成嘧啶核苷酸的途徑。核苷酸的途徑。 定義定義合成部位合成部位目目 錄錄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目 錄錄合成過程合成過程1. 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目 錄錄CPS-ICPS-II肝細胞線粒體中肝細胞線粒體中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸胞液（所有細

14、胞）胞液（所有細胞）谷氨酰胺谷氨酰胺無無分布分布氮源氮源變構激活劑變構激活劑功能功能尿素合成尿素合成嘧啶嘧啶 合成合成CPS-ICPS-II肝細胞線粒體中肝細胞線粒體中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸胞液（所有細胞）胞液（所有細胞）谷氨酰胺谷氨酰胺無無分布分布氮源氮源變構激活劑變構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)別目目 錄錄目目 錄錄2. 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目目

15、 錄錄3. 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+NADPH+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目目 錄錄從頭合成的調節(jié)從頭合成的調節(jié)- -ATP + 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-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸PRPP-目目 錄錄（二）（二） 嘧啶核苷酸的補救合成嘧啶核苷酸的補救合成嘧啶嘧啶 + + PRPP磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷 + + PPi嘧啶磷酸核糖轉移酶嘧啶磷酸核糖轉移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷 + + ATP尿苷激酶尿苷激酶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目目 錄錄（三）嘧啶核苷酸的抗代謝物（三）嘧啶核苷酸的抗代謝物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)目目 錄錄某些改變了核糖結構的核苷類似物某些改變了核糖結構的核苷類似物目目 錄錄UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸阿糖胞苷阿糖