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1、,作者:王大勇 王曦迪,单位:哈尔滨医科大学,第九章,核苷酸代谢Metabolism of Nucleotides,第一节 核苷酸代谢概述,第二节 嘌呤核苷酸的合成与分解代谢,第三节 嘧啶核苷酸的合成与分解代谢,重点难点,1.核苷酸的生物学功能2.嘌呤核苷酸从头合成的概念、部位、主要阶段及元素来源3.嘌呤核苷酸分解代谢产物4.补救合成意义5.嘧啶核苷酸从头合成的概念、部位及元素来源,1.嘧啶核苷酸的补救合成及嘧啶核苷酸分解代谢产物2.嘌呤核苷酸从头合成调节及嘧啶核苷酸从头合成调节3.嘌呤核苷酸的抗代谢物及嘧啶核苷酸的抗代谢物,1.核酸酶及分类2.嘌呤核苷酸的相互转变,核苷酸代谢概述Overvi
2、ew of Nucleotide Metabolism,第一节,作为核酸合成的原料体内能量利用形式参与代谢和生理调节组成辅酶活化中间代谢,一、核苷酸的生物学功能,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）,生物化学与分子生物学（第9版）,核酸酶：是指所有可以水解核酸的酶。,（一）核酸酶,二、核苷酸可由核酸酶水解核酸生成,依据底物不同分类 DNA酶(deoxyribonuclease,DNase)：专一降解DNA的酶。RNA酶(ribonuclease,RNase)：专一降解RNA的酶。依据对底物作用方式不同 核酸内切酶：在DNA或RNA分子内部切断磷酸二酯键。核酸外切酶：水解核酸分子链末端的磷酸二酯键
3、，有53或35核酸外切酶。,生物化学与分子生物学（第9版）,核酸外切酶分类,核酸内切酶及外切酶作用位点示意图,53核酸外切酶：从5端切除核苷酸的称为53核酸外切酶35核酸外切酶：从3端切除核苷酸的称为35核酸外切酶,生物化学与分子生物学（第9版）,核酸酶的功能,参与DNA的合成、修复以及RNA的剪接清除多余的、结构和功能异常的核酸，以及外源性核酸降解食物中的核酸体外重组DNA技术中的重要工具酶,生物化学与分子生物学（第9版）,(二)核酸的消化吸收,生物化学与分子生物学（第9版）,三、核苷酸的代谢包括合成和分解代谢,核苷酸的合成代谢核苷酸的分解代谢,生物化学与分子生物学（第9版）,嘌呤核苷酸的合
4、成与分解代谢,第二节,Synthesis and Degradation of Purine Nucleotides,嘌呤核苷酸的结构,GMP,AMP,生物化学与分子生物学（第9版）,从头合成途径（De novo synthesis）利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸，称为从头合成途径。,一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两条途径,补救合成途径（salvage pathway）利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤核苷酸，称为补救合成途径。,生物化学与分子生物学（第9版）,1.从头合成途径,（一）嘌呤核苷酸的从
5、头合成,除某些细菌外，几乎所有生物体都能合成嘌呤碱,哺乳动物从头合成部位：肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则只能进行补救合成,生物化学与分子生物学（第9版）,嘌呤碱合成的元素来源,生物化学与分子生物学（第9版）,嘌呤核苷酸合成过程,生物化学与分子生物学（第9版）,R-5-P,PP-1-R-5-P,PRPP合成酶,H2N-1-R-5-P,酰胺转移酶,ATP,AMP,Gln,Glu,核糖-5-磷酸,磷酸核糖焦磷酸，PRPP,5-磷酸核糖胺,PRA,GAR合成酶,ATPMg2+,甘氨酰胺核苷酸，GAR,转甲酰基酶,N10-甲酰FH4,FH4,甲酰甘氨酰胺核苷酸，FG
6、AR,Gln,Glu,ATP,Mg2+,R-5-P,NH,甲酰甘氨脒核苷酸，FGAM,1,2,3,4,5,第一阶段：IMP的生成,R-5-P,NH,生物化学与分子生物学（第9版）,NH,CHO,甲酰甘氨脒核苷酸，FGAM,AIR合成酶,ATP,Mg2+,K+,H2O,5-氨基咪唑核苷酸，AIR,羧化酶,5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸，CAIR,合成酶,N-琥珀酰-5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸，SAICAR,CO2,Asp,ATP,Mg2+,延胡索酸,5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸，AICAR,R-5-P,N,C C,CH,H2N,N,C,O,H2N,5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸，FAIC
