核苷酸代谢生物化学

《核苷酸代谢生物化学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《核苷酸代谢生物化学（47页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、杭 医 第 八 章 核 苷 酸 代 谢Biochemistry DepartmentDepartment of Basic Medical SciencesHangzhou Normal UniversityGuyisheng生物化学多 媒 体 课 件 试 用 版（ nucleotide metabolism） Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 概 述u核 酸 不 属 于 必 需 营 养 物 质u核 酸 的 消 化 过 程u核 苷 酸 的 生 物 学 功 能 ： 核 酸 合 成 的 原 料 （ 最 主 要 功 能 ） 能 量

2、 的 利 用 形 式 （ ATP等 ） 参 与 代 谢 与 生 理 调 节 （ cAMP等 ） 辅 酶 成 分 （ NAD +等 ） 活 化 中 间 代 谢 物 （ 作 为 载 体 ： 如 UDPG等 ） Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 第 一 节 嘌 呤 核 苷 酸 代 谢u一 、 嘌 呤 核 苷 酸 的 合 成 （ 两 种 途 径 ）从 头 合 成 途 径 、 补 救 合 成 途 径 （ 重 新 利 用 ）u（ 一 ） 从 头 合 成 （ de novo systhesis） 利 用 磷 酸 核 糖 、 氨 基 酸 、

3、 一 碳 单 位 及 CO2等简 单 物 质 为 原 料 ， 经 过 一 系 列 酶 促 反 应 ， 合成 嘌 呤 核 苷 酸 （ 嘧 啶 核 苷 酸 ） ， 称 为 从 头 合成 途 径 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College u元 素 （ 原 料 ） 来 源 天 冬 氨 酸 、 甘 氨 酸 、 谷 氨 酰 胺 、 一 碳 单 位 、CO2、 5-磷 酸 核 糖u器 官 ： 肝 （ 为 主 ） 、 小 肠 、 胸 腺u细 胞 定 位 ： 胞 液u特 点 ： 在 5-磷 酸 核 糖 的 基 础 上 逐 步 合 成u合 成 过 程

4、： 两 阶 段基 本 原 料 IMP AMP、 GMP嘌 呤 核 苷 酸 合 成 的 原 料 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 嘌 呤 核 苷 酸 的 从 头 合 成 过 程u1、 IMP的 合 成 5-磷 酸 核 糖 5-磷 酸 核 糖 -1-焦 磷 酸 PRPP 5-磷 酸 核 糖 胺 IMPu2、 AMP和 GMP的 生 成ATP AMPPRPP合 成 酶 （ 磷 酸 核 糖 焦 磷 酸 ）（ PRPP）酰 胺 转 移 酶 （ PRA）IMP AMP、 GMPAMP（ GMP） ADP（ GDP） ATP（ GTP）

5、激 酶 激 酶 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 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 单 位 、 二 氧 化 碳 及天 冬 氨 酸 的 逐 步 参 与 下IMP AMP GMPH2N-1-R-5-P（ 5-磷 酸 核 糖 胺 ）谷 氨 酰 胺谷 氨 酸酰 胺 转 移 酶 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 磷 酸 核 糖 酰 胺

6、 转 移 酶 GAR合 成 酶 转 甲 酰 基 酶 FGAM合 成 酶 AIR合 成 酶 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College IMP合 成 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 从 头 合 成 的 调 节u意 义 ： 满 足 核 酸 合 成 时 嘌 呤 核 苷 酸 的 需 求 节 省 营 养 物 和 能 量 （ 不 “ 供 大 于 求 ” ）u调 节 方 式 ： 反 馈u调 节 部 位 ： PRPP合 成 酶 、 酰 胺 转 移 酶 等 IMP、 AMP、 GM

