核酸與核苷酸代謝課件

第十二章核酸與核苷酸代謝核苷酸是核酸的基本結(jié)構(gòu)單位。人體內(nèi)的核苷酸主要由機(jī)體細(xì)胞自身合成。因此，與氨基酸不同，核苷酸不屬于營養(yǎng)必需物質(zhì)。概述核酸的分子組成

——堿基(base)：嘌呤堿，嘧啶堿——戊糖(ribose)：核糖，脫氧核糖——磷酸(phosphate)嘌呤(purine)堿基鳥嘌呤腺嘌呤123456789嘧啶(pyrimidine)戊糖（構(gòu)成RNA）1′2′3′4′5′核糖(ribose)（構(gòu)成DNA）脫氧核糖(deoxyribose)5′端3′端3.核苷酸的連接核苷酸之間以磷酸二酯鍵連接形成多核苷酸鏈，即核酸。CGA核酸的消化與吸收食物核蛋白蛋白質(zhì)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核苷酸的生理功用作為核酸合成的原料----最主要的功能體內(nèi)能量的利用形式參與代謝與生理調(diào)節(jié)----cAMP,cGMP

組成輔酶----NAD,FAD,CoA

活化中間代謝物---UDPG,CDP-DG,SAM

ATP----主要形式；GTP----蛋白質(zhì)合成

UTP----糖原合成；CTP----磷脂合成利用本章知識，評價“珍奧核酸”的功能第二節(jié)

核苷酸的生物合成與分解MetabolismofPurineNucleotides嘌呤核苷酸的結(jié)構(gòu)GMPAMP1嘌呤核苷酸的合成一、嘌呤核苷酸的合成途徑

利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過簡單的反應(yīng)過程，合成嘌呤核苷酸。從頭合成途徑(denovosynthesis)補(bǔ)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(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸。

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(jìn)行此合成途徑。（一）嘌呤核苷酸的從頭合成哺乳動物合成部位1、從頭合成途徑除某些細(xì)菌外，幾乎所有生物體都能合成嘌呤堿。亞細(xì)胞定位:胞液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┖铣蛇^程

IMP的合成

AMP和GMP的生成

IMP的合成過程12345678910①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AMP和GMP的生成目錄AMP腺苷酸激酶

ADPATP

ADPATP

ADP腺苷酸激酶ATPGMP鳥苷酸激酶

GDPATP

ADPATP

ADP鳥苷酸激酶GTP嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。先合成咪唑環(huán)，后合成嘧啶環(huán)。先合成IMP，合成1分子IMP需消耗5分子ATP。AMP或GMP的消耗又需要1分子ATP（或GTP)，IMP是重要的中間物質(zhì)，是AMP和GMP的前體。PRPP是5-磷酸核糖的活性供體。嘌呤核苷酸從頭合成特點利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過簡單的反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸的過程，稱為補(bǔ)救合成（或重新利用）途徑。（二）嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成有兩種方式定義腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)腺苷激酶(adenosinekinase)參與補(bǔ)救合成的酶補(bǔ)救合成過程補(bǔ)救合成的生理意義補(bǔ)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(jìn)行補(bǔ)救合成。嘌呤核苷酸從頭合成和補(bǔ)救合成比較從頭合成補(bǔ)救合成原料天冬氨酸、谷胺酰胺、甘氨酸、CO2、甲?；坞x的嘌呤堿部位肝、腸、胸腺腦、骨髓、脾臟比例主要合成途徑，占90％。次要合成途徑，占總合成的10％。（三）嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)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+NH3（四）脫氧核糖核苷酸的生成體內(nèi)脫氧核糖核苷酸是通過相應(yīng)的核糖核苷酸還原生成的。這種還原反應(yīng)是由核糖核苷酸還原酶催化，在二磷酸核苷（NDP）水平上進(jìn)行的。dNDP