7、AR,IMP合酶,6,8,9,次黄嘌呤核苷酸,IMP,第二阶段：由IMP生成AMP和GMP,生物化学与分子生物学（第9版）,嘌呤核苷酸从头合成特点,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个ATP，6个高能磷酸键。AMP 或GMP的合成又需1个ATP。,生物化学与分子生物学（第9版）,2.从头合成的调节,调节方式：反馈调节和交叉调节,PRPP,PRA,GTP,生物化学与分子生物学（第9版）,（二）嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式,参与补救合成的酶,腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adenine phosphoribosyl transferase,APRT)次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(
8、hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase,HGPRT)腺苷激酶(adenosine kinase),生物化学与分子生物学（第9版）,补救合成过程,生物化学与分子生物学（第9版）,补救合成的生理意义,补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。,1,2,生物化学与分子生物学（第9版）,（三）体内嘌呤核苷酸可以相互转变,生物化学与分子生物学（第9版）,（四）脱氧核苷酸的生成在二磷酸核苷水平进行,N代表A、G、U、C等碱基,核糖核酸还原酶,NADPH+H+,NADP+H2O,H,NDP,dNDP
9、,生物化学与分子生物学（第9版）,脱氧核苷二磷酸的生成,二磷酸脱氧核苷,NDP,dNDP,二磷酸核糖核苷,NADP+,NADPH+H+,核糖核苷酸还原酶，Mg2+,还原型硫氧化还原蛋白-(SH)2,氧化型硫氧化还原蛋白,硫氧化还原蛋白还原酶(FAD),脱氧核苷三磷酸的生成,生物化学与分子生物学（第9版）,（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸类似物,6-巯基嘌呤的结构,嘌呤核苷酸抗代谢物,常见的嘌呤核苷酸抗代谢物,生物化学与分子生物学（第9版）,嘌呤核苷酸抗代谢物的作用,生物化学与分子生物学（第9版）,二、嘌呤核苷酸的分解代谢终产物是尿酸,核苷酸,核苷,核苷酸酶,Pi,核苷磷酸化酶
10、,碱基,1-磷酸核糖,核苷酸的分解,生物化学与分子生物学（第9版）,嘌呤核苷酸的分解代谢,AMP,GMP,H（次黄嘌呤）,G,X（黄嘌呤）,黄嘌呤氧化酶,尿酸,黄嘌呤氧化酶,生物化学与分子生物学（第9版）,痛风症的治疗机制,次黄嘌呤,别嘌呤醇,次黄嘌呤及别嘌呤醇分子式,别嘌呤醇抑制尿酸生成,表示抑制,生物化学与分子生物学（第9版）,嘧啶核苷酸的合成与分解代谢,第三节,Synthesis and Degradation of Pyrimidine Nucleotides,嘧啶核苷酸的结构,生物化学与分子生物学（第9版）,UMP,CMP,dTMP,、嘧啶核苷酸的合成也有从头合成与补救合成两条途径,
11、(一)嘧啶核苷酸的从头合成比嘌呤核苷酸简单,合成部位,主要是肝细胞胞液,合成原料,谷氨酰胺、CO2和天冬氨酸,生物化学与分子生物学（第9版）,嘧啶合成的元素来源,谷氨酰胺,CO2,生物化学与分子生物学（第9版）,氨基甲酰磷酸的合成,生物化学与分子生物学（第9版）,两种氨基甲酰磷酸合成酶（CPS）的区别,CPS-I 和CPS-II区别,生物化学与分子生物学（第9版）,尿嘧啶核苷酸的合成过程,CO2+谷氨酰胺,+,氨基甲酰磷酸,氨甲酰天冬氨酸,二氢乳清酸,乳清酸,乳清酸核苷酸OMP,生物化学与分子生物学（第9版）,胞嘧啶核苷酸的合成,UDP,UTP,UMP,CTP,生物化学与分子生物学（第9版）,
12、dTMP或TMP的生成,dUMP,dTMP,dUMP,脱氧胸苷一磷酸,生物化学与分子生物学（第9版）,2.从头合成的调节,表示抑制,生物化学与分子生物学（第9版）,（二）嘧啶核苷酸的补救合成途径与嘌呤核苷酸类似,嘧啶+PRPP,磷酸嘧啶核苷+PPi,尿嘧啶核苷+ATP,UMP+ADP,胸腺嘧啶核苷+ATP,TMP+ADP,生物化学与分子生物学（第9版）,（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物也是嘧啶、氨基酸或叶酸等的类似物,嘧啶类似物,胸腺嘧啶(T),5-氟尿嘧啶(5-FU),生物化学与分子生物学（第9版）,核苷类似物,阿糖胞苷,环胞苷,生物化学与分子生物学（第9版）,氮杂丝氨酸,阿糖胞苷,氨甲碟呤,氮杂丝氨酸,嘧啶核苷酸抗代谢物的作用,生物化学与分子生物学（第9版）,二、嘧啶核苷酸的分解代谢,生物化学与分子生物学（第9版）,胞嘧啶,胸腺嘧啶,嘧啶碱的分解代谢,H2N-CH2-CH2-COOH,生物化学与分子生物学（第9版）,本章知识框架及要点,生物化学与分子生物学（第9版）,