7、P的 反 馈 抑 制 作 用 PRPP、 R-5-P的 促 进 作 用 交 叉 调 节 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College （ 二 ） 嘌 呤 核 苷 酸 的 补 救 合 成u补 救 合 成 途 径 （ salvage pathway） 的 概 念 细 胞 利 用 现 成 的 嘌 呤 碱 或 嘌 呤 核 苷 ， 重 新 合成 嘌 呤 核 苷 酸 ， 称 为 补 救 合 成 特 点 ： 过 程 简 单 ， 耗 能 少1、 嘌 呤 开 始 的 补 救 合 成 腺 嘌 呤 磷 酸 核 糖 转 移 酶 （ APRT） 和 次 黄 嘌呤

8、 -鸟 嘌 呤 磷 酸 核 糖 转 移 酶 （ HGPRT） PRPP提 供 R-5-P Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College uAMP 合 成 为 例 腺 苷 激 酶 催 化2、 嘌 呤 核 苷 开 始 的 补 救 合 成u补 救 合 成 的 意 义 ：（ 1） 节 省 能 量 与 氨 基 酸 消 耗（ 2） 脑 、 骨 髓 等 重 要 （ 缺 乏 从 头 合 成 的 酶 类 ）（ 自 毁 容 貌 症 的 患 儿 ， 先 天 性 缺 乏 HGPRT）附 ： 嘌 呤 核 苷 酸 的 相 互 转 变 Department of B

9、iochemistry,Hangzhou Medical College （ 三 ） 脱 氧 核 苷 酸 的 生 成u二 磷 酸 核 苷 还 原 生 成 （ NDP dNDP ）udNDP dNTPu复 杂 的 酶 体 系 ： 核 糖 核 苷 酸 还 原 酶 （ 变 构 酶 ） 催 化（ B1、 B2两 个 亚 基 结 合 时 才 有 酶 活 性 ） NADPH参 与 硫 氧 化 还 原 蛋 白 作 为 电 子 载 体 硫 氧 化 还 原 蛋 白 还 原 酶 （ FAD） 参 与u核 糖 核 苷 酸 还 原 酶 的 变 构 调 节 Department of Biochemistry,Hang

10、zhou Medical College （ 四 ） 嘌 呤 核 苷 酸 的 抗 代 谢 物u三 大 类 ： 嘌 呤 、 氨 基 酸 或 叶 酸 类 似 物u机 制 ： 阻 断 或 干 扰 嘌 呤 核 苷 酸 的 合 成 代 谢 竞 争 性 抑 制 “ 以 假 乱 真 ” 方 式u举 例 ： 6-巯 基 嘌 呤 （ 6-MP） 等 氮 杂 丝 氨 酸 等 氨 甲 蝶 呤 （ MTX） 等 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 二 、 嘌 呤 核 苷 酸 的 分 解 代 谢u器 官 ： 肝 （ 为 主 ） 、 小 肠 、 肾u过

11、程 ： 类 似 于 小 肠 中 核 苷 酸 的 消 化 过 程u代 谢 终 产 物 ： 尿 酸u尿 酸 与 痛 风 症 尿 酸 水 溶 性 低 ， 尿 酸 盐 结 晶 别 嘌 呤 醇 抑 制 黄 嘌 呤 氧 化 酶 ， 尿 酸 生 成 消 耗 PRPP， 抑 制 从 头 合 成 ， 嘌 呤 合 成 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 第 二 节 嘧 啶 核 苷 酸 代 谢u一 、 嘧 啶 核 苷 酸 的 合 成 代 谢u（ 一 ） 从 头 合 成 途 径 元 素 （ 原 料 ） 来 源 谷 氨 酰 胺 、 CO2、 天 冬 氨

12、 酸氨 基 甲 酰 磷 酸 还 有 ： 5 磷 酸 核 糖（ 胸 腺 嘧 啶 核 苷 酸 还 需 ： 一 碳 单 位 ） Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College u器 官 ： 肝 （ 为 主 ）u细 胞 定 位 ： 胞 液u特 点 ： 先 合 成 嘧 啶 环 ， 再 与 磷 酸 核 糖 相 连（ PRPP提 供 ）u过 程 ： 两 阶 段基 本 原 料 UMP CMP 、 dTMP嘧 啶 核 苷 酸 从 头 合 成 的 要 点 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College

