核苷酸代谢

Phosphoribosyl pyrophosphokinase
15.3 同位素标记实验给出了嘌呤环中各个原子的来源
嘌呤环上原子的来源为： N-1 来自天冬氨酸； C-2 和 C-8 来
自甲酸（通过10-甲酰四氢叶酸）；N-3和N-9来自谷氨酰胺的酰 胺基；C-4、C-5和N-7都来自甘氨酸；C-6来自CO2。
▲ DNA 和 RNA合成的前体。 ▲ 其衍生物是许多生物合成的活化的中间物。 ▲ ATP是生物系统最通用的能量、GTP赋予大分子例如新生 肽链在核糖体上的移位运动的动力及信号偶联蛋白的活化。 ▲ 腺苷酸是三种主要辅酶NAD＋、FAD＋ 和 CoA的组分。 ▲ 核苷酸也是代谢调节物，例如cAMP、cGMP是许多激素 行使调节作用的细胞内信使。 腺嘌呤核苷酸生物合成过程的阐明对于筛选抗肿瘤药物 以及选育核苷酸高产菌株都有指导意义。
15.8 CTP是由UMP合成的 15.9 脱氧核糖核苷酸是通过核糖核苷酸还原合成的
15.10 嘌呤核苷酸降解产生尿酸
15.11 大多数动物可以降解尿酸 15.12肌肉中嘌呤核苷酸循环生成氨 15.13嘧啶可以降解生成乙酰CoA和琥珀酰CoA
核 苷 酸 代 谢
核苷酸是生物体内的重要物质，起着多方面的 作用：
15 核苷酸代谢
15.1 核酸的降解过程 15.2 核苷酸生物合成需要磷酸核糖焦磷酸 15.3 同位素标记实验给出了嘌呤环中各个原子的来源
15.4 嘌呤核苷酸的从头合成的最初产物是次黄嘌呤核苷酸
15.5 AMP和GMP是次黄嘌呤核苷酸的衍生物 15.6 核苷酸可以通过补救途径合成
15.7 嘧啶核苷酸的从头合成途径的最初产物是UMP
5- 磷酸的活化 形式 5- 磷 酸核糖 焦磷酸 （ PRPP ）。
PRPP 是在 PRPP 合成酶催化下由核糖 -5- 磷酸和 ATP
合成的。
又称磷酸核糖焦磷酸激酶
核糖-5-磷酸与ATP反应， 焦磷酸基团从ATP转移 到核糖-5-磷酸的C-1， 形成5-磷酸核糖-1-焦磷 酸（PRPP），是-构 型。
核苷磷酸化酶
核苷+ H3PO4
嘌呤（或嘧啶）+1-磷酸戊糖
（核苷磷酸化酶存在广泛）
核苷酸生物合成有两条途径：
从头合成途径：实际上是由简单的前体分子（如氨基酸、
CO2和NH3等分子）生物合成核苷酸的杂环碱基的途径。
补救途径：是一条省能的、简单的生物合成核苷酸途径，
碱基不用从头合成，而是直接利用细胞内或饮食中核苷酸降解 生成的完整的嘌呤和嘧啶碱基，该途径实际上是核苷酸降解产
驱动的，另外由谷氨酸和氨合成谷氨酰胺也需要ATP。
15.5 AMP和GMP是 次黄嘌呤核苷酸的衍 生物
* AMP：Asp的氨基与IMP 中的 酮基缩合形成腺苷酸（基）琥 珀酸。然后在腺苷酸琥珀酸裂 解酶的作用下除去延胡索酸，
化反应很罕见，因为反应既不需要ATP，也不需要生物素。
在第7和8步反应中，天冬氨酸的氨基整合到嘌呤环中。 首先整个天冬氨酸与新进入的羧基缩合形成一个酰胺键，然 后在腺苷琥珀酸裂解酶的作用下除去琥珀酸，生成氨基咪唑
核苷酸，反应需要 ATP。这两步反应使得来自天冬氨酸的一
