第08章核苷酸改.ppt

第第 八八 章章核核 苷苷 酸酸 代代 谢谢Metabolism of Nucleotides lDigestion & Absorption of Nucleic AcidsIntroductionIntroductionDietary nucleoproteinsDietary nucleoproteins Nuclease in Nuclease inProteinsProteinsRNA and and DNA）） stomach acid stomach acidPolynucleotidesPancreatic NucleaseNucleaseNucleosidesNucleosidesPhosphatesPhosphatesPhosphodiesterasesPhosphodiesterases, , nucleotidasesnucleotidasesBasesBasesPentosePentosephosphorylasesphosphorylases •核苷酸的生物功用核苷酸的生物功用l作为核酸合成的原料作为核酸合成的原料To provide materials for DNA, RNA synthesis To provide materials for DNA, RNA synthesis l体内能量的利用形式体内能量的利用形式To provide energy that drive most of our biochemical To provide energy that drive most of our biochemical reactionsreactionsl参与代谢和生理调节参与代谢和生理调节Metabolic regulationMetabolic regulationl组成辅酶组成辅酶To constitute coenzymesTo constitute coenzymesl活化中间代谢物活化中间代谢物Active metabolic intermediatesActive metabolic intermediates尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)AMP第一节第一节 嘌呤核苷酸的代谢嘌呤核苷酸的代谢Metabolism of Purine NucleotidesGMPAMPlThe structure of The structure of purinepurine一、嘌呤核苷酸的合成代谢一、嘌呤核苷酸的合成代谢l从头合成途径从头合成途径 ( (de novo synthesis pathway) )l补救合成途径补救合成途径 ( (salvage synthesis pathway) ) 嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的从从头头合合成成途途径径是是指指利利用用磷磷酸酸核核糖糖、、氨氨基基酸酸、、一一碳碳单单位位及及二二氧氧化化碳碳等等简简单单物物质质为为原原料料，，经经过过一一系系列列酶酶促促反反应应，，合合成成嘌嘌呤呤核核苷酸的途径。

苷酸的途径 肝肝是是体体内内从从头头合合成成嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的主主要要器器官官，，其其次次是是小小肠肠和和胸胸腺腺，，而而脑脑、、骨骨髓髓则则无无法法进进行行此此合成途径合成途径一）嘌呤核苷酸的从头合成（一）嘌呤核苷酸的从头合成•定义：定义：•合成部位合成部位：：•Element source of Element source of PurinePurine biosynthesis biosynthesisCO2Aspartate GlysineFormyl group. （（one carbon unit）Two moles of glutamine （（amide group））Formyl group （（one carbon unit）•Processes;Processes;1. The synthesis of IMP2. Production of AMP and GMPR-5-P（（5-磷酸核糖）磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶合成酶PP-1-R-5-P（（磷酸核糖焦磷酸）磷酸核糖焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、一在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下氨酸的逐步参与下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ribose-5-phosphatePRPP synthetaseamidotransferase1. The synthesis of IMP①①腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 ③③IMP脱氢酶脱氢酶②②腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 ④④GMP合成酶合成酶2. Production of AMP and GMPAMPADPATPADPATPKinaseADPATPKinaseGMPGDPGTPADPATPKinaseADPATPKinase• 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。

嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的• IMP的合成需的合成需5个个ATP，，6个高能磷酸键个高能磷酸键 AMP或或GMP的合成又需的合成又需1个个ATP•嘌呤核苷酸从头合成嘌呤核苷酸从头合成特点：特点：•从头合成的调节从头合成的调节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腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP__++调节方式：调节方式：反馈调节反馈调节和和交叉调节交叉调节Feed-back and cross regulation 利利用用体体内内游游离离的的嘌嘌呤呤或或嘌嘌呤呤核核苷苷，，经经过过简简单单的的反反应应，，合合成成嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的过过程程，，称称为为补救合成（或重新利用）途径补救合成（或重新利用）途径二）嘌呤核苷酸的补救合成途径（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径•定义：定义：腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶( (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) )次黄嘌呤次黄嘌呤- -鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤磷酸核糖转移酶( (hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) )腺苷激酶腺苷激酶( (adenosine kinase)•参与补救合成的酶：参与补救合成的酶：adenine + + PRPPAMP + PPiAPRThypoxanthine + P+ PRPPIMP + PPiHGPRTGuanine + + PRPPHGPRTGMP + PPi•The process of nucleotideThe process of nucleotideadenine nucleosideAK ATPADPAMP•补救合成的生理意义补救合成的生理意义l补救合成节省从头合成时的能量和一些补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。

