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1、,核酸与核苷酸代 谢,Metabolism of Nucleotides,核苷酸的功能,1、核酸合成的原料（最主要）2、体内能量的利用形式：ATP是细胞的主要能量形式；GTP也可提供能量3、某些核苷酸是代谢的调节物质：第二信使cAMP、cGMP4、组成辅酶:腺苷酸 NAD+/NADP+/FAD5、核苷酸衍生物是许多生物合成的活性中间物：UDP-葡萄糖糖原合成 CDP-二脂酰甘油磷脂合成,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+),AMP,第一节,核酸的消化与吸收,核酸的消化与吸收,排出，很少利用,第二节 核酸的分解代谢,一.核酸的分解（核酸酶）,核酸酶是作用于核酸磷酸二酯键的水解酶，包括核糖核酸酶(R
2、Nase)和脱氧核糖核酸酶(DNase)，其中能水解核酸分子内磷酸二酯键的酶又称为核酸内切酶(endonuclease)，从核酸的一端逐个水解下核苷酸的酶称为核酸外切酶(exonuclease)。,核酸酶(Nuclease),RNA:RNase(酶稳定、耐高温)DNA:DNase(种类多、工具酶),核酸内切酶：水解核酸内部磷酸二酯键核酸外切酶：从核酸链一端逐个水解,非特异性:牛、蛇特异性,作用类别：,二、核苷酸的分解,催化核苷水解的酶有两类，即核苷磷酸化酶和核苷水解酶（核苷磷酸化酶）核苷+Pi 嘌呤或嘧啶+戊糖-1-P（核苷水解酶）核苷+H2O 嘌呤或嘧啶+戊糖核苷磷酸化酶存在广泛，反应可逆核
3、苷水解酶主要存在于植物和微生物，只对核糖核苷起作用，对脱氧核糖核苷无作用。,第三节 嘌呤核苷酸的代谢,Metabolism of Purine Nucleotides,嘌呤核苷酸的结构,GMP,AMP,一、嘌呤核苷酸的合成代谢,从头合成途径(de novo synthesis pathway)补救合成途径(salvage synthesis pathway),嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。,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、骨髓则无法进行此合成途径。,（一）嘌呤核苷酸的
4、从头合成,定义,合成部位,嘌呤碱合成的元素来源,CO2,天冬氨酸,甲酰基（一碳单位）,甘氨酸,甲酰基（一碳单位）,谷氨酰胺（酰胺基）,过程,1.IMP的合成,2.AMP和GMP的生成,R-5-P（5-磷酸核糖）,PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸PRPP）,在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下,IMP,H2N-1-R-5-P（5-磷酸核糖胺 PRA）,1.IMP的合成过程,磷酸核糖酰胺转移酶 GAR合成酶 转甲酰基酶 FGAM合成酶 AIR合成酶,目 录,IMP生成总反应过程,目 录,2、AMP和GMP的生成,腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 G
5、MP合成酶,目 录,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。,从头合成的调节,PRPP,PRA,GTP,+,+,调节方式：反馈调节和交叉调节,目 录,交叉调节对维持ATP和GTP浓度的平衡有重要的意义,利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。,（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径,定义,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(hypoxanthin
6、e-guanine phosphoribosyl transferase,HGPRT)腺苷激酶(adenosine kinase),参与补救合成的酶,合成过程,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(它们缺乏从头合成的嘌呤核苷酸的酶体系)。,遗传疾病,Lesch-Nyhan 莱-尼综合征,自毁容貌综合征,-罕见的性染色体X连锁遗传病,疾病生化本质:,（三）嘌呤核苷酸的相互转变,（四）脱氧核糖核苷酸的生成,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