个氨基氮变成了IMP中的N-1。 第 9 步反应类似于第 3 步反应，来自 N10 －甲酰四氢叶酸 的甲酰基转移到氨基咪唑氨甲酰核苷酸的氨基上，第10步反 应是一个闭环反应，形成嘌呤环中的嘧啶环。至此完成了 IMP整个嘌呤环的合成。 IMP从头合成消耗了大量的能量。在合成PRPP时，ATP 转换为AMP， 第2，4，5和7步反应也是通过ATP转换为ADP
15.1 核酸的降解过程
核酸
核酸酶（磷酸二酯酶）
核苷酸
核苷酸酶（磷酸单酯酶）
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核苷
核苷磷酸化酶
磷酸
参与补救合成
嘌呤或嘧啶
补救合成途 径的原料
氧化成尿酸等 物质排出体外
戊糖-1-磷 酸
磷酸戊糖途径进 一步分解
核苷酸的降解
核苷酸酶
核苷酸 + H2O
核苷水解酶
核苷+Pi
核苷 + H2O 嘌呤（或嘧啶）+戊糖 （核苷水解酶主要存在于植物和微生物体内，并且只能 对核糖核苷起作用，对脱氧核糖核苷不起作用。）
15.4 嘌呤核苷酸 从头合成的最初
产物是次黄嘌呤
核苷酸（IMP）
第一阶段：涉及15步反应，由PRPP 生成氨基咪唑核苷 酸（即嘌呤的咪唑 环）。 第二阶段：6-10步 反应，由氨基咪唑 核苷酸生成IMP。
IMP从头合成是在 PRPP基础上，依次连接： N-9 ，来自谷 氨酰胺；C-4、C-5和N-7，来自甘氨酸；C-8，来自10-甲酰四氢 C-2 ，来自 10- 甲酰四氢叶酸。在第 5 步反应先形成咪唑 5 员环，
叶酸；N-3，来自谷氨酰胺；C-6来自CO2；N-1，来自天冬氨酸；
然后在第10步反应形成嘧啶6员环。
1 从头合成途径开始于 PRPP 的焦磷酰基被谷氨酰胺的酰胺
氮取代的反应，反应是由谷氨酰胺－PRPP转酰胺酶催化的，值
得注意的是，核糖的异头构型在亲核取代过程中由 α 构型转换 成了β 构型，形成的是构型的5-磷酸核糖胺。这种β 构型一直
物再循环，重新形成核苷酸的过程。
15.2 核苷酸生物合成需要磷酸核糖焦磷酸
各种嘌呤类核苷酸的前体是次黄嘌呤核苷酸 （IMP，或称之肌苷酸）；而各种嘧啶核苷酸则是从 尿嘧啶核苷酸（UMP）衍生出来的。 IMP是在核糖-5-磷酸的基础上合成次黄嘌呤环结 构的，而UMP则是先合成尿嘧啶碱基，然后再连接5磷酸核糖。但无论那种连接方式，使用的都是核糖 -
保留在合成的嘌呤核苷酸中。然后构型的5-磷酸核糖胺的氨基
被甘氨酸酰化，在甘氨酰胺核苷酸合成酶的催化下，形成甘氨 酰胺核苷酸。
在第3步反应中，在甘氨酰胺核苷酸转甲酰酶的作用下，一 个甲酰基从N10-甲酰四氢叶酸转移到甘氨酰胺核苷酸的氨基上， 形成IMP的C-8。在第4步反应中，来自谷氨酰胺的酰胺在酰胺 转移酶的催化下，转换成脒（R）NH－C＝NH，反应需要ATP。 该酶受到类似于谷氨酰胺的抗生素，例如重氮丝氨酸和6-重氮5-氧-正亮氨酸的不可逆抑制。这些化合物（作为亲和标记试剂） 可以与酶的巯基反应。 IMP合成的第5步反应是需要ATP的闭环反应，形成一个咪 唑衍生物。 2 第6步反应中，CO2连接到已经变成嘌呤的C-5上，这个羧