生物化學(xué)-第10章核苷酸代謝

第十章

核苷酸代謝第一節(jié)核苷酸的生理功能核酸

的原料(最主要)體內(nèi)能量的利用形式ATP是細(xì)胞的主要能量形式；GTP也可提供能量參與代謝和生理調(diào)節(jié)：ATP/ADP/AMP;第二信使cAMP、cGMP組成輔酶:腺苷酸→CoA/FAD/NAD+/

NADP+活化中間代謝產(chǎn)物：UDP-葡萄糖→糖原

CDP-二脂酰甘油→磷脂核苷酸食物核酸生物組織核酸NTP組織核酸活性中間物質(zhì)某些輔酶cAMP與cGMP第二節(jié)

核酸的酶促降解核酸核苷酸磷酸

核苷1-磷酸戊糖

5-磷酸戊糖磷酸戊糖途徑堿基待續(xù)胰核酸酶胰、腸

核苷酸酶核苷酶核苷磷酸化酶核酸酶:水解DNA的酶稱為DNA水解酶(DNases);水解RNA的酶稱為RNA水解酶(Rnases)核酸酶根據(jù)作用方式分為：外切酶和內(nèi)切酶；最有應(yīng)用價(jià)值的是限制性核酸內(nèi)切酶，因其可以特異性的水解核酸中某些特定堿基順序部位。5’3’5’3’P

P

P

P

P

P

P

P

P

PB

B

B

B

B

B

B

B

B

B

B蛇毒磷酸二脂酶牛脾磷酸二脂酶第三節(jié)核苷酸的分解代謝一、核苷酸的分解戊糖或1-磷酸戊糖

5-磷酸戊糖磷酸戊糖途徑堿基待續(xù)核苷酸酶核苷酶核苷磷酸化酶核苷酸磷酸

核苷二、嘌呤的分解PRPP核苷酸Pi核苷核苷磷酸化酶Pi嘌呤堿磷酸戊糖途徑R-1-PR-5-PH2O核苷酸酶補(bǔ)救途徑氧化尿酸肌苷(IMP)嘌呤分解代謝特點(diǎn)：氧化降解，環(huán)不打破;最終產(chǎn)物：尿酸;嘌呤代謝

：痛風(fēng)癥血尿酸119-357μmol/L

(2-6mg/L)男

267.7

μmol/L

(4.5

mg/L)女血尿20酸8.2>μm8oml/L

g(3/.5Lmg/L)尿pH<6.5尿酸在其他生物中的代謝：嘌呤代謝的終產(chǎn)物尿酸—靈長類、鳥類、爬蟲類、軟體動(dòng)物、海鞘類、昆蟲尿囊素—哺乳動(dòng)物(靈長類除外)、腹足類尿囊酸—硬骨魚尿素—大多數(shù)魚類、兩棲類、淡水瓣鰓類氨—甲殼類、咸水瓣鰓類三、嘧啶的分解H2OH2OH2N

CH2

CH2

COOHNNHONH22H

O

NH3HNNHOONHOHOOCNH2

CH2CH2HNNHOOCH3CH2NHOCO2

+

NH3NADHNADH

NADHNNHOOHHHHHNNHOOCH3

NADHHHHOOCNH2

HC

CH3CH3H2N

CH2

CH

COOH嘧啶分解代謝特點(diǎn)還原降解，環(huán)被打破；產(chǎn)物：NH3、CO2、β-丙氨酸、β-氨基異丁酸。二氫尿嘧啶H2Oβ-脲基異丁酸β-丙氨酸丙二酸

CoA乙酰CoATACH2OCO2

+NH3β-氨基異丁酸甲基丙二酸

CoA肝尿素琥珀酰CoATAC

糖異生第四節(jié)

核苷酸的

代謝一、概述從頭 途徑(de

novo

synthesis

pathway)是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及CO2等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，核苷酸的途徑。補(bǔ)救途徑(salvage

synthesis

pathway)利用體內(nèi)游離的堿基或核苷，經(jīng)過簡單的反應(yīng)過程，核苷酸的途徑。5-磷酸核糖PRPPCO2

+

Gln氨基甲酰磷酸Asp乳清酸UMPdTMPUTPCTPGMPGTPIMPAMPATPGlnGly一碳單位GlnCO2Asp一碳單位二、嘌呤核苷酸的1.從頭部位：肝、小腸和胸腺的胞液。

