第九章核苷酸代谢讲述

第九章 核苷酸代谢
Chapter 9 Metabolism of nucleotides
第十章 核苷酸的代谢
第一节 核苷酸的功能 第二节 核苷酸的合成与分解 一、嘌呤核苷酸的代谢 二、嘧啶核苷酸的代谢 三、脱氧核苷酸的合成 四、核苷二、三磷酸的合成 第三节 核苷酸的代谢障碍和抗代谢物 一、核苷酸的代谢障碍 二、抗代谢物
5.某些化合物合成的前体物：CTP时辅因子四
氢叶酸蝶呤合成的前体物，也为mRNA的帽子结构 提供合成原料。
6.酶的变构调节剂和为酶的共价修饰提供磷 酸基:许多酶通过磷酸化和去磷酸化进行共价修
饰，ATP为其提供磷酸基；
7.作为代谢中间物的载体：如用UDP携带糖基，
用CDP携带胆碱，乙醇胺或甘油二酯，用腺苷携带 蛋氨酸（形成SAM）等。
ura cil
（二）Байду номын сангаас糖
΄
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β-D-核糖
核糖 (Ribose) 构成 RNA
H
β-D-2-脱氧核糖
脱氧核糖 (Deoxyribose) 构成 DNA
dAMP
dGMP
dTMP
dCMP
AMP
GMP
UMP
CMP
• 核苷酸(nucleotide)是构成核酸(nucleic acid)的基本单位，人体所需的核苷酸都是由 机体自身合成的。
• IMP也可在IMP脱氢酶的催化下，以NAD+为受氢体，脱氢 氧化为黄苷酸（XMP），后者再在鸟苷酸合成酶催化下， 由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMP）。
腺苷酸（AMP）与鸟苷酸（GMP）的合成
GDP + Pi
Asp + GTP
AMP-S
IMP
腺苷酸代琥 琥珀酸合成酶
延胡索酸
AMP
腺苷酸代琥 琥珀酸裂解酶
合成途径(de novo synthesis)。
• 这一途径主要见于肝，其次为小肠和胸腺。 所有合成 反应在胞液中进行。
嘌呤碱合成的元素来源
天冬氨酸
甲酰基 （N10-CHO FH4）
CO2 甘氨酸
甲酰基 （N5,N10-CH=FH4）
谷氨酰胺 （酰胺基）
嘌呤核苷酸从头合成的特点：
① 胞液 ② 5’-磷酸核糖（5’-PR）为原料，经11步反 应生成IMP。 ③ 由氨基酸，CO2，一碳单位提供元素或基 团在5’-PR 分子上完成合成碱基合成。 ④ 从IMP出发再合成AMP和GMP。
1．从头合成途径：
（1） （2）
（次黄嘌呤）
⑴ 次黄嘌呤苷酸（IMP）的合成：
• 首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗 ATP，由5-磷酸核糖合成PRPP(1-焦磷酸-5-磷酸 核糖)。
• PRPP再经过大约10步反应，合成第一个嘌呤核 苷酸——次黄嘌呤苷酸（IMP）。
次黄嘌呤苷酸（IMP）的合成
3. 嘌呤核苷酸的分解代谢
核苷酸酶
脱氨酶
核苷酶
AMP
腺苷
次黄苷
次黄嘌呤
H2O Pi
H2O NH3
Pi R-1-P
黄嘌呤 氧化酶
核苷酸酶
GMP
鸟苷
核苷酶
鸟嘌呤
鸟嘌呤酶 黄嘌呤
H2O Pi
Pi R-1-P
H2O NH3
尿酸
• 尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。 • 正常人血浆中尿酸含量约为0.12-0.36mmol/L
（一）碱基 (base)
嘧啶
嘌呤
(A)
腺嘌呤
(G)
鸟嘌呤
(C)
胞嘧啶
(T)
胸腺嘧啶
(U)
尿嘧啶
O
HN
N
NN H
Hypoxant hi ne
H3 C CH3 N
N
N
NN H
N 6-Dime thylade nine
N H2
N
CH3
ON
H 5- Me t hyl cy tosi ne
O
HN
ON
H 5, 6-Di hyro -
（adenine phosphoribosyl transferase, APRT）
• 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶
（hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT）
• 腺苷激酶（adenosine kinase）
HGPRT缺乏-----自毁容貌症 （Lesh-Nyhan综合症）
ATP
AMP
R-5-P
PRPP
（5-磷酸核糖） PRPP合成酶 （5-磷酸核糖-1-焦磷酸）
在谷氨酰胺、甘氨酸、 一碳单位、二氧化碳 及天冬氨酸的参与下， 逐步合成
IMP
⑵ 腺苷酸及鸟苷酸的合成：
• IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提 供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后裂解产生 腺苷酸（AMP）。
用于合成RNA，dATP，dGTP，dCTP，dTTP用于 合成DNA。
2. 能量贮存和供应的载体：除ATP之外，还
有GTP，UTP，CTP等。
3.生理调节介质：如环核苷酸cAMP和cGMP作为
激素的第二信使。
4. 辅酶的组成成分：如在NAD+，NADP+，FAD，
FMN，CoA中均含有核苷酸的成分。
8.核苷或核苷酸及其代谢中间体的类似物可 作为抗代谢物：
第二节 核苷酸的合成与分解
(Metabolism of Nucleotides)
一、嘌呤核苷酸的合成代谢
（一）嘌呤核苷酸的从头合成：
• 通过利用一些简单的前体物，如5-磷酸核糖，氨基酸， 一碳单位及CO2等，逐步合成嘌呤核苷酸的过程称为从头
AMP ADP ATP
IMP
XMP GMP GDP GTP
_
腺苷酸代
AMP
IMP
琥珀酸
GTP
+
XMP _ATP
+GMP
ADP GDP
ATP GTP
2. 嘌呤核苷酸的补救合成
在酶的催化下，由PRPP的磷酸核糖部分与嘌呤碱 基结合形成核苷酸或由核苷经激酶催化形成核苷酸的 一步合成反应。
酶： • 腺嘌呤磷酸核糖转移酶
IMP脱氢酶
H2O + NAD+
XMP
鸟苷酸合成酶
GMP
NADH + H+
Gln + ATP
Glu + AMP + PPi
嘌呤核苷酸从头合成的调节
➢嘌呤核苷酸合成的底物和产物的激活作用 ➢嘌呤核苷酸合成产物的反馈抑制作用
__ +
+
R-5-P PRPP合成酶
酰胺转移酶
PRPP
_PRA
ATP
_
_
腺苷酸代 琥珀酸
• 食物中的核酸或核苷酸类物质基本上不能被人 体所利用。在核酸类物质的水解产物中，只有 磷酸和戊糖可被吸收利用。
食物中核酸的消化
胃 核蛋白
HCl
蛋白质
小肠
小肠
核酸
单核苷酸
胰核酸酶
核苷酸酶
磷酸 小肠
核苷 核苷酶
戊糖 含氮碱
第一节 核苷酸的功能
Functions of Nucleotides
1. 核酸的构成单位：如ATP，GTP，CTP，UTP