《核苷酸生物化學》PPT課件.ppt

第 八 章(2學時),核 苷 酸 代 謝,Metabolism of Nucleotides,核酸的消化與吸收,概 述,食物中的核酸,經(jīng)腸道酶系降解成各種核苷酸,再在相關酶作用下,分解產(chǎn)生嘌呤、嘧啶、核糖、脫氧核糖和磷酸,然后被吸收。 吸收到體內(nèi)的嘌呤和嘧啶,大部分被分解,少部分可再利用,合成核苷酸。 人和動物所需的核酸無須直接依賴于食物,只要食物中有足夠的磷酸鹽,糖和蛋白質(zhì),核酸就能在體內(nèi)正常合成。,核苷酸的生物功用,作為核酸合成的原料 體內(nèi)能量的利用形式 生物能量的載體ATP、GTP 參與代謝和生理調(diào)節(jié) 信號分子cAMP、cGMP 組成輔酶 腺苷酸是三種重要輔酶的組分NAD、FAD、CoA 活化中間代謝物 糖原合成，UDP-GLU。磷脂合成，CDP-乙醇胺，CDP-二脂酰甘油。,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+),AMP,第一節(jié) 嘌呤核苷酸的代謝,Metabolism of Purine Nucleotides,嘌呤核苷酸的結(jié)構(gòu),GMP,AMP,一、嘌呤核苷酸的合成代謝,從頭合成途徑 (de novo synthesis pathway) 補救合成途徑 (salvage synthesis pathway),從頭合成途徑：利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位和CO2 等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應，合成核苷酸的途徑。這是主要合成途徑。主要在肝臟進行。 補救合成途徑：利用游離的堿基或核苷，經(jīng)過簡單的反應過程，合成核苷酸的途徑。腦、骨髓等只能進行此途徑。,嘌呤核苷酸的從頭合成途徑是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應，合成嘌呤核苷酸的途徑。,肝是體內(nèi)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,定義,合成部位,嘌呤堿合成的元素來源,CO2,天冬氨酸,甲酰基 （一碳單位）,甘氨酸,甲?；?（一碳單位）,谷氨酰胺 （酰胺基）,過程,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）,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,H2N-1-R-5-P （5-磷酸核糖胺）,1. IMP的合成過程, 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,目 錄,IMP生成總反應過程,目 錄,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,2、AMP和GMP的生成,目 錄,嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤環(huán)的。 PRPP是重要的中間代謝物,它不僅參與嘌呤核苷酸的從頭合成,而且參與嘧啶核苷酸的從頭合成及兩類核苷酸的補救合成,是5-磷酸核糖的活性供體； PRPP合成酶和酰胺轉(zhuǎn)移酶為關鍵酶。 IMP的合成需5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,從頭合成的調(diào)節(jié),PRPP,PRA,GTP,+,+,調(diào)節(jié)方式：反饋調(diào)節(jié)和交叉調(diào)節(jié),目 錄,利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過簡單的反應，合成嘌呤核苷酸的過程，稱為補救合成（或重新利用）途徑。,（二）嘌呤核苷酸的補救合成途徑,定義,腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) 次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) 腺苷激酶(adenosine kinase),參與補救合成的酶,合成過程,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(nèi)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(zhuǎn)變,（四） 脫氧核糖核苷酸的生成,二磷酸脫氧核苷,NDP,dNDP,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,硫氧化還原蛋白還原酶 （FAD）,脫氧核苷酸的生成,（五） 嘌呤核苷酸的抗代謝物,嘌呤核苷酸的抗代謝物是一些嘌呤、氨基酸或葉酸等的類似物,主要以競爭性抑制阻斷嘌呤核苷酸的合成代謝,從而進一步阻止核酸以及蛋白質(zhì)的生物合成。腫瘤細胞的核酸及蛋白質(zhì)合成十分旺盛,由此,這些抗代謝物具有抗腫瘤作用。,1. 嘌呤類似物：,主要有6-巰基嘌呤（6mercaptopurine, 6MP）等。 6MP 6MP核苷酸 作用：抑制從頭合成 抑制補救合成(抑制HGPRT),次黃嘌呤 (I),6-巰基嘌呤 (6-MP),6-巰基嘌呤的結(jié)構(gòu),2. 氨基酸類似物：,主要有氮雜絲氨酸等。 化學結(jié)構(gòu)與Gln相似。 可干擾Gln在嘌呤核苷酸合成中的作用，從而抑制嘌呤核苷酸的合成。,3. 葉酸類似物：,主要有氨蝶呤和氨甲蝶呤（MTX）等。 能競爭性抑制二氫葉酸還原酶，使葉酸不能還原成FH2和FH4。由此嘌呤合成原料一碳單位得不到供應，從而抑制嘌呤核苷酸的合成。,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(chǎn)物,AMP,GMP,I （次黃嘌呤）,G,X （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) 嘧啶核苷酸的代謝,Metabolism of Pyrimidine Nucleotides,嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu),從頭合成途徑 補救合成途徑,一、嘧啶核苷酸的合成代謝,（一）嘧啶核苷酸的從頭合成,主要是肝細胞胞液,嘧啶核苷酸的從頭合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應，合成嘧啶核苷酸的途徑。,定義,合成部位,嘧啶合成的元素來源,合成過程,1. 尿嘧啶核苷酸的合成,2. 胞嘧啶核苷酸的合成,UDP,UTP,3. dTMP或TMP的生成,dUMP,脫氧胸苷一磷酸 dTMP,從頭合成的調(diào)節(jié),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） 嘧啶核苷酸的補救合成,（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(jié)構(gòu)的核苷類似物,氮雜絲氨酸