氨基酸的消耗l体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成进行补救合成lSave energy and amino acids Save energy and amino acids lThe salvage pathway is the only The salvage pathway is the only purinepurine synthetic pathway which can synthetic pathway which can be use in brain and bone marrow.be use in brain and bone marrow.（三）嘌呤核苷酸的相互转变（三）嘌呤核苷酸的相互转变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+NH3adenylosuccinate（四）（四） 脱氧核糖核苷酸的生成脱氧核糖核苷酸的生成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）Ribonuclotide reductasedNDP + ATP 激酶激酶dNTP + ADP二磷酸脱氧核苷二磷酸脱氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷二磷酸核糖核苷NADP+NADPH + H+核糖核苷酸还原酶，核糖核苷酸还原酶，Mg2+还原型硫氧化还原型硫氧化还原蛋白还原蛋白-(SH)2氧化型硫氧氧化型硫氧化还原蛋白化还原蛋白SS硫氧化还原蛋白还原酶硫氧化还原蛋白还原酶（（FAD））脱氧核苷酸的生成脱氧核苷酸的生成（五）（五） 嘌呤核苷酸的抗代谢物嘌呤核苷酸的抗代谢物•嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、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8-8-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（（MTXMTX））等等次黄嘌呤次黄嘌呤(IMP)6-巯基嘌呤巯基嘌呤(6-MP)•6-巯基嘌呤巯基嘌呤的结构的结构甲酰甘氨酰甲酰甘氨酰胺核苷酸胺核苷酸（（FGAR））PRPP谷氨酰胺谷氨酰胺（（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））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二、嘌呤核苷酸的分解代谢二、嘌呤核苷酸的分解代谢NucleotidesNucleosidesNucleosidesNucleaseNucleasePiNucleoside Nucleoside phosphorylasephosphorylaseBasesBasesRibose -1-Ribose -1-phosphatesphosphates嘌呤碱的最终嘌呤碱的最终代谢产物代谢产物AMPAMPGMPGMPIMPIMP（次黄嘌呤）（次黄嘌呤）鸟鸟嘌呤嘌呤XMPXMP（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正常人血浆中尿酸含量约正常人血浆中尿酸含量约为为0.120.12——0.36mmol0.36mmol／／L(2-L(2-6mg6mg％％),),超过超过8mg8mg％时，尿％时，尿酸盐晶体即可沉积酸盐晶体即可沉积 。

鸟嘌呤鸟嘌呤酶酶XanthineXanthine oxydaseoxydaseUric acid痛风症的治疗机制痛风症的治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黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶别嘌呤醇别嘌呤醇第二节第二节嘧啶核苷酸的代谢嘧啶核苷酸的代谢Metabolism of Pyrimidine NucleotideslThe structure of pyrimidineslDe novo synthesis pathwaylSalvage synthesis pathway一、一、Pyrimidine Nucleotide Biosynthesis（一）嘧啶核苷酸的从头合成（一）嘧啶核苷酸的从头合成主要是肝细胞胞液主要是肝细胞胞液嘧嘧啶啶核核苷苷酸酸的的从从头头合合成成是是指指利利用用磷磷酸酸核核糖糖、、氨氨基基酸酸、、一一碳碳单单位位及及二二氧氧化化碳碳等等简简单单物物质质为为原原料料，，经经过过一一系系列列酶酶促促反反应应，，合合成成嘧嘧啶啶核苷酸的途径核苷酸的途径 •定义：定义：•合成部位：合成部位：•Element origin:Element origin:aspartate Carbamoyl phosphate氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸•Synthetic process:1. The synthesis of UMPGln + HCO3-Carbamoyl phosphate II2ATP2ADP+PiGluGlu + + Carbamoyl phosphate谷氨酰胺谷氨酰胺氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶II谷氨酸谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸2. 胞嘧啶核苷酸的合成胞嘧啶核苷酸的合成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+PiUMP kinaseUDP kinaseCTP synthase3. dTMP或或TMP的生成的生成TMP合酶合酶N5, N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2还原酶还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMPDeoxyribonucleotide reductaseTMP synthaseFH2 reductse•从头合成的调节从头合成的调节- -- -- -ATP + CO2+ + 谷氨酰胺谷氨酰胺氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酸天冬氨酸氨基甲酸天冬氨酸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-