生物化學(xué)與分子生物學(xué)：第10章 核苷酸代謝

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1、Metabolism of Nucleotides 第十章第十章 核苷酸代謝核苷酸代謝生物化學(xué)與分子生物學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)教學(xué)課件教學(xué)課件核糖核苷酸核糖核苷酸AMPGMPCMPUMP 脫氧核糖核苷酸脫氧核糖核苷酸dAMPdGMPdCMPdTMP核苷酸核苷酸核酸的消化與吸收核酸的消化與吸收 食物核蛋白食物核蛋白蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)代謝蛋白質(zhì)代謝 核酸核酸DNA、RNA核苷酸核苷酸核苷核苷 磷酸磷酸核酸酶核酸酶核苷酸酶核苷酸酶核苷酶核苷酶堿基堿基戊糖戊糖胃酸胃酸 核苷酸及其水解產(chǎn)物均可吸收，吸收核苷酸及其水解產(chǎn)物均可吸收，吸收后可進(jìn)一步分解。磷酸、戊糖可被利用，后可進(jìn)一步分解。磷酸、戊糖可被利

2、用，堿基分解排出（不用）。堿基分解排出（不用）。 人體內(nèi)的核苷酸主要由機(jī)體細(xì)胞自身人體內(nèi)的核苷酸主要由機(jī)體細(xì)胞自身合成。核苷酸不屬于營養(yǎng)必需物質(zhì)。合成。核苷酸不屬于營養(yǎng)必需物質(zhì)。核苷酸生物學(xué)功用核苷酸生物學(xué)功用1、組成核酸的基本單位（合成核酸原料）組成核酸的基本單位（合成核酸原料）2、能量利用形式：能量利用形式： ATP ,GTP ,CTP ,UTP3、第二信使：第二信使： cAMP , cGMP4、組成輔酶：組成輔酶： NAD+ , FAD5、活化中間代謝物：活化中間代謝物：UDPG , CDP膽堿膽堿 第一節(jié)第一節(jié) 嘌呤核苷酸合成與分解代謝嘌呤核苷酸合成與分解代謝一、嘌呤核苷酸合成存在兩種

3、途徑一、嘌呤核苷酸合成存在兩種途徑從頭合成途徑從頭合成途徑補(bǔ)救合成途徑補(bǔ)救合成途徑核苷酸合成途徑核苷酸合成途徑從頭合成途徑：從頭合成途徑：利用利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位、及磷酸核糖、氨基酸、一碳單位、及CO2等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)生成核苷酸。主要在反應(yīng)生成核苷酸。主要在肝臟肝臟。主要合。主要合成路徑。成路徑。補(bǔ)救合成途徑：補(bǔ)救合成途徑：利用體內(nèi)游離的堿基或核苷，經(jīng)過簡利用體內(nèi)游離的堿基或核苷，經(jīng)過簡單的反應(yīng)生成核苷酸。主要在單的反應(yīng)生成核苷酸。主要在腦、骨腦、骨髓髓。（一）嘌呤核苷酸的從頭合成（一）嘌呤核苷酸的從頭合成1、合成原料及元素來源合成

4、原料及元素來源R-5-P 、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、一碳單位、胺、一碳單位、CO2 。l 合成原料合成原料l 元素來源元素來源C6C 2CC8 CNN7N |N 19R-5-PN5, N10=CH-FH4甘氨酸甘氨酸CO2天冬氨酸天冬氨酸N10-CHO-FH4谷氨酰胺谷氨酰胺32 2、從頭合成路徑、從頭合成路徑R-5-PPRPP （1-焦磷酸焦磷酸-5-磷酸核糖磷酸核糖） 天冬氨酸、甘氨酸、谷氨天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、一碳單位、酰胺、一碳單位、CO2ATPAMPPRPP合成酶合成酶次黃嘌呤核苷酸次黃嘌呤核苷酸 IMP腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸AMP延胡索酸延胡

