核苷酸代謝-核苷酸的合成代謝（生物化學(xué)）

核苷酸代謝生物化學(xué)核苷酸的合成代謝

生物化學(xué)

核苷酸除了構(gòu)成核酸的基本單位外，在體內(nèi)具有許多重要的生理功能。1、作為核酸合成的原料，這是核苷酸最主要的功能。2、體內(nèi)能量的利用形式。ATP是細(xì)胞的主要能量形式。此外，GTP、CTP也均可以提供能量。3、參與物質(zhì)代謝和生理調(diào)節(jié)：如cAMPcGMP等。4、組成輔酶的成分：如NAD、NADP、FAD、輔酶A等。5、活性中間代謝物：UDPG、

CDP-膽堿、CDP-乙醇胺、UDPGA、SAM、PAPS等。重點

食物中的核酸大多數(shù)以核蛋白的形式存在。

核蛋白在胃中受胃酸的作用，分解成核酸與蛋白質(zhì)。核酸進(jìn)入小腸后，受胰液和腸液中各種水解酶的作用逐步水解。

機體自身合成（主要）核苷酸來源

食物

從頭合成途徑核苷酸的合成途徑

補救合成途徑ATPdATPRNAGTPDNAdGTPCTPdCTPUTPdTTP一、嘌呤核苷酸的合成(一)從頭合成途徑1.定義

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為原料，合成嘌呤核苷酸的途徑。

2.部位

肝是主要合成器官，其次是小腸和胸腺；而腦、骨髓則很難進(jìn)行此途徑。3.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)C6C5C4C2N1N3N7C8N94.嘌呤核苷酸合成原料：

磷酸核糖、

天冬氨酸一碳單位嘌呤堿谷氨酰胺甘氨酸

CO2

重點5.嘌呤核苷酸從頭合成過程1)5–

磷酸核糖的活化2)IMP的生成3)AMP和GMP的生成4)ATP和GTP的生成1)

5-磷酸核糖的活化5-磷酸核糖-1-焦磷酸

PRPP2）IMP的合成過程R-5-P(5-磷酸核糖)ATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P(磷酸核糖焦磷酸)

在甘氨酸、一碳單位、谷氨酰胺、二氧化碳、天冬氨酸及一碳單位的逐步參與下IMP

AMP

GMPH2N-1-R-5′-P(5′-磷酸核糖胺)谷氨酰胺谷氨酸酰胺轉(zhuǎn)移酶PRPP合成酶和酰胺轉(zhuǎn)移酶是關(guān)鍵酶。①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3）AMP和GMP的生成NNNONR5/PIMPAspGTPGDP+Pi①NNNNR5/PNHHOOC-CH2-CH-COOH腺苷酸代琥珀酸延胡索酸②NNNNR5/PNH2AMPNNONR5/PO③H2NNNNONR5/PH2OGlnGluATPADP+PiH2ONADH+H+NAD+GMPXMPHHH4）ATP和GTP的生成1.PRPP

是5-磷酸核糖的活化形式2.PRPP是核苷酸中磷酸核糖的供體。3.PRPP參與各種核苷酸的合成4.PRPP合成酶受調(diào)節(jié)的酶5.PRPP合成酶催化的步驟為關(guān)鍵步驟6.PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶是嘌呤核苷酸合成的限速酶。（變構(gòu)酶）特點：1.IMPAMP

GMP2.

IMP是AMP和GMP的前體。3.GTP促進(jìn)AMP的生成。4.ATP促進(jìn)GMP的生成。5.XMPGMP(需要谷氨酰胺）細(xì)胞定位：胞液

(二)補救合成途徑1.定義

利用游離的嘌呤或嘌呤核苷，合成嘌呤核苷酸的過程，稱為補救合成(或重新利用)途徑。(1)腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)(2)次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)(3)腺苷激酶(adenosinekinase)2.參與補救合成的酶3.合成過程腺嘌呤+

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

PRPPHGPRTGMP+PPi腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP4.補救合成的特點(1)節(jié)省從頭合成時的能量和氨基酸。(2)某些組織器官如腦、骨髓等主要是進(jìn)行補救合成。在臨床上次黃嘌呤–

鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶（HGPRT)缺陷的患兒表現(xiàn)為智力發(fā)育低下、共濟失調(diào)、具有攻擊性和敵對性?；純嚎梢砸ё约旱目诖健⑹种负妥阒?、抓自己的臉，舞蹈癥、臨床上稱為自毀容貌綜合癥。本病屬于隱性遺傳性疾病，群體患病率為30萬分之一。二、嘧啶核苷酸的合成代謝(一)從頭合成途徑1.定義