+

ATP

激酶dNTP+ADP

脫氧核糖核苷酸的生成過程次黃嘌呤(H)6-巰基嘌呤(6-MP)嘌呤類似物：主要有6-巰基嘌呤

(6-Mercaptopurine，6-MP)NOHNNNH

N

8-氮雜鳥嘌呤NSHNNNH

H2N

6-巰基鳥嘌呤

6-MP6-MP核苷酸從頭合成途徑補(bǔ)救合成途徑HGPRTPRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶IMPAMP和GMP-----6-MP核苷酸是IMP的類似物氨基酸類似物：抑制有谷氨酰胺參與的反應(yīng)氮雜絲氨酸(AS)是Gln的類似物.N+—N—CH2—C—CH2—CH2—CH—COOHO

NH2

6-重氮-5-氧正亮氨酸葉酸類似物：抑制有一碳單位參與的反應(yīng)

氨蝶呤

(AP)和甲氨蝶呤(MTX)MTX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-MP6-MP氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸MTXMTX二、嘌呤核苷酸的分解代謝痛風(fēng)（gout)核酸大量分解（白血病，腫瘤）高嘌呤飲食尿酸腎疾病尿酸水溶性較差，當(dāng)血漿中尿酸含量超過8mg%時，即可形成尿酸鹽晶體。痛風(fēng)癥患者由于體內(nèi)嘌呤核苷酸分解代謝異常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸鈉晶體沉積于軟骨、關(guān)節(jié)、軟組織及腎，臨床上表現(xiàn)為皮下結(jié)節(jié)，關(guān)節(jié)疼痛等。別嘌呤醇（allopurinol）治療痛風(fēng)癥的作用機(jī)制COHNNNH

HNN

OHNNNH

CH次黃嘌呤別嘌呤醇PRPP別嘌呤醇核苷酸嘌呤核苷酸從頭合成的酶黃嘌呤氧化酶

嘌呤核苷酸合成↓

(結(jié)構(gòu)類似IMP)第二節(jié)

嘧啶核苷酸的合成與分解代謝MetabolismofPyrimidineNucleotides嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)一、嘧啶核苷酸的合成同樣有從頭合成與補(bǔ)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(xì)胞胞液合成原料谷氨酰胺、CO2和天冬氨酸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(yīng)，合成嘧啶核苷酸的途徑。定義先合成嘧啶環(huán)，再與磷酸核糖相連。先合成UMP，再轉(zhuǎn)變成dTMP和CTP。特點嘧啶合成的元素來源氨基甲酰磷酸尿嘧啶核苷酸的合成合成過程CPSⅠ

CPSⅡ

分布

線粒體(肝)

胞液(所有細(xì)胞)

氮源

NH3

Gln

變構(gòu)激活劑

AGA

無

變構(gòu)抑制劑無UMP功能

尿素合成

嘧啶合成

氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ和Ⅱ的區(qū)別

ATP

胞嘧啶核苷酸(CTP)的合成C

O

HN

C

CHCHNOR-5'-P

尿苷酸激酶

UDPUMP二磷酸尿苷激酶

ADP

UTPC

O

N

C

CHCHNNH2

R-5'-P-P-P

Gln,ATPGlu,ADP+PiATP

ADP

CTPCTP合成酶

在三磷酸水平上進(jìn)行

dTMP或TMP的生成是在一磷酸水平上進(jìn)行的（二）嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成途徑與嘌呤核苷酸類似嘧啶+

PRPP磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶TMP+ADP（三）嘧啶核苷酸的抗代謝物嘧啶類似物胸腺嘧啶5-氟尿嘧啶5-氟尿嘧啶(5-FU)是胸腺嘧啶的類似物。5-FU5-FdUMP5-FUTPdUMPdTMP合成RNA破壞RNA的結(jié)構(gòu)氨基酸類似物如氮雜絲氨酸抑制CTP的合成。如甲氨喋呤抑制dTMP的合成。葉酸類似物核苷類似物阿糖胞苷胞嘧啶UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP氮雜絲氨酸阿糖胞苷氨甲蝶呤5FU二、嘧啶核苷酸的分解代謝嘧啶堿1-磷酸核糖嘧啶核苷酸核苷核苷酸酶PPi核苷磷酸化酶胞嘧啶NH3尿嘧啶二氫尿嘧啶H2OCO2+NH3β-丙氨酸胸腺嘧啶β-脲基異丁酸β-氨基異丁酸H2O丙二酸單酰CoA乙酰CoATAC肝尿素甲基