核苷酸代谢八章实用教案

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1、l核酸的消化(xiohu)(xiohu)与吸收概 述食物核蛋白食物核蛋白蛋白质蛋白质核酸（核酸（RNA及及DNA）胃酸胃酸核苷酸核苷酸胰核酸酶胰核酸酶核苷核苷磷酸磷酸胰、肠核苷酸酶胰、肠核苷酸酶碱基碱基戊糖戊糖核苷酶核苷酶第1页/共49页第一页，共50页。 核苷酸的生物(shngw)(shngw)功能l作为核酸合成的原料作为核酸合成的原料l体内能量体内能量(nngling)(nngling)的利用形式（的利用形式（ATPATP、GTPGTP等）等）l参与代谢和生理调节参与代谢和生理调节(ATP(ATP变构抑制变构抑制CitCit合酶合酶) )l组成辅酶（组成辅酶（NAD+ NAD+ 、FADF

2、AD等）等）l活化中间代谢物活化中间代谢物(UDPG(UDPG、CDP-XCDP-X、PAPSPAPS等等) )第2页/共49页第二页，共50页。尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)AMP第3页/共49页第三页，共50页。第一节第一节 嘌呤嘌呤(piolng)(piolng)核苷酸的代核苷酸的代谢谢Metabolism of Purine Nucleotides第4页/共49页第四页，共50页。l嘌呤嘌呤(piolng)(piolng)核苷酸的结构核苷酸的结构GMPAMP第5页/共49页第五页，共50页。一、嘌呤核苷酸的合成(hchng)代谢l从头合成途径从头合成途径(tj

3、ng)(tjng)l(de novo synthesis pathway)(de novo synthesis pathway)l补救合成途径补救合成途径(tjng)(tjng)l(salvage synthesis pathway)(salvage synthesis pathway)第6页/共49页第六页，共50页。嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸核糖、嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位氨基酸、一碳单位(dnwi)(dnwi)及二氧化碳等简单物质为及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。径

4、。 肝是体内肝是体内(t ni)(t ni)从头合成嘌呤核苷酸的主要器从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行官，其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行此合成途径。此合成途径。（一）嘌呤(piolng)核苷酸的从头合成定义定义合成部位合成部位第7页/共49页第七页，共50页。嘌呤碱合成(hchng)(hchng)的元素来源CO2天冬氨酸甲酰基（一碳单位(dnwi)）甘氨酸甲酰基（一碳单位(dnwi)）谷氨酰胺（酰胺基）第8页/共49页第八页，共50页。过程(guchng)(guchng)1. IMP （inosine monophosphate）的合成）的合成(hc

5、hng)2. AMP和和GMP的生成的生成(shn chn)第9页/共49页第九页，共50页。R-5-P（5-磷酸磷酸(ln sun)核糖）核糖）ATPAMPPRPP合成酶合成酶PP-1-R-5-P（磷酸（磷酸(ln sun)核糖核糖焦磷酸焦磷酸(ln sun)）在谷氨酰胺、甘氨酸、在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步天冬氨酸的逐步(zhb)(zhb)参与下参与下IMP AMP GMPH2N-1-R-5 -P（5-磷酸核糖胺）磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸酰胺转移酶酰胺转移酶第10页/共49页第十页，共50页。1. IMP的合成的合成(hchng

6、)过过程程 磷酸磷酸(ln sun)核糖酰胺转核糖酰胺转移酶移酶 GAR合成酶合成酶 转甲酰基酶转甲酰基酶 FGAM合成酶合成酶 AIR合成酶合成酶第11页/共49页第十一页，共50页。第12页/共49页第十二页，共50页。IMP生成总反应(fnyng)过程第13页/共49页第十三页，共50页。腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶脱氢酶腺苷酸代琥珀酸裂解腺苷酸代琥珀酸裂解(li ji)酶酶 GMP合成酶合成酶2、AMP和和GMP的生成的生成(shn chn)第14页/共49页第十四页，共50页。AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADP

7、ATP激酶激酶ADPATP激酶激酶第15页/共49页第十五页，共50页。 嘌呤核苷酸是在磷酸嘌呤核苷酸是在磷酸(ln sun)核糖分子上逐步核糖分子上逐步合成的。合成的。 IMP的合成需的合成需5个个ATP，6个高能磷酸个高能磷酸(ln sun)键。键。 AMP或或GMP的合成又需的合成又需1个个ATP。 嘌呤(piolng)(piolng)核苷酸从头合成特点第16页/共49页第十六页，共50页。从头合成的调节(tioji)R-5-PATPPRPP合成酶合成酶PRPP酰胺转移酶酰胺转移酶PRAIMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸AMP ADPATPXMPGMPGDP GTP+_IMP腺苷酸代腺苷

8、酸代琥珀酸琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP_+调节方式调节方式(fngsh)：反馈调节和交叉调节：反馈调节和交叉调节第17页/共49页第十七页，共50页。 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简 单 的 反 应 ， 合 成 嘌 呤 核 苷 酸 的 过 程简 单 的 反 应 ， 合 成 嘌 呤 核 苷 酸 的 过 程(guchng)(guchng)，称为补救合成（或重新利用）途，称为补救合成（或重新利用）途径。径。（二）嘌呤核苷酸的补救合成(hchng)(hchng)途径定义(dngy)(dngy)第18页/共49页第十八页，共50页。

