核苷酸代謝MetabolismofNucleotides第一節(jié)概述作為核酸合成的原料，是核酸的基本組成單位

體內(nèi)能量的利用形式，ATP是重要能量貨幣

參與代謝和生理調(diào)節(jié)，cAMP是第二信使

組成輔酶，如NAD、FAD、COA等

活化中間代謝物，其衍生物是許多生化反應(yīng)的中間供體，如UDPG、SAM等

一、核苷酸的生物功能二、核酸和核苷酸的降解食物核蛋白蛋白質(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1、核酸酶的定義及分類指所有可以水解核酸的酶。依據(jù)底物不同分類DNA酶(deoxyribonuclease,DNase)：專一降解DNA的酶。RNA酶(ribonuclease,RNase)：專一降解RNA的酶。依據(jù)切割部位不同核酸內(nèi)切酶：限制性核酸內(nèi)切酶非限制性核酸內(nèi)切酶核酸外切酶：5′→3′或3′→5′核酸外切酶三、核酸酶（Nuclease）外切核酸酶對核酸的水解位點(diǎn)5′

p

p

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pOHB

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p3′BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶（5′端外切5得3）蛇毒磷酸二酯酶（3′端外切3得5）內(nèi)切核酸酶對RNA的水解位點(diǎn)示意圖5′

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pOHPyPuPyPy1′

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pGACU

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pGA3′RNAaseIRNAaseIRNAaseT1RNAaseT1Pu：嘌呤Py：嘧啶

2.限制性內(nèi)切酶

類型

命名

意義

原核生物中存在著一類能識別外源DNA雙螺旋中4-8個堿基對所組成的特異的具有二重旋轉(zhuǎn)對稱性的回文序列，并在此序列的某位點(diǎn)水解DNA雙螺旋鏈，產(chǎn)生粘性末端或平末端，這類酶稱為限制性內(nèi)切酶（ristriction

endonuclease）。常用的DNA限制性內(nèi)切酶的專一性酶辨認(rèn)的序列和切口說明‥‥AGCT‥‥‥‥TCGA‥‥‥‥GGATCC‥‥‥‥CCTAGG‥‥‥‥AGATCT‥‥‥‥TCTAGA‥‥‥‥GAATTC‥‥‥‥CTTAAG‥‥‥‥AAGCTT‥‥‥‥TTCGAA‥‥‥‥GTCGAC‥‥‥‥CAGCTG‥‥‥‥CCCGGG‥‥‥‥GGGCCC‥‥BamHIAluIBglIEcoRIHindⅢSalISmaI四核苷酸，平端切口六核苷酸，平端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口（1）限制性內(nèi)切酶類型

I型：分子量大于105，多亞基，需S-線苷蛋氨酸、ATP和Mg2+，識別位點(diǎn)與切割位點(diǎn)相差甚遠(yuǎn)，產(chǎn)物為異質(zhì)，是限制與修飾相排斥的多功能酶。

II型：分子量小于105，需Mg2+，切割位點(diǎn)位于識別位點(diǎn)上，產(chǎn)物為專一性片段，不具修飾酶功能?，F(xiàn)在分子生物學(xué)研究所用的限制性內(nèi)切酶均為此類。

III型：識別位點(diǎn)為5-7bp的非對稱序列

，切割位點(diǎn)在順序之外離識別序列5-10bp，切割雙鏈，個別也切割單鏈。是限制與修飾相多功能酶。（2）限制性內(nèi)切酶的命名和意義EcoRI序號屬名種名株名例：EcoRI，這是從大腸桿菌（Ecoli）R菌珠中分離出的一種限制性內(nèi)切酶

限制性內(nèi)切酶是分析染色體結(jié)構(gòu)、制作DNA限制圖譜、進(jìn)行DNA序列測定和基因分離、基因體外重組等研究中不可缺少的工具，是一把天賜的神刀，用來解剖纖細(xì)的DNA分子。參與DNA的合成與修復(fù)及RNA合成后的剪接等重要基因復(fù)制和基因表達(dá)過程負(fù)責(zé)清除多余的、結(jié)構(gòu)和功能異常的核酸，同時也可以清除侵入細(xì)胞的外源性核酸在消化液中降解食物中的核酸以利吸收體外重組DNA技術(shù)中的重要工具酶生物體內(nèi)的核酸酶負(fù)責(zé)細(xì)胞內(nèi)外催化核酸的降解3、核酸酶的功能四、核苷酸的體內(nèi)存在形式及分布（一）細(xì)胞內(nèi)以5’－NTP形式存在（二）NTP濃度高于dNTP（三）不同組織細(xì)胞中各種核苷酸分布差異較大五、體內(nèi)核苷酸的來源自身合成（主要途徑）食物（次要）第二節(jié)

核苷酸的分解代謝實(shí)際上就是堿基的分解代謝

一、嘌呤堿的分解代謝嘌呤堿的最終代謝產(chǎn)物AMPGMPH（次黃嘌呤）GX（黃嘌呤）黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶不同生物體內(nèi)存在的酶不同，嘌呤分解的終產(chǎn)物不同