是指利用磷酸核糖、氨基酸及二氧化碳等為原料，合成嘧啶核苷酸的途徑。

2.合成部位

主要是肝等。3.嘧啶合成的元素來源4.合成過程(1)尿嘧啶核苷酸的合成

氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ(CPS-Ⅱ)是尿嘧啶核苷酸的合成的主要調(diào)節(jié)酶。NNCCCC天冬氨酸CO2谷氨酰胺H2O二氫乳清酸酶二氫乳清酸NAD+NADH+H脫氫酶HO-COCH2COOHNHCONH2氨基甲酰天冬氨酸OCOOHHNNHOOCOOHHNNHO乳清酸PRPPPPi乳清酸磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶OCOOHHNNR-5/-PO乳清酸核苷酸(OMP)脫羧酶CO2OHNNOPO-CH2HOHHHOHOH尿嘧啶核苷酸(UMP)CO2+谷氨酰胺2×ATP2×(ADP+Pi)谷氨酸氨基甲酰磷酸NH2C=OO-PO32-氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ(CPS-Ⅱ)AspPi天冬氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶OHNNR-5/-PO(2)胞嘧啶核苷酸的合成UMPATPADP尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶谷氨酰胺ATP谷氨酸ADP+PiNNR-5/-PPPONH2CTP

（3）dTMP或TMP的生成TMP合酶N5,N10-甲烯FH4FH2FH2還原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脫氧胸苷一磷酸dTMPUDP脫氧核苷酸還原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMPOHNNdR-5/-POOHNNdR-5/-POCH3合成特點：嘧啶核苷酸的從頭合成途徑是以氨基甲酰磷酸為起點，先合成嘧啶環(huán)，然后由PRPP提供磷酸核糖，最先合成的是UMP。合成部位：主要在肝細(xì)胞胞液(二)嘧啶核苷酸的補救合成嘧啶+

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+ADP2.補救合成的特點(1)節(jié)省從頭合成時的能量和氨基酸。(2)某些組織器官，如腦、骨髓等主要是進(jìn)行補救合成。1.補救合成的過程三、脫氧核糖核苷酸的生成脫氧核糖核苷酸的生成是合成DNA的原料。

dATPDNAdGTPdCTPdTTP在體內(nèi)脫氧核糖核苷酸是由核糖核苷酸直接還原生成，還原反應(yīng)是在二磷酸水平上進(jìn)行。重要dNDP

+

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）在核苷二磷酸水平上進(jìn)行（N代表A、G、U、C等堿基）四、核苷酸的抗代謝物某些嘌呤、嘧啶、氨基酸、葉酸類似物可以競爭性抑制或“以假亂真”等方式干擾或阻斷核苷酸的合成代謝，從而進(jìn)一步阻止核酸以及蛋白質(zhì)的生物合成。腫瘤細(xì)胞的核酸及蛋白質(zhì)合成十分旺盛，因此，這些抗代謝物具有抗腫瘤作用。（一）嘌呤、氨基酸或葉酸等的類似物。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氨甲蝶呤等次黃嘌呤(H)6-巰基嘌呤(6-MP)1.6-巰基嘌呤的結(jié)構(gòu)NNNHNOHNNNHNSH重點1、6–

巰基嘌呤核苷酸結(jié)構(gòu)與IMP相似1)IMPAMPGMP2)

6–

巰基嘌呤核苷酸抑制PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶從而抑制嘌呤核苷酸的從頭合成途徑3）

6–

巰基嘌呤競爭性抑制HGPRT,抑制嘌呤核苷酸的補救合成途徑，進(jìn)一步抑制IMP、GMP的生成。2.嘧啶類似物胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶(5-FU)FUTPFdUMPOHNNOCH3OHNNOF3、氨甲喋呤（MTX）與葉酸類似競爭性抑制二氫葉酸還原酶的活性。影響了四氫葉酸的合成，嘌呤核苷酸合成下降，從而抑制腫瘤的生長。（臨床治療白血病）。4、氮雜絲氨酸與谷氨酰胺類似1）抑制嘌呤環(huán)的合成2）IMPXMPGMP5.某些改變了核糖結(jié)構(gòu)的核苷類似物NNONH2HO-CH2HOHOHHHOH阿糖胞苷NNONH2HO-CH2HO

HHHOHOH胞苷環(huán)胞苷NNNH

HO-CH2HOOHHHOHHCl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