9、腺嘌呤磷酸腺嘌呤磷酸(ln sun)(ln sun)核糖转移酶核糖转移酶(adenine phosphoribosyl transferase, APRT)(adenine phosphoribosyl transferase, APRT)次黄嘌呤次黄嘌呤- -鸟嘌呤磷酸鸟嘌呤磷酸(ln sun)(ln sun)核糖转移酶核糖转移酶(hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, (hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT)HGPRT)腺苷激酶腺苷激酶(adenosine

10、kinase)(adenosine kinase)参与(cny)补救合成的酶第19页/共49页第十九页，共50页。腺嘌呤腺嘌呤 + + PRPPAMP + PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤 + + PRPPIMP + PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤 + + PRPPHGPRTGMP + PPi合成(hchng)(hchng)过程腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP第20页/共49页第二十页，共50页。补救合成的生理(shngl)(shngl)意义l补救合成节省从头合成时的能量和一补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。些氨基酸的消耗。l体内某些体内某些(mu xi)(mu

11、 xi)组织器官，如脑、组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。骨髓等只能进行补救合成。第21页/共49页第二十一页，共50页。（三）嘌呤(piolng)核苷酸的相互转变IMPIMPAMPAMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPXMPGMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶鸟苷酸还原酶NADPH+H+ NADP+NH3第22页/共49页第二十二页，共50页。（四） 脱氧核糖核苷酸的生成(shn chn)在核苷二磷酸水平上进行在核苷二磷酸水平上进行（N代表代表A、G、U、C等碱基）等碱基）第23页/共49页第二十三页，共50页。dNDP + ATP 激酶dNTP + ADP二磷酸脱

12、氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷NADP+NADPH + H+核糖核苷酸还原酶，Mg2+还原(hun yun)型硫氧化还原(hun yun)蛋白-(SH)2氧化型硫氧化还原(hun yun)蛋白SS硫氧化(ynghu)还原蛋白还原酶（FAD）脱氧核苷酸的生成第24页/共49页第二十四页，共50页。（五） 嘌呤(piolng)核苷酸的抗代谢物 嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些(yxi)(yxi)嘌呤、嘌呤、氨基酸或叶酸等的类似物。氨基酸或叶酸等的类似物。嘌呤类似物嘌呤类似物氨基酸类似物氨基酸类似物叶酸类似物叶酸类似物6- 6-巯基嘌呤巯基嘌呤6- 6-巯基鸟嘌呤巯基鸟嘌呤8

13、- 8-氮杂鸟嘌呤等氮杂鸟嘌呤等氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸等等氨蝶呤氨蝶呤氨甲蝶呤氨甲蝶呤等等第25页/共49页第二十五页，共50页。次黄嘌呤次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤巯基嘌呤(6-MP)6-巯基嘌呤的结构巯基嘌呤的结构(jigu)第26页/共49页第二十六页，共50页。6-巯基嘌呤抑制(yzh)嘌呤核苷酸合成的机制 6-巯基嘌呤巯基嘌呤 HGPRT 6-巯基嘌呤巯基嘌呤 6-巯基嘌呤核苷酸巯基嘌呤核苷酸 6MP 6-MPMP AMP R5P PRPP PRA IMP GMPPRPP 6-MPMP第27页/共49页第二十七页，共50页。甲酰甘氨酰甲酰甘氨酰胺核苷酸胺核苷酸（FGAR）PRPP谷氨酰胺

14、谷氨酰胺（Gln）=PRA甘氨酰胺甘氨酰胺核苷酸核苷酸（GAR）=甲酰甘氨甲酰甘氨脒核苷酸脒核苷酸（FGAM）5-氨基异咪唑氨基异咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（AICAR）=5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（FAICAR）IMP次黄嘌呤次黄嘌呤H(I)PRPPPPi=AMP=PRPPPPi=腺嘌呤（腺嘌呤（A）GMP=PRPPPPi鸟嘌呤鸟嘌呤(G)6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸MTXMTX第28页/共49页第二十八页，共50页。二、嘌呤(piolng)核苷酸的分解代谢核苷酸核苷酸核苷

15、核苷核苷酸酶核苷酸酶Pi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶碱基碱基1- 1-磷酸磷酸(ln (ln sun)sun)核糖核糖第29页/共49页第二十九页，共50页。嘌呤碱的最终嘌呤碱的最终(zu zhn)(zu zhn)代谢产物代谢产物AMPAMPGMPGMPH(I)H(I)（次黄嘌呤）（次黄嘌呤）G GX X（黄嘌呤）（黄嘌呤）黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤黄嘌呤氧化酶氧化酶第30页/共49页第三十页，共50页。痛风痛风(tn fn)症的治症的治疗机制疗机制鸟嘌呤鸟嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤尿酸尿酸黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶别嘌呤醇别嘌呤醇第31页/共49页第三十一页，共50页。第二节第二节嘧啶嘧