13、嘧 啶 核 苷 酸 的 从 头 合 成 过 程u1、 UMP的 合 成u2、 CTP的 生 成氨 基 甲 酰 磷 酸合 成 酶 氨 基 甲 酰磷 酸谷 氨 酰 胺CO2磷 酸 核 糖 转 移 酶PRPP UMP 乳 清 酸 天 冬 氨 酸 氨 基甲 酰 磷 酸 转 移 酶天 冬 氨 酸UMP UDP UTP CTP* 多 功 能 酶 形 式* 两 种 氨 基 甲 酰 磷 酸 合 成 酶 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 脱 氧 胸 苷 酸 （ dTMP） 的 生 成u由 dUMP生 成 （ 需 一 碳 单 位 ）（ 一 磷

14、酸 核 苷 酸 的 水 平 上 ）udUMP的 来 源 有 两 方 面 还 原 脱 氨 基 dCDP dCMP dUMP UMP UDP dUDP dUMP 还 原 脱 磷 酸次 要 途 径 ：UMP UDP UTP CTP CDP 磷 酸 化 氨 基 化 脱 磷 酸主 要 途 径 ： Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 嘧 啶 核 苷 酸 合 成 的 调 节u主 要 调 节 酶 类 （ 反 馈 调 节 ） ： 氨 基 甲 酰 磷 酸 合 成 酶 （ 哺 乳 动 物 ） 天 冬 氨 酸 氨 基 甲 酰 磷 酸 转 移 酶 （

15、细 菌 ）uPRPP合 成 酶 （ 嘧 啶 核 苷 酸 的 反 馈 抑制 ）u嘧 啶 和 嘌 呤 合 成 协 调 控 制 ， 两 者 合 成 速度 平 行u多 功 能 酶 的 诱 导 和 阻 遏 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College （ 二 ） 嘧 啶 核 苷 酸 的 补 救 合 成u嘧 啶 开 始 的 补 救 合 成 ： （ 主 要 ） 嘧 啶 PRPP 嘧 啶 核 苷 酸 PPi（ 对 U、 T和 乳 清 酸 起 作 用 ， 但 对 C不 起 作 用 ）嘧 啶 磷 酸 核 糖转 移 酶u嘧 啶 核 苷 开 始 的 补 救 合

16、 成尿 嘧 啶 核 苷 ATP UMP ADP脱 氧 胸 苷 ATP dTMP ADP尿 苷 激 酶胸 苷 激 酶注 ： 胸 苷 激 酶 在 肝 再 生 、 恶 性 肿 瘤 时 明 显 升 高 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College （ 三 ） 嘧 啶 核 苷 酸 的 抗 代 谢 物u与 嘌 呤 类 似 ， 三 类 抗 代 谢 物 嘧 啶 类 似 物 ， 如 5-氟 尿 嘧 啶 （ 5-Fu） 氮 杂 丝 氨 酸 氨 甲 蝶 呤 （ MTX）u改 变 核 糖 结 构 的 核 苷 类 似 物 ： 阿 糖 胞 苷 环 胞 苷u机 制

17、： 干 扰 核 苷 酸 合 成 ， 干 扰 RNA和DNA合 成 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 二 、 嘧 啶 核 苷 酸 的 分 解 代 谢u器 官 ： 肝 （ 为 主 ）u特 点 ： 与 嘌 呤 不 同 嘧 啶 环 打 开 ， 生 成 CO2、 NH3、 -氨 基 酸 代 谢 物 溶 于 水 ， 可 随 尿 排 出 CO 2、 NH3、 -丙 氨 酸胞 嘧 啶尿 嘧 啶u过 程 ：嘧 啶 核 苷 酸 嘧 啶 核 苷 嘧 啶核 苷 酸 酶 核 苷 磷 酸 化 酶Pi Pi 磷 酸 核 糖胸 腺 嘧 啶 CO2、 NH3

18、、 -氨 基 异 丁 酸 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 核 酸 的 消 化 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College IMP合 成 的 元 素 （ 原 料 ） 来 源 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 嘌呤核苷酸的从头合成（图解） Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College AMP和 GMP的 合 成 （ 图 解 ） Departm

19、ent of Biochemistry,Hangzhou Medical College 嘌 呤 核 苷 酸 合 成 的 调 节 （ 图 解 ） Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 补 救 合 成 反 应 式u调 节 ： AMP 反 馈 抑 制 APRT GMP、 IMP 反 馈 抑 制 HGPRT Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 嘌 呤 核 苷 酸 的 互 相 转 变u相 互 转 变 ， 保 持 平 衡 Department of Biochemistr

20、y,Hangzhou Medical College 脱 氧 核 苷 酸 的 生 成 （ 反 应 式 ） Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 脱 氧 核 苷 酸 的 生 成 （ 图 解 ） Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 核糖核苷酸还原酶的变构调节被 还 原 底 物 主 要 促 进 剂 主 要 抑 制 剂 CDP ATP dATP、 dGTP、 dTTP UDP ATP dATP、 dGTP ADP dGTP dATP、 ATP GDP dTTP dATP

21、 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 嘌 呤 核 苷 酸 抗 代 谢 物 的 结 构 NN NNHSH NN N NH OH NH2NNNNHNH2 SH N NNNHOH次 黄 嘌 呤（ IMP） 6-巯 基 嘌 呤（ 6-MP）鸟 嘌 呤（ GMP） 6-巯 基 鸟 嘌 呤 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 嘌 呤 核 苷 酸 的 抗 代 谢 物 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 嘌呤

22、核苷酸 的分解代谢 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 别嘌呤醇的结构及作用 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 嘧 啶 核 苷 酸 的 元 素 （ 原 料 ） 来 源氨 基 甲酰 磷 酸 天 冬 氨 酸 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 嘧啶核苷酸的从头合成 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College CTP的 生 成 （ 图 解

23、 ） Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 两 种 氨 基 甲 酰 磷 酸 合 成 酶 的 比 较氨 基 甲 酸 磷 酸 合 成 酶 I 氨 基 甲 酸 磷 酸 合 成 酶 分 布氮 源变 构 激 活 剂 反 馈 抑 制 剂功 能 线 粒 体 (肝 )氨N-乙 酰 谷 氨 酸 无尿 素 合 成 胞 液 (所 有 细 胞 )谷 氨 酰 胺无 UMP(哺 乳 动 物 )嘧 啶 合 成 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 脱 氧 胸 苷 酸 的 生 成 （ 图 解 ）

24、TMP合 酶N 5, N10-甲 烯 FH4 FH2FH2还 原 酶FH4NADP+ NADPH+H+dUMP 脱 氧 胸 苷 一 磷 酸dTMPUDP 脱 氧 核 苷 酸 还 原 酶 dUDPCTP CDP dCDP dCMP Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 嘧 啶 核 苷 酸 合 成 的 调 节 （ 图 解 ） Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 某 些 嘧 啶 抗 代 谢 物 的 结 构 Department of Biochemistry,Hang

25、zhou Medical College 嘧 啶 合 成 的 抗 代 谢 物 （ 图 解 ） Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 嘧啶核苷酸的分解代谢 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 胸 腺 嘧 啶-脲 基 异 丁 酸-氨 基 异 丁 酸H2O丙 二 酸 单 酰 CoA乙 酰 CoATAC 肝尿 素 甲 基 丙 二 酸 单 酰 CoA琥 珀 酰 CoATAC 糖 异 生胞 嘧 啶 NH3尿 嘧 啶二 氢 尿 嘧 啶 H2O CO2 + NH3-丙 氨 酸 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College Good by !