【核苷酸代謝】生物化學(xué)課件47頁

1、 第八章 核苷酸代謝Biochemistry DepartmentDepartment of Basic Medical SciencesHangzhou Normal UniversityGuyisheng生物化學(xué)多媒體課件試用版nucleotide metabolism2022/6/291概述核酸不屬于必需營養(yǎng)物質(zhì)核酸的消化過程核苷酸的生物學(xué)功能：核酸合成的原料最主要功能能量的利用形式ATP等參與代謝與生理調(diào)節(jié)cAMP等輔酶成分NAD+等活化中間代謝物作為載體：如UDPG等消化2022/6/292第一節(jié) 嘌呤核苷酸代謝一、嘌呤核苷酸的合成兩種途徑從頭合成途徑、補救合成途徑重新利用一從頭合成

2、de novo systhesis利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及CO2等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反響，合成嘌呤核苷酸嘧啶核苷酸，稱為從頭合成途徑2022/6/293元素原料來源天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、一碳單位、CO2、5-磷酸核糖器官：肝為主、小腸、胸腺細(xì)胞定位：胞液特點：在5-磷酸核糖的根底上逐步合成合成過程：兩階段根本原料IMPAMP、GMP原料來源嘌呤核苷酸合成的原料2022/6/294嘌呤核苷酸的從頭合成過程1、IMP的合成5-磷酸核糖 5-磷酸核糖-1-焦磷酸PRPP 5-磷酸核糖胺 IMP2、AMP和GMP的生成IMP合成AMP生成ATP AMPPRPP合成酶（磷酸核糖

3、焦磷酸）（PRPP）酰胺轉(zhuǎn)移酶（PRA）IMP AMP、GMPAMP（GMP） ADP（GDP） ATP（GTP）激酶激酶2022/6/295R-5-P5-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、一碳單位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步參與下IMP AMP GMPH2N-1-R-5-P5-磷酸核糖胺谷氨酰胺谷氨酸酰胺轉(zhuǎn)移酶IMP合成AMP生成2022/6/296 磷酸核糖酰胺轉(zhuǎn)移酶 GAR合成酶 轉(zhuǎn)甲?；?FGAM合成酶 AIR合成酶IMP合成AMP生成2022/6/297IMP合成IMP合成AMP生成2022/6/298從頭合成的調(diào)節(jié)意義：滿足核酸

4、合成時嘌呤核苷酸的需求節(jié)省營養(yǎng)物和能量不“ 供大于求調(diào)節(jié)方式：反響調(diào)節(jié)部位：PRPP合成酶、酰胺轉(zhuǎn)移酶等IMP、AMP、GMP的反響抑制作用PRPP、R-5-P的促進(jìn)作用交叉調(diào)節(jié)嘌呤調(diào)節(jié)2022/6/299二嘌呤核苷酸的補救合成補救合成途徑salvage pathway的概念細(xì)胞利用現(xiàn)成的嘌呤堿或嘌呤核苷，重新合成嘌呤核苷酸，稱為補救合成特點：過程簡單，耗能少1、嘌呤開始的補救合成腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶APRT和次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶HGPRTPRPP提供R-5-P反響式2022/6/2910AMP 合成為例腺苷激酶催化2、嘌呤核苷開始的補救合成補救合成的意義：1節(jié)省能量與氨基酸消耗2腦

5、、骨髓等重要缺乏從頭合成的酶類自毀容貌癥的患兒，先天性缺乏HGPRT附：嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變2022/6/2911三脫氧核苷酸的生成二磷酸核苷復(fù)原生成 NDPdNDP dNDPdNTP復(fù)雜過程復(fù)原變構(gòu)調(diào)節(jié)復(fù)雜的酶體系：核糖核苷酸復(fù)原酶變構(gòu)酶催化B1、B2兩個亞基結(jié)合時才有酶活性NADPH參與硫氧化復(fù)原蛋白作為電子載體硫氧化復(fù)原蛋白復(fù)原酶FAD參與核糖核苷酸復(fù)原酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)2022/6/2912四嘌呤核苷酸的抗代謝物三大類：嘌呤、氨基酸或葉酸類似物機(jī)制：阻斷或干擾嘌呤核苷酸的合成代謝競爭性抑制“ 以假亂真方式舉例：6-巰基嘌呤6-MP等氮雜絲氨酸等氨甲蝶呤MTX等抗代謝物2022/6/2913二

6、、嘌呤核苷酸的分解代謝器官：肝為主、小腸、腎過程：類似于小腸中核苷酸的消化過程代謝終產(chǎn)物：尿酸尿酸與痛風(fēng)癥尿酸水溶性低，尿酸鹽結(jié)晶別嘌呤醇抑制黃嘌呤氧化酶，尿酸生成消耗PRPP，抑制從頭合成，嘌呤合成尿酸生成別嘌呤醇2022/6/2914第二節(jié) 嘧啶核苷酸代謝一、嘧啶核苷酸的合成代謝一從頭合成途徑元素原料來源 谷氨酰胺、CO2、天冬氨酸原料來源氨基甲酰磷酸還有：5磷酸核糖胸腺嘧啶核苷酸還需：一碳單位2022/6/2915器官：肝為主細(xì)胞定位：胞液特點：先合成嘧啶環(huán)，再與磷酸核糖相連PRPP提供過程：兩階段根本原料UMPCMP 、 dTMP嘧啶核苷酸從頭合成的要點2022/6/2916嘧啶核苷酸

