生化核苷酸代謝

第十章核苷酸代謝MetabolismofNucleotides03二月20231

核苷酸是核酸的基本結構單位。人體內的核苷酸主要由機體細胞自身合成。核苷酸不屬于營養(yǎng)必需物質。概述03二月20232

食物中的核酸多數(shù)與蛋白質組成核蛋白。核蛋白在胃酸的作用下，被分開為核酸和蛋白質兩部分，各自進行自己的代謝。核酸在各種核酸酶的作用下被逐步分解，糖和磷酸可被利用。而堿基在腸粘膜細胞內分解后直接排出體外。因此，核酸不是人體的必需營養(yǎng)物。03二月20233

核酸的消化與吸收食物核蛋白蛋白質核酸（RNA及DNA）胃酸核苷酸胰核酸酶核苷磷酸胰、腸核苷酸酶堿基戊糖核苷酶03二月20234

核苷酸的生物學功用：作為核酸合成的原料體內能量的利用形式參與代謝和生理調節(jié)組成輔酶活化中間代謝物03二月20235第一節(jié)

嘌呤核苷酸的合成與分解代謝

MetabolismofPurineNucleotides

03二月20236

嘌呤核苷酸的結構：GMPAMP03二月20237一、嘌呤核苷酸的合成存在從頭合成和補救合成兩種途徑

利用體內游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過簡單的反應過程，合成嘌呤核苷酸。

從頭合成途徑(denovosynthesis)

補救合成途徑(salvagepathway)利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及CO2等簡單物質為原料，經(jīng)過一系列酶促反應，合成嘌呤核苷酸。03二月20238嘌呤堿合成的元素來源CO2天冬氨酸甲?；ㄒ惶紗挝唬└拾彼峒柞；ㄒ惶紗挝唬┕劝滨０罚０坊ㄒ唬┼堰屎塑账岬膹念^合成1.從頭合成途徑03二月20239

合成過程（1）IMP的合成（2）AMP和GMP的生成03二月202310（1）IMP的合成在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳單位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步參與下03二月202311R-5-P+ATPPRPP+AMP

PRPP合成酶PRPP的分子結構03二月20231203二月202313酰胺轉移酶03二月202314甘氨酰胺核苷酸合成酶03二月202315轉甲?；?3二月202316酰胺轉移酶甲酰甘氨咪核苷酸03二月2023175－氨基咪唑核苷酸合成酶03二月202318羧化酶03二月20231903二月20232003二月20232103二月20232203二月20232303二月202324IMP生成總反應過程脒03二月202325①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脫氫酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶（2）AMP和GMP的生成03二月202326AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶03二月202327

嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。肝是體內從頭合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小腸黏膜和胸腺。

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：03二月2023282.從頭合成的調節(jié)PRPP合成酶PRPP酰胺轉移酶PRAIMP腺苷酸代琥珀酸AMPADPATPXMPGMPGDPGTPIMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP調節(jié)方式：反饋調節(jié)和交叉調節(jié)R-5-PATP03二月20232903二月202330(二)嘌呤核苷酸的補救合成有兩種方式

腺嘌呤磷酸核糖轉移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)

次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)

腺苷激酶(adenosinekinase)參與補救合成的酶03二月2023311.利用嘌呤堿基合成嘌呤核苷酸，參與的酶主要有兩種補救合成：細胞利用現(xiàn)成嘌呤堿或嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸的過程，稱為補救合成途徑。

腺嘌呤磷酸核糖轉移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)

次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)03二月202332腺嘌呤+

PRPPAMP+PPiAPRT次黃嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鳥嘌呤+

PRPPHGPRTGMP+PPi03二月2023332.利用嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸，參與的酶主要有腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP腺苷激酶03二月202334嘌呤核苷酸補救合成的生理意義節(jié)約從頭合成時的能量和一些氨基酸的消耗；體內某些組織器官，如腦、骨髓等只能進行補救合成。自毀容貌癥（Lesch-Nyhan綜合征）：次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶(HGPRT)缺失03二月202335（三）體內嘌呤核苷酸可以相互轉變IMPAMP腺苷酸代琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脫氨酶鳥苷酸還原酶NADPH+H+NADP+NH303二月202336（四）脫氧核糖核苷酸的生成在二核苷酸水平進行在核苷二磷酸水平上進行（N代表A、G、C、U）NDP（核苷二磷酸還原酶）03二月202337dNDP