5、索酸黃嘌呤核苷酸黃嘌呤核苷酸 XMPGMP谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸天冬氨酸天冬氨酸3、從頭合成的調(diào)節(jié)從頭合成的調(diào)節(jié)特點：特點：反應(yīng)產(chǎn)物反饋抑制；反應(yīng)產(chǎn)物反饋抑制； ATP、GTP 交叉調(diào)節(jié)。交叉調(diào)節(jié)。 機(jī)體對嘌呤核苷酸從頭合成有著精機(jī)體對嘌呤核苷酸從頭合成有著精確的調(diào)節(jié)，原則是供求平衡、腺嘌呤確的調(diào)節(jié)，原則是供求平衡、腺嘌呤核苷酸與鳥嘌呤核苷酸的平衡。核苷酸與鳥嘌呤核苷酸的平衡。PRPP合成酶合成酶對合成作用最大。對合成作用最大。（二）嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成（二）嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成有兩種方式有兩種方式腺嘌呤腺嘌呤A + PRPP次黃嘌呤次黃嘌呤I + PRPP鳥嘌呤鳥嘌呤G + PRPP腺

6、嘌呤核苷腺嘌呤核苷AR + ATPAMP + PPiIMP + PPiGMP + PPiAMP + ADPAPRTHGPRTHGPRT腺苷激酶腺苷激酶APRT： adenine phosphoribosyl transferase 腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶HGPRT: hypoxanthine guanine phosphoribosyl transferase 次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶自毀容貌征自毀容貌征（LeschNyhan 綜合征綜合征）：）： HGPRT先天缺乏先天缺乏節(jié)省合成核苷酸時的能量和氨基酸消節(jié)省合成核苷酸時的能量和氨基酸消耗；腦

7、和脊髓缺乏從頭合成途徑，必須進(jìn)耗；腦和脊髓缺乏從頭合成途徑，必須進(jìn)行補(bǔ)救合成途徑生成核苷酸。行補(bǔ)救合成途徑生成核苷酸。補(bǔ)救合成的生理意義補(bǔ)救合成的生理意義（三）體內(nèi)嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變（三）體內(nèi)嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變AMP腺苷酸代腺苷酸代 琥珀酸琥珀酸IMPXMPGMP腺苷酸脫氨酶腺苷酸脫氨酶鳥苷酸還原酶鳥苷酸還原酶NH3NADPHNH3NADP+AMP，GMP，IMP，XMP的相互轉(zhuǎn)變的相互轉(zhuǎn)變GTP GDPATP AMP（四）脫氧核糖核苷酸的生成（四）脫氧核糖核苷酸的生成在二磷酸核苷水平進(jìn)行在二磷酸核苷水平進(jìn)行1、dNDP 生成生成（N: A , G , C , U , )由二磷酸水平的核糖

8、核苷酸由二磷酸水平的核糖核苷酸NDP還原生成。還原生成。OP-P-CH2堿基堿基NOH OH123OP-P-CH2OH H123堿基堿基N核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶NADPH+H+NADP+H2O NDP dNDPADPGDPCDPUDPdADPdGDPdCDPdUDP核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶NADPH+H+NADP+H2O2、dTMP 生成生成（TMP)NHNHCHCHOOdR-5-P|NHNHCHCHOOdR-5-P |-CH3N5,N10-CH2-FH4TMP合酶合酶NH3PidUMPTMPNN123456嘧啶嘧啶NNHNH2ONHNHOOCH2NHNHCHCHOO 胞嘧啶

9、（胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（尿嘧啶（U） 3（五）嘌呤核苷酸的抗代謝物（五）嘌呤核苷酸的抗代謝物抗代謝物為抗代謝物為嘌呤、氨基酸、葉酸類似物，嘌呤、氨基酸、葉酸類似物，可通過競爭性抑制或以假亂真方式干擾嘌可通過競爭性抑制或以假亂真方式干擾嘌呤核苷酸的合成代謝。呤核苷酸的合成代謝。嘌呤類似物嘌呤類似物： 6-巰基嘌呤巰基嘌呤 （6-mercaptopurine , 6-MP)谷氨酰胺類似物谷氨酰胺類似物：氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸 （azaserine)葉酸類似物葉酸類似物： 甲氨喋呤甲氨喋呤（methotrexate , MTX )R-5-P6-MP、氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸、MTXI