7、的從頭合成過程1、UMP的合成2、CTP的生成UMP合成CTP生成氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸谷氨酰胺CO2磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶PRPPUMP乳清酸 天冬氨酸氨基甲酰磷酸轉(zhuǎn)移酶天冬氨酸UMP UDP UTP CTP* 多功能酶形式* 兩種氨基甲酰磷酸合成酶2022/6/2917脫氧胸苷酸dTMP的生成由dUMP生成需一碳單位一磷酸核苷酸的水平上dUMP的來源有兩方面TMP合成UMP合成還原脫氨基 dCDP dCMP dUMP UMP UDP dUDP dUMP 還原脫磷酸次要途徑：UMP UDP UTP CTP CDP 磷酸化氨基化脫磷酸主要途徑：2022/6/2918嘧啶核苷酸合成的調(diào)節(jié)主要調(diào)節(jié)

8、酶類反響調(diào)節(jié)：氨基甲酰磷酸合成酶哺乳動物天冬氨酸氨基甲酰磷酸轉(zhuǎn)移酶細(xì)菌PRPP合成酶嘧啶核苷酸的反響抑制嘧啶和嘌呤合成協(xié)調(diào)控制，兩者合成速度平行多功能酶的誘導(dǎo)和阻遏合成調(diào)節(jié)UMP合成2022/6/2919二嘧啶核苷酸的補救合成嘧啶開始的補救合成：主要 嘧啶PRPP 嘧啶核苷酸PPi對U、T和乳清酸起作用，但對C不起作用嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘧啶核苷開始的補救合成尿嘧啶核苷ATP UMPADP脫氧胸苷ATP dTMPADP尿苷激酶胸苷激酶注：胸苷激酶在肝再生、惡性腫瘤時明顯升高2022/6/2920三嘧啶核苷酸的抗代謝物與嘌呤類似，三類抗代謝物嘧啶類似物，如5-氟尿嘧啶5-Fu氮雜絲氨酸氨甲蝶呤MT

9、X改變核糖結(jié)構(gòu)的核苷類似物：阿糖胞苷環(huán)胞苷機(jī)制：干擾核苷酸合成，干擾RNA和DNA合成抗代謝物2022/6/2921二、嘧啶核苷酸的分解代謝器官：肝為主特點：與嘌呤不同嘧啶環(huán)翻開，生成CO2、NH3、-氨基酸代謝物溶于水，可隨尿排出分解代謝 CO2、NH3、-丙氨酸胞嘧啶尿嘧啶過程：嘧啶核苷酸 嘧啶核苷 嘧啶核苷酸酶核苷磷酸化酶PiPi 磷酸核糖胸腺嘧啶 CO2、NH3、-氨基異丁酸2022/6/2922核酸的消化2022/6/2923IMP合成的元素原料來源2022/6/2924嘌呤核苷酸的從頭合成圖解2022/6/2925AMP和GMP的合成圖解2022/6/2926嘌呤核苷酸合成的調(diào)節(jié)圖

10、解2022/6/2927補救合成反響式調(diào)節(jié)：AMP 反響抑制 APRTGMP、IMP 反響抑制 HGPRT2022/6/2928嘌呤核苷酸的互相轉(zhuǎn)變相互轉(zhuǎn)變，保持平衡2022/6/2929脫氧核苷酸的生成反響式2022/6/2930脫氧核苷酸的生成圖解2022/6/2931 核糖核苷酸復(fù)原酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)被復(fù)原底物 主要促進(jìn)劑 主要抑制劑 CDP ATP dATP、dGTP、dTTP UDP ATP dATP、dGTP ADP dGTP dATP、ATP GDP dTTP dATP2022/6/2932嘌呤核苷酸抗代謝物的結(jié)構(gòu)次黃嘌呤IMP6-巰基嘌呤6-MP鳥嘌呤GMP6-巰基鳥嘌呤2022/6

11、/2933嘌呤核苷酸的抗代謝物2022/6/2934嘌呤核苷酸 的分解代謝2022/6/2935別嘌呤醇的結(jié)構(gòu)及作用2022/6/2936嘧啶核苷酸的元素原料來源氨基甲酰磷酸天冬氨酸2022/6/2937嘧啶核苷酸的從頭合成2022/6/2938CTP的生成圖解2022/6/2939兩種氨基甲酰磷酸合成酶的比較2022/6/2940脫氧胸苷酸的生成圖解TMP合酶N5, N10-甲烯FH4FH2FH2還原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脫氧胸苷一磷酸dTMPUDP脫氧核苷酸還原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP2022/6/2941嘧啶核苷酸合成的調(diào)節(jié)圖解2022/6/2942某些嘧啶抗代謝物的結(jié)構(gòu)20