第九章核苷酸代謝1作為DNA、RNA合成原料的核苷酸主要由機(jī)體細(xì)胞自身合成

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.掌握：核糖核苷酸從頭合成途徑的概念、原料及特點(diǎn)；嘌呤堿分解代謝的終產(chǎn)物。

2.熟悉：核糖核苷酸從頭合成途徑中呤環(huán)與嘧啶環(huán)上各原子來源、基本過程；脫氧核苷酸的合成方式；核苷酸的分解代謝。

3.了解：核苷酸的生理功能；核糖核苷酸的補(bǔ)救合成途徑；核苷酸代謝與醫(yī)學(xué)的關(guān)系。

核苷酸具有多種生物學(xué)功能,最主要的是作為核酸合成的原料。食物提供的核苷酸很少被機(jī)體利用，機(jī)體自身合成的核苷酸是體內(nèi)核苷酸的主要來源。3核苷酸合成途徑從頭合成途徑補(bǔ)救途徑(主要途徑)以堿基或核苷為原料，經(jīng)過簡單的酶促反應(yīng)合成核苷酸的過程以氨基酸、一碳單位、CO2等小分子物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列的酶促反應(yīng)合成核苷酸的過程4一、嘌呤核苷酸的合成代謝(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。5第一節(jié)核苷酸的合成代謝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)C6C5C4C2N1N3N7C8N964.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PRPP合成酶和酰胺轉(zhuǎn)移酶是關(guān)鍵酶。7①腺苷酸代琥珀酸合成酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶③IMP脫氫酶④GMP合成酶8NNNONR5/PIMPAspGTPGDP+Pi①NNNNR5/PNHHOOC-CH2-CH-COOH腺苷酸代琥珀酸延胡索酸②NNNNR5/PNH2AMPNNONR5/PO③H2NNNNONR5/PH2OGlnGluATPADP+PiH2ONADH+H+NAD+GMPXMPHHH(1)AMP和GMP的生成①嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。②合成過程為耗能反應(yīng)。③一磷酸核苷酸在ATP作用下可合成二磷酸核苷酸和三磷酸核苷酸。(3)從頭合成特點(diǎn)(2)ATP與GTP的生成AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶9

(二)補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)救合成的酶103.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(bǔ)救合成的特點(diǎn)(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(bǔ)救合成。11二、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。123.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13H2O二氫乳清酸酶二氫乳清酸NADPH+H+NADPH+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14OHNNR-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/-PPPONH2CTP15(二）補(bǔ)救合成途徑嘧啶+

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(bǔ)救合成的特點(diǎn)(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(bǔ)救合成。1.補(bǔ)救合成的過程16dNDP

+

ATP

激酶dNTP

+ADPNDPdNDP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）三、脫氧核糖核苷酸的生成17二磷酸脫氧核苷

dTMP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/-POCH318一、嘌呤核苷酸的分解代謝核苷核苷酸酶Pi核苷磷酸化酶嘌呤堿第二節(jié)核苷酸的分解代謝嘌呤核苷酸1-磷酸核糖嘌呤堿的最終代謝產(chǎn)物AMPGMPH（次黃嘌呤）GX(黃嘌呤)黃嘌呤氧化酶尿酸的生成：NNNHNOHHOOH尿酸20黃嘌呤氧化酶CO2+NH3胸腺嘧啶β-脲基異丁酸H2O肝尿素甲基丙二酰CoA琥珀酰CoATCA循環(huán)糖異生胞嘧啶NH3尿嘧啶二氫尿嘧啶H2O丙二酰CoA乙酰CoATCA循環(huán)H2N-CH2-CH2-COOHβ-丙氨酸H2N-CH2-CH-COOHCH3β-氨基異丁酸嘧啶核苷酸二、嘧啶核苷酸的分解代謝21第三節(jié)核苷酸代謝與醫(yī)學(xué)的關(guān)系一、嘌呤核苷酸代謝與痛風(fēng)癥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別嘌呤醇次黃嘌呤NNNHOHCCHCCHCNNNHOHCCCCHCNNH二、核苷酸的抗代謝物與腫瘤治療(一)嘌呤核苷酸的抗代謝物1.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)2.

6-巰基嘌呤的結(jié)構(gòu)NNNHNOHNNNHNSH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)嘧啶核苷酸的