10、MPAMPGMP6-MP 6-MP氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸腺嘌呤腺嘌呤鳥嘌呤鳥嘌呤 次黃嘌呤次黃嘌呤6-MP抗代抗代謝物謝物作用作用環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)二、嘌呤核苷酸分解代謝終產(chǎn)物是尿酸二、嘌呤核苷酸分解代謝終產(chǎn)物是尿酸鳥嘌呤鳥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黃嘌呤氧呤氧化酶化酶次黃嘌呤次黃嘌呤AMPPi R-1-P NH3PiGMPPiPi R-1-P 肝、小腸、腎肝、小腸、腎 尿酸尿酸是嘌呤堿基的代謝終產(chǎn)物，正常是嘌呤堿基的代謝終產(chǎn)物，正常人血漿人血漿26mg/mL，尿酸水溶解度較小，尿酸水溶解度較小，人血漿大于人血漿大于8mg/mL 尿酸可沉積于關(guān)節(jié)、尿酸可沉積于關(guān)節(jié)、軟骨、腎、軟組

11、織等處，導(dǎo)致軟骨、腎、軟組織等處，導(dǎo)致痛風(fēng)癥痛風(fēng)癥。痛風(fēng)癥痛風(fēng)癥治療用治療用別嘌呤醇別嘌呤醇，其與次黃嘌呤結(jié)，其與次黃嘌呤結(jié)構(gòu)相似，主要構(gòu)相似，主要抑制黃嘌呤氧化酶抑制黃嘌呤氧化酶，減少尿，減少尿酸生成。酸生成。別嘌呤醇別嘌呤醇CNNC次黃嘌呤次黃嘌呤7878別嘌呤醇減少尿酸的合成別嘌呤醇減少尿酸的合成鳥嘌呤鳥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黃嘌呤氧呤氧化酶化酶次黃嘌呤次黃嘌呤AMPPi R-1-P NH3PiGMPPiPi R-1-P 肝、小腸、腎肝、小腸、腎別嘌呤醇別嘌呤醇別嘌呤醇別嘌呤醇第二節(jié)第二節(jié) 嘧啶核苷酸合成與分解代謝嘧啶核苷酸合成與分解代謝一、嘧啶核苷酸合成代

12、謝一、嘧啶核苷酸合成代謝（一）從頭合成（一）從頭合成(肝肝) 1 1、合成原料及元素來源、合成原料及元素來源R-5-P、天冬氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、 CO2l 合成原料合成原料N3C2N1C6C5C4 R-5-P天天冬冬氨氨酸酸谷氨酰胺谷氨酰胺CO2l 元素來源元素來源2 2、從頭合成路徑、從頭合成路徑CO2 + H2O + 谷氨酰胺谷氨酰胺氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸CPS-II 胞液胞液2ATP2ADP+Pi 谷氨酸谷氨酸NH2- C PO |天冬氨酸天冬氨酸、PRPPNHNHCHCHOOR-5-PUTPCTPNNHNH2OR-5-PPPUMP（谷氨酰胺）（谷氨酰胺） -NH23、

13、從頭合成調(diào)節(jié)從頭合成調(diào)節(jié)PRPPCO2 + H2O + 谷氨酰胺谷氨酰胺氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸UMPCTPR-5-P嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸CPSPRPP合成酶合成酶（二）嘧啶核苷酸補(bǔ)救合成（二）嘧啶核苷酸補(bǔ)救合成尿嘧啶尿嘧啶 + PRPPUMP + PPi尿苷尿苷 + ATPUMP + ADP嘧啶磷酸嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶核糖轉(zhuǎn)移酶尿苷激酶尿苷激酶（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：5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶 (5-fluorouracil , 5-FU )谷氨酰胺類似物谷氨酰胺類似物：氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸葉酸類似物葉酸類似物： 甲氨喋呤甲氨喋呤MTX核苷類似物核苷類似物： 阿糖胞苷阿糖胞苷UMP UTP CTP CDP dCDPUDP dUDP dUMP dTMP氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸阿糖胞苷阿糖胞苷MTX5-FU抗代謝物作用諸環(huán)節(jié)抗代謝物作用諸環(huán)節(jié)二、嘧啶核苷酸的分解代謝二、嘧啶核苷酸的分解代謝嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸 嘧啶核苷嘧啶核苷 嘧啶堿基嘧啶堿基胞嘧啶胞嘧啶尿嘧啶尿嘧啶 NH2-CH2-CH2-COOHNH2-CH2-CH-COOHCH3胸嘧啶胸嘧啶CO2 + NH3- 丙氨酸丙氨酸- 氨基異丁酸氨基異丁酸PiR-1-PPiTCATCA循環(huán)循環(huán)糖異生糖異生肝，尿素肝，尿素復(fù)習(xí)參考題課本課本P232思考題思考題