+

ATP

激酶dNTP+ADP二磷酸脫氧核苷NDPdNDP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SS硫氧化還原蛋白還原酶(FAD)脫氧核苷酸的生成03二月202338細胞可通過控制核苷酸還原酶的活性調節(jié)脫氧核苷酸的濃度外。還可以通過各種三磷酸核苷對還原酶的別構調節(jié)作用調節(jié)不同脫氧核苷酸生成。NDPdNDP

特定NTP其他NTP+核苷酸還原酶核苷酸還原酶的別構調節(jié)作用物主要促進劑主要抑制劑CDPATPdATP、dGTP、dTTPADPdGTPdATP、ATPUDPATPdATP、dGTPGDPdTTPdATP03二月202339（五）嘌呤核苷酸的抗代謝物是一些嘌呤、氨基酸或葉酸類似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03二月202340

6-巰基嘌呤(6-Mercaptopurine,6-MP)次黃嘌呤(H)6-巰基嘌呤(6-MP)03二月2023416-MP核苷酸是IMP的類似物。6-MP6-MP核苷酸補救合成途徑HGPRTIMPAMP和GMP03二月202342

氮雜絲氨酸(AS)是Gln的類似物。03二月202343MTX

氨蝶呤(AP)和甲氨蝶呤(MTX)03二月20234403二月202345甲酰甘氨酰胺核苷酸(FGAR)PRPP谷氨酰胺(Gln)=PRA甘氨酰胺核苷酸(GAR)甲酰甘氨脒核苷酸(FGAM)5-氨基異咪唑-4-甲酰胺核苷酸(AICAR)5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(FAICAR)IMP次黃嘌呤(H)PRPPPPi=AMP=PRPPPPi腺嘌呤(A)GMP==PRPPPPi

鳥嘌呤(G)6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP氮雜絲氨酸=氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸=MTX=6-MP=MTX03二月202346二、嘌呤核苷酸的分解代謝終產物是尿酸補救合成途徑03二月202347AMPIMPGMP腺苷次黃苷鳥苷H2ONH3H2OPiH2ONH31-磷酸核糖NH3NADP+NADPH+H+PiH2OH2OPiH2O+O2H2O2NH3H2O黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶次黃嘌呤黃嘌呤鳥嘌呤尿酸Pi1-磷酸核糖PiH2O+O2

H2O203二月202348嘌呤堿的最終代謝產物AMPGMPH（次黃嘌呤）GX（黃嘌呤）黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶

主要部位：肝、腎、小腸03二月202349

痛風癥正常人血尿酸0.12~0.36mmol/L男性平均0.27mmol/L女性平均0.21mmol/L血尿酸>0.48mmol/L

結晶組織沉積痛風(gout)03二月20235003二月202351

痛風癥的治療機制別嘌呤醇次黃嘌呤03二月202352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03二月202353第二節(jié)

嘧啶核苷酸的合成與分解代謝

MetabolismofPyrimidineNucleotides03二月202354

嘧啶核苷酸的結構03二月202355一、嘧啶核苷酸的合成同樣有從頭合成與補救合成兩條途徑(一)嘧啶核苷酸的從頭合成比嘌呤核苷酸簡單

合成部位主要是肝細胞胞液先合成嘧啶環(huán)，再與磷酸核糖相連。先合成UMP，再轉變成CTP和dTMP。

特點03二月202356

嘧啶合成的元素來源氨基甲酰磷酸03二月2023571.從頭合成途徑（1）UMP的合成2ADP+PiGln+

HCO3-氨基甲酰磷酸合成酶II2ATPGlu+氨基甲酰磷酸03二月202358CPS-Ⅰ

CPS-Ⅱ

分布線粒體（肝）

胞液（所有細胞）

氮源NH3

Gln

變構激活劑N-乙酰谷氨酸(AGA)

無

變構抑制劑無UMP功能尿素合成

嘧啶合成

氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ和Ⅱ03二月202359UMP的合成過程03二月202360（2）CTP的合成ATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶GlnATPGluADP+Pi03二月202361⑶脫氧嘧啶核苷酸的合成：

磷酸酶CTPCDPH2OPi核糖核苷酸還原酶dCDPNADPH+H+NADP++H2ON5,N10-CH2-FH4FH2dTMP胸苷酸合酶dUMPH2ONH3脫氨酶dCMPH2OPi磷酸酶核苷二磷酸激酶dCTPATPADPUDPdUDP磷酸酶核糖核苷酸還原酶核苷單磷酸激酶dTDP合成DNAdTTP核苷二磷酸激酶03二月202362--ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸-嘌呤核苷酸ATP+5-磷酸核糖嘧啶核苷酸PRPP-從頭合成的調節(jié)哺乳動物細菌03二月202363（二）嘧啶核苷酸的補救合成途徑與嘌呤核苷酸類似嘧啶