肝是體內(nèi)從頭

嘌呤核苷酸的主要

，其次是小腸和胸腺，腦、骨髓則無法進(jìn)行此

途徑。AMPGMPIMP的HNNNOR-5-PATP

AMP

Gln

GluPRPPPRPP

酶

酰胺轉(zhuǎn)移酶5-磷酸核糖胺

(PRA)9

步反應(yīng)NR-

5'-P次黃嘌呤核苷酸(

IMP

)O

HHHO

CH2PHO

POPH

HO

HH

OHPO

CH2ATPMgAMP2+PPiO

CH2O

NH2H

HH

HPGln酰胺轉(zhuǎn)移酶OH

OH5-磷酸核糖1-焦磷酸（PRPP）OH

OH5-磷酸核糖

(R-5-P)PRPP酶OH

OH5-磷酸核糖胺GluHOH2NCCCHNOCNR-5'-PH2NHCCCHNNR-5'-PNHCHHNH2CCHNOC2H

CHNOCHNH

OR-5'-PCO2H2OATPOHOH

OHH

HHH2CO

CO

CH2NH2POHH2CO

CNH2FH4ATPHHOH

OHHO

NH2H2O

CHPATPGlnGlu5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸（CAIR）5-氨基咪唑核苷酸（AIR）R-5'-P甲酰甘氨咪核苷酸（FGAM）甲酰甘氨酰胺核苷酸（FGAR）羧化酶甘氨酰胺核苷酸（GAR）Gly轉(zhuǎn)甲?；窤DP+PiGAR酶PRAN10-CHO

FH4HNFGAM酶AIR酶HNHCNCCCCHNONR-5'-PH

NNHCCCCHNONR-5'-P2HO

CH2N2H

NCCCHNOCNR-5'-PH2OFH4H2NCCCHNOCNR-5'-PHC

NHCH2COOHCOOHHOH2NCCCHNOCNR-5'-PH2OATPIMP5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸（FAICAR）5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸（AICAR）環(huán)水解酶轉(zhuǎn)甲酰基酶N10-CHO

FH45-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸)甲酰胺核苷酸(SAICAR)延胡索酸裂解酶5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸（CAIR）Asp酶嘌呤堿的元素來源CO2天冬氨酸甲?；?甲酸，一碳單位)甘氨酸甲?；?甲酸，一碳單位)“竹竿”(Gly)立谷氨酰胺（酰胺基），“谷子”(Gln)下面長，“天”(Asp)上飄,“假仙”(甲酰)在兩旁AMP和GMP的生成HNNNHOOCCH

CH2

COOHNHNNOHNNNNOHNNNNH2HNN2H

NNOIMPNHXMP2H

OGlnGluNADH

+

H+

OHNAMPSAMPSATPGMPNAD+

+

H2OR-5'-PNR-5'-PR-5'-PNR-5'-PAMPGMPNR-5'-PAsp

GTPAMPSIMPAMPADPATP激酶

ATP

ADP激酶

ATP

ADPGMPGDPGTP激酶ATP

ADP激酶

ATP

ADP嘌呤核苷酸從頭

的特點(diǎn)：嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。嘌呤不以游離堿基的形式

，而從5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP)

開始，經(jīng)一系列酶促反應(yīng)，生成次黃嘌呤核苷酸(肌苷酸，IMP)，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)锳MP和GMP嘌呤的各個(gè)原子是在PRPP的C1上逐漸加上去的(由Asp、Gln、

Gly、甲酸和CO2

分別提供結(jié)構(gòu)中的N和C)。先

IMP，再轉(zhuǎn)變成AMP或GMP。?PRPP是5-磷酸核糖的活性供體。?IMP的 需5個(gè)ATP，6個(gè)高能磷酸鍵。?AMP或GMP的

又需1個(gè)ATP。IMPAMP腺苷酸代琥珀酸XMPGMPNH3從頭

的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)的方式：反饋調(diào)節(jié)和交叉調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)的意義：既滿足需要，又不致于浪費(fèi)。維持ATP與GTP濃度的平衡。2.補(bǔ)救利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過簡單的反應(yīng)，

嘌呤核苷酸的過程，稱為補(bǔ)救參與補(bǔ)救(或重新利用)途徑。的酶：腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(APRT)次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(HGPRT)腺苷激酶(Adenosine

Kinase)腺嘌呤核苷AMPATPADP腺苷激酶補(bǔ)救補(bǔ)救的生理意義：節(jié)省從頭時(shí)的能量和一些氨基酸的消耗。體內(nèi)某些組織，如腦、骨髓等只能進(jìn)行補(bǔ)救

。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。主要以競爭性抑制干擾或阻斷嘌呤核苷酸的代謝，從而進(jìn)一步核酸以及蛋白質(zhì)的生物。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甲氨蝶呤等嘌呤類似物：次黃嘌呤(H)6-巰基嘌呤

(6-MP)6-MP6-MP核苷酸AMP

和GMPIMP

---HGPRT-補(bǔ)救途徑從頭

途徑-PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶氨基酸類似物：氮雜絲氨酸(AS)OH2N

C

CH2

CH2NH2CH

COOHGlnOCOOHASNNH2N

CH2

C

O

CH2

CH葉酸類似物:氨蝶呤(AP)和甲氨蝶呤(MTX)FH2FH4FH2

還原酶葉酸NADPH

+

H+NADP+NADPH

+

H+NADP+AP

或MTX--2FH

還原酶PRPP谷氨酰胺（Gln）=甘氨酰胺核苷酸（GAR）==5-氨基異咪唑-4-甲酰胺核苷酸（AICAR）=IMPPRPP次黃嘌呤（H）=AMPPRPPPPi=腺嘌呤（A）GMP=PPiPRPP鳥嘌呤(G)6-MP6-MP6-MP6-MPPPi6-MP6-MP5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸（FAICAR）氮雜絲氨酸PRA氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸甲酰甘氨脒核苷酸（FGAM）MTX甲酰甘氨酰胺核苷酸（FGAR）MTX三、嘧啶核苷酸的1.從頭先先部位：主要是肝細(xì)胞胞液嘧啶環(huán)，再與磷酸核糖相連。UMP，再轉(zhuǎn)變成CTP和dTMP氨基甲酰磷酸1NC

2N

3C45

C6CAspCO2Gln嘧啶的元素來源2ATP

2ADP+Pi3Gln

+

HCO

-酶Ⅱ氨甲酰磷酸(CPS-Ⅱ)氨甲酰磷酸C

OPO

H3

2H2NO+

GluCPSⅠCPSⅡ分布線粒體(肝)胞液(所有細(xì)胞)氮源

變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑NH3AGA(N-乙酰谷氨酸)無Gln無UMP功能尿素嘧啶氨甲酰磷酸酶Ⅰ和Ⅱ的區(qū)別HNOOHNOON

COOHHNOO

NHCOOHNHOCCH2CHCOOHNHOO

CCH22H

N2CHCHCOOHNH2CO

O

PO氨甲酰磷酸

HO

C氨甲酰天冬氨酸CHCOOHH2O二氫乳清酸酶HNCONAD+NADH+H+PRPPPPiCO2PiNR-5'-PUMP天冬氨酸

HO

C氨甲酰轉(zhuǎn)移酶

NH2Asp二氫乳清酸脫氫酶UTP磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶脫羧酶R-5'-P乳清酸核苷酸乳清酸二氫乳清酸ATP

ADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP

酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+PiUTPCTPGln

+

ATPGlu

+ADP

+PiCTP酶NNH2ONR5'PPPHNOONR5'PPP從頭的調(diào)節(jié):氨基甲酰磷酸氨基甲酰天冬氨酸UMPATP

+

CO2

+

GlnUTP嘌呤核苷酸PRPP ATP

+

R-5-P嘧啶核苷酸CTP哺乳動(dòng)物細(xì)菌FH2TMP合酶N5,

N10-CH2-FH4FH2還原酶FH4NADP+NADPH+H+脫氧胸苷一磷酸dTMPdUMPdUDP脫氧核苷酸還原酶UDPCTP

CDP

dCDPdCMPdTMP

:2.補(bǔ)救磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶+PRP