7、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）,脱氧核苷酸的生成,NDP,dNDP,ADP,dADP,GDP,dGDP,UDP,dUDP,CDP,dCDP,（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物,嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸等的类似物。,次黄嘌呤(H),6-巯基嘌呤(6-MP),6-巯基嘌呤的结构,目 录,二、嘌呤核苷酸的分解代谢主要在肝脏,小肠,及肾脏中进行.,核苷酸,核苷,核苷酸酶,Pi,核苷磷酸化酶,碱基,1-磷酸核糖,嘌呤碱的最终代谢产物,AMP,GMP,H（次黄嘌呤）,G,X（黄嘌呤）,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤氧化酶,正常人血浆尿酸含量：0.120.3
8、6mmol/L,男:0.27mmol/L,女:0.21mmol/L,以尿酸及其钠盐形式存在,均难溶于水,0.48mmol/L(8mg%),析出结晶,沉积在关节和软骨等处,痛风症,进食高嘌呤膳食时,体内核酸大量分解(白血病,恶性肿瘤）,肾脏疾病尿酸排泄障碍,血中尿酸,临床上用别嘌呤醇治疗,痛风症的治疗机制,鸟嘌呤,次黄嘌呤,黄嘌呤,尿酸,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤氧化酶,别嘌呤醇,第四节嘧啶核苷酸的代谢,Metabolism of Pyrimidine Nucleotides,嘧啶核苷酸的结构,从头合成途径补救合成途径,一、嘧啶核苷酸的合成代谢,（一）嘧啶核苷酸的从头合成,主要是肝细胞胞液,嘧啶核苷酸
9、的从头合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。,定义,合成部位,嘧啶合成的元素来源,合成过程,1.尿嘧啶核苷酸的合成,胞嘧啶核苷酸的合成（是在尿嘧啶核苷三磷酸水平进行的）,UDP,UTP,3.dTMP或TMP的生成,dUMP,脱氧胸苷一磷酸dTMP,从头合成的调节,ATP+CO2+谷氨酰胺,氨基甲酰磷酸,UMP,氨基甲酸天冬氨酸,UTP,CTP,天冬氨酸,嘌呤核苷酸,ATP+5-磷酸核糖,嘧啶核苷酸,PRPP,（二）嘧啶核苷酸的补救合成,U、T、乳清酸，而不能利用C,嘌啶核苷酸与嘧啶核苷酸合成的比较,相同点,1.合成原料基本相
10、同,嘌啶核苷酸,嘧啶核苷酸,2.合成部位对高等动物来说,主要在肝脏,3.都有2种合成途径(从头和补救途径),4.都是先合成一个与之有关的核苷酸,然后在此基础上进一步合成核苷酸,不同点,1.在5-P-R基础上合成嘌呤环,2.最先合成的核苷酸是 IMP,3.在IMP基础上完成AMP和GMP的合成,1.先合成嘧啶环再与 5-P-R结合,2.先合成UMP,3.以UMP为基础,完成CTP,dTMP的合成,（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物,嘧啶类似物,胸腺嘧啶(T),5-氟尿嘧啶(5-FU),某些改变了核糖结构的核苷类似物,氮杂丝氨酸,阿糖胞苷,氨甲碟呤,氮杂丝氨酸,二、嘧啶核苷酸的分解代谢,胞嘧啶,NH3,尿
11、嘧啶,二氢尿嘧啶,H2O,CO2+NH3,-丙氨酸,胸腺嘧啶,-脲基异丁酸,-氨基异丁酸,H2O,丙二酸单酰CoA,乙酰CoA,TAC,肝,尿素,甲基丙二酸单酰CoA,琥珀酰CoA,TAC,糖异生,习题,1.体内进行嘌呤核苷酸从头合成最主要的组织是A、胸腺 B、小肠粘膜 C、肝 D、脾 E、骨髓2.嘌呤核苷酸从头合成时首先生成的是A、GMP B、AMP C、IMP D、ATP E、GTP,3.人体内嘌呤核苷酸分解代谢的主要终产物是A、尿素 B、肌酸 C、肌酸酐 D、尿酸 E、丙氨酸4.哺乳类动物体内直接催化尿酸生成的酶是A、尿酸氧化酶 B、黄嘌呤氧化酶C、腺苷脱氨酸 D、鸟嘌呤脱氨酶E、核苷酸酶,5.HGPRT(次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶)参与下列哪种反应?A、嘌呤核苷酸从头合成 B、嘧啶核苷酸从头合成C、嘌呤核苷酸补救合成 D、嘧啶核苷酸补救合成E、嘌呤核苷酸分解代谢6.体内脱氧核苷酸是由下列哪种物质直接还原而成的A、核糖 B、核糖核苷C、一磷酸核苷 D、二磷酸核苷E、三磷酸核苷,1.讨论核苷酸在体内的主要生理功能。2.嘌呤核苷酸补救合成的生理意义是什么?3.试从合成原料、合成程序、反馈调节等方面比较嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸从头合成的异同点。,