16、啶(m dn)(m dn)核苷酸的代谢核苷酸的代谢Metabolism of Pyrimidine Nucleotides第32页/共49页第三十二页，共50页。l嘧啶嘧啶(m dn)核苷酸核苷酸的结构的结构第33页/共49页第三十三页，共50页。l从头合成途径(tjng)l补救合成途径(tjng)一、嘧啶核苷酸的合成(hchng)代谢第34页/共49页第三十四页，共50页。（一）嘧啶(m dn)核苷酸的从头合成主要主要(zhyo)(zhyo)是肝细胞胞液是肝细胞胞液嘧啶核苷酸的从头合成嘧啶核苷酸的从头合成(hchng)(hchng)是指利是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳用磷酸核糖

17、、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成合成(hchng)(hchng)嘧啶核苷酸的途径。嘧啶核苷酸的途径。 定义合成部位第35页/共49页第三十五页，共50页。嘧啶合成的元素(yun s)(yun s)来源氨基甲酰磷酸天冬氨酸第36页/共49页第三十六页，共50页。合成(hchng)过程1. 尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成(hchng)谷氨酰胺谷氨酰胺 + + HCO3-氨基甲酰磷氨基甲酰磷酸合成酶酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸谷氨酸 + + 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸第37页/共49页第三十七页，共50页。C

18、PS-ICPS-II肝细胞线粒体中肝细胞线粒体中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸胞液（所有细胞）胞液（所有细胞）谷氨酰胺谷氨酰胺无无分布分布氮源氮源变构激活剂变构激活剂功能功能尿素合成尿素合成嘧啶嘧啶 合成合成CPS-ICPS-II肝细胞线粒体中肝细胞线粒体中氨氨N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸胞液（所有细胞）胞液（所有细胞）谷氨酰胺谷氨酰胺无无分布分布氮源氮源变构激活剂变构激活剂功能功能尿素合成尿素合成嘧啶嘧啶 合成合成氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶 I、II 的区别的区别第38页/共49页第三十八页，共50页。第39页/共49页第三十九页，共50页。2. 胞嘧啶核苷酸的合成胞嘧啶核苷酸的合成(h

19、chng)ATPADP尿苷酸激酶尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺ATP谷氨酸谷氨酸ADP+Pi第40页/共49页第四十页，共50页。3. dTMP或或TMP的生成的生成(shn chn)TMP合酶合酶N5, N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2还原酶还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧脱氧(tu yng)胸苷一磷酸胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP第41页/共49页第四十一页，共50页。从头合成的调节(tioji)(tioji)- -ATP + CO2+ + 谷

20、氨酰胺谷氨酰胺氨基氨基(nj)甲酰磷酸甲酰磷酸UMP氨基氨基(nj)甲酸天冬氨酸甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸天冬氨酸嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸ATP + 5-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸PRPP- -第42页/共49页第四十二页，共50页。（二） 嘧啶核苷酸的补救(bji)合成嘧啶嘧啶 + + PRPP磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷 + + PPi嘧啶磷酸核糖转移酶嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷 + + ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP +ADP胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷 + + ATP胸苷激酶胸苷激酶TMP +ADP第43页/共49页第四十三页，共50页。（三）嘧啶(m dn)(m dn)

21、核苷酸的抗代谢物 嘧啶嘧啶(m dn)类似物类似物胸腺嘧啶胸腺嘧啶(m dn)(T)5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶(5-FU)5-FUFdUMP与TMP结构相似可竞争性抑制TMP合酶5-FUFUTP，可以FUMP形式参入到RNA分子中，但无正常的功能。第44页/共49页第四十四页，共50页。某些改变某些改变(gibin)了核糖结构的核苷类似物了核糖结构的核苷类似物第45页/共49页第四十五页，共50页。UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸阿糖胞苷阿糖胞苷氨甲碟呤氨甲碟呤5-FU第46页/共49页第四十六页，共50页。二、嘧啶(m dn)(m dn)核苷酸的分

22、解代谢嘧啶碱嘧啶碱1-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸核苷核苷 核苷酸酶核苷酸酶PPi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶第47页/共49页第四十七页，共50页。胞嘧啶胞嘧啶NH3尿嘧啶尿嘧啶二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶 H2OCO2 + NH3-丙氨酸丙氨酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶(m dn)-脲基异丁酸脲基异丁酸-氨基氨基(nj)异丁酸异丁酸H2O丙二酸单酰丙二酸单酰CoA乙酰乙酰CoATAC肝肝尿素尿素(nio s)甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰琥珀酰CoATAC糖异生糖异生第48页/共49页第四十八页，共50页。感谢您的观看(gunkn)！第49页/共49页第四十九页，共50页。NoImage内容(nirng)总结核酸的消化与吸收。第5页/共49页。(salvage synthesis pathway)。第6页/共49页。肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官(qgun)，其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行此合成途径。1. IMP （inosine monophosphate）的合成。 IMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键。调节方式：反馈调节和交叉调节。NADPH+H+。NADPH+H+。氧化型硫氧化还原蛋白。尿嘧啶核苷 + ATP第五十页，共50页。