人類和排尿酸動物（鳥類、昆蟲）—尿酸為終產(chǎn)物其它哺乳動物—尿囊素魚類、兩棲類—尿囊無脊椎動物、甲殼類—NH3+CO2什么是痛風(fēng)癥？痛風(fēng)癥一詞來源于拉丁語“GUTTA”，指該病是由于一種毒物一點(diǎn)一滴進(jìn)入關(guān)節(jié)造成的，它與嘌呤代謝發(fā)生障礙有關(guān)，其基本的生化特征是高尿酸血癥，由于尿酸的溶解度很低，尿酸以鈉鹽或鉀鹽的形式沉積于軟組織、軟骨及關(guān)節(jié)等處，形成尿酸結(jié)石或關(guān)節(jié)炎。（尿酸鹽沉積于關(guān)節(jié)腔內(nèi)引起關(guān)節(jié)炎，尿酸沉積于腎臟成為腎結(jié)石）。痛風(fēng)癥的治療機(jī)制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嘧啶核苷酸的分解嘧啶堿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肝尿素甲基丙二酸單酰CoA琥珀酰CoATAC糖異生二、嘧啶堿的分解代謝第三節(jié)核苷酸的合成代謝主要內(nèi)容嘌呤核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成核苷酸的抗代謝物脫氧核糖核苷酸的生成一、嘌呤核苷酸的合成

（一）、核苷酸生物合成的基本途徑從頭合成途徑肝主要途徑(denovosynthesispathway)補(bǔ)救合成途徑腦

、骨髓等，也很重要(salvagesynthesispathway)

什么是從頭合成途徑？

利用磷酸核糖、氨基酸、CO2和NH3等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)合成核苷酸，此途徑不經(jīng)過堿基、核苷的中間階段，從無到有的途徑。什么是補(bǔ)救合成途徑？

利用體內(nèi)游離的堿基或核苷合成核苷酸的途徑，補(bǔ)救合成途徑中所需的堿基和核苷來自于細(xì)胞內(nèi)核酸的降解。嘌呤核苷酸的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)，合成嘌呤核苷酸的途徑。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。（二）、嘌呤核苷酸的從頭合成1.定義2.合成部位3.從頭合成過程（1）IMP的合成（2）AMP和GMP的生成（3

）ATP和GTP的生成核苷酸合成的兩條途徑核糖、氨基酸、CO2、NH3核糖核苷酸脫氧核苷酸輔酶RNA核苷堿基脫氧核苷DNA補(bǔ)救途徑從頭合成1.嘌呤環(huán)上各原子的來源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㏑-5-P（5-磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）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IMPAMPGMPH2N-1-R-5′-P（5′-磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酸酰胺轉(zhuǎn)移酶2.基本過程

3.IMP生成總反應(yīng)過程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4.AMP和GMP的生成AMPADPATPADPATP腺苷激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP鳥苷激酶ADPATP激酶5.ATP和GTP的生成?嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。?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。6.嘌呤核苷酸從頭合成特點(diǎn)7.從頭合成的調(diào)節(jié)R-5-PATPPRPP合成酶PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶PRAIMP腺苷酸代琥珀酸AMPADPATPXMPGMPGDPGTP++_____IMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP__++調(diào)節(jié)方式：反饋調(diào)節(jié)和交叉調(diào)節(jié)8.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。（三）、嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成途徑1.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-guaninephosphoribosyl

transferase,HGPRT)腺苷激酶(adenosinekinase)2.參與補(bǔ)救合成的酶腺嘌呤+

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

PRPPHGPRTGMP+PPi3.合成過程腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP4.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。自毀容貌征自毀容貌征

嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶在人類嘌呤核苷酸的合成代謝中起重要作用，大腦中次黃嘌呤核苷酸和鳥嘌呤核苷酸的合成主要依賴這條補(bǔ)救合成途徑，患者由于腦中缺乏次黃嘌呤和鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶，使補(bǔ)救合成途徑受阻，導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能失常，自我損傷。

二、嘧啶核苷酸的合成代謝從頭合成途徑(denovosynthesispathway)補(bǔ)救合成途徑(salvagesynthesispathway)

嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)（一）嘧啶核苷酸的從頭合成主要是肝細(xì)胞胞液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。1.定義2.合成部位3.嘧啶環(huán)上各原子的來源氨基甲酰磷酸天冬氨酸合成原料：谷氨酰胺、天冬氨酸、CO2、

磷酸核糖。合成特點(diǎn)：用原料先合成嘧啶環(huán)，然后再與磷酸核糖連接生成嘧啶核苷酸。4.合成過程（1

）尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺+

HCO3-氨基甲酰磷酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸+氨基甲酰磷酸（2

）胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP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+Pi（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dUDPCTPCDPdCDPdCMP4.從頭合成的調(diào)節(jié)---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-（二）嘧啶核苷酸的補(bǔ)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+ADP三、核苷酸的抗代謝物嘌呤核苷酸的抗代謝物嘧啶核苷酸的抗代謝物1.嘌呤核苷酸的抗代謝物嘌呤核苷酸的抗代謝物是一些嘌呤、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)6-巰基嘌呤的結(jié)構(gòu)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氨基嘌呤（葉酸拮抗物）和氨甲喋呤在癌癥治療中的應(yīng)用原理（如何影響核酸合成）？

二者是葉酸類似物，競爭性抑制由葉酸轉(zhuǎn)化為二氫葉酸時的二氫葉酸還原酶的活性，使葉酸無法有效地轉(zhuǎn)變?yōu)槎淙~酸和四氫葉酸