生物化學教學課件：第08章 核苷酸代謝1

1、第8章核苷酸代謝Metabolism of Nucleotides核苷酸是核酸的基本結構單位。人體內的核苷酸主要由機體細胞自身合成。因此，與氨基酸不同，核苷酸不屬于營養(yǎng)必需物質。概述 核酸的消化與吸收食物核蛋白蛋白質核酸(RNA及DNA)胃酸核苷酸胰核酸酶核苷磷酸胰、腸核苷酸酶堿基戊糖核苷酶 核苷酸的生物功用作為核酸合成的原料體內能量的利用形式參與代謝和生理調節(jié)組成輔酶活化中間代謝物AMP尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)第一節(jié) 嘌呤核苷酸的合成與分解代謝 Metabolism of Purine Nucleotides嘌呤核苷酸的結構GMPAMP一、嘌呤核苷酸的合成存在從頭合成和補救合成兩種

2、途徑 利用體內游離的嘌呤或嘌呤核苷，經過簡單的反應過程，合成嘌呤核苷酸。 從頭合成途徑(de novo synthesis) 補救合成途徑(salvage pathway)利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及CO2等簡單物質為原料，經過一系列酶促反應，合成嘌呤核苷酸。 肝是體內從頭合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小腸和胸腺，而腦、骨髓則無法進行此合成途徑。（一）嘌呤核苷酸的從頭合成 哺乳動物合成部位1、從頭合成途徑除某些細菌外，幾乎所有生物體都能合成嘌呤堿。 嘌呤堿合成的元素來源CO2天冬氨酸甲?；ㄒ惶紗挝唬└拾彼峒柞；ㄒ惶紗挝唬┕劝滨０罚０坊?合成過程 IMP的合成 AMP和GMP的生成

3、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、一碳單位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步參與下IMP AMP GMPH2N-1-R-5-P（5-磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酸酰胺轉移酶 IMP的合成過程 磷酸核糖酰胺轉移酶 GAR合成酶 轉甲?；?FGAM合成酶 AIR合成酶IMP生成總反應過程腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脫氫酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶 AMP和GMP的生成AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。 IMP的合成需5

4、個ATP，6個高能磷酸鍵。AMP 或GMP的合成又需1個ATP。 嘌呤核苷酸從頭合成特點2、從頭合成的調節(jié)R-5-PATPPRPP合成酶PRPP酰胺轉移酶PRAIMP腺苷酸代琥珀酸AMPADPATPXMPGMPGDPGTP+_IMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP_+調節(jié)方式：反饋調節(jié)和交叉調節(jié)(二)嘌呤核苷酸的補救合成有兩種方式腺嘌呤磷酸核糖轉移酶(adenine phosphoribosyl transferase, APRT)次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶(hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase

5、, HGPRT)腺苷激酶(adenosine kinase) 參與補救合成的酶腺嘌呤 + PRPPAMP + PPiAPRT次黃嘌呤 + PRPPIMP + PPiHGPRT鳥嘌呤 + PRPPHGPRTGMP + PPi 合成過程腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMPLesch-Nyhan綜合癥（Lesch-Nyhan syndrome）：也稱為自毀容貌癥，是X一連鎖隱性遺傳的先天性嘌呤代謝缺陷病，源于次黃嘌呤一鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶(HGPRT)缺失,使得次黃嘌呤和鳥嘌呤不能轉換為IMP和GMP，而是降解為尿酸，高尿酸鹽血癥引起早期腎臟結石，逐漸出現痛風癥狀。 患者智力低下,有特征性的強迫性自

6、身毀傷行為。 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氨基酸的消耗。體內某些組織器官，如腦、骨髓等只能進行補救合成。（三）嘌呤核苷酸的相互轉變IMPAMP腺苷酸代琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脫氨酶鳥苷酸還原酶NADPH+H+ NADP+NH3（四）脫氧核糖核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上進行（N代表A、G、U、C等堿基）dNDP + ATP 激酶dNTP + ADP二磷酸脫氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷NADP+NADPH + H+核糖核苷酸還原酶，Mg2+還原型硫氧化還原蛋白-(SH)2氧化型硫氧化還原蛋白SS硫氧化還原蛋白還原酶(FAD)（五）嘌呤核苷酸的抗代謝物嘌呤核苷酸

7、的抗代謝物是一些嘌呤、氨基酸或葉酸等的類似物。嘌呤類似物氨基酸類似物葉酸類似物6-巰基嘌呤6-巰基鳥嘌呤8-氮雜鳥嘌呤等氮雜絲氨酸等氨蝶呤氨甲蝶呤等次黃嘌呤(H)6-巰基嘌呤(6-MP) 6-巰基嘌呤的結構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-氨基異咪唑-4-甲酰胺核苷酸（AICAR）=5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸（FAICAR）IMP次黃嘌呤（H）PRPPPPi=AMP=PRPPPPi=腺嘌呤（A）GMP=PRPPPPi鳥嘌呤(G)6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜

8、絲氨酸MTXMTX目 錄二、嘌呤核苷酸的分解代謝核苷酸核苷核苷酸酶Pi核苷磷酸化酶堿基1-磷酸核糖嘌呤堿的最終代謝產物AMPGMPH（次黃嘌呤）GX（黃嘌呤）黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶 痛風癥的治療機制鳥嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤尿酸黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶別嘌呤醇第二節(jié)嘧啶核苷酸的合成與分解代謝Metabolism of Pyrimidine Nucleotides 嘧啶核苷酸的結構一、嘧啶核苷酸的合成同樣有從頭合成與補救合成兩條途徑(一)嘧啶核苷酸的從頭合成比嘌呤核苷酸簡單 合成部位主要是肝細胞胞液 合成原料谷氨酰胺、CO2和天冬氨酸 嘧啶合成的元素來源氨基甲酰磷酸天冬氨酸 合成過程 尿嘧啶核苷酸的

9、合成谷氨酰胺 + HCO3-氨基甲酰磷酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸 胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP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+Pi dTMP或TMP的生成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dUDPCTPCDPdCDPdCMP 從頭合成的調節(jié)-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-（二）嘧啶核苷酸的補救合成嘧啶 + PRPP磷酸嘧啶核苷 + PPi嘧啶磷酸核糖轉移酶尿嘧啶核苷 + ATP尿苷激酶UMP +ADP胸腺嘧啶核苷 + ATP胸苷激酶TMP +ADP（三）嘧啶核苷酸的抗代謝物嘧啶類似物胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶(5-FU)某些改變了核糖結構的核苷類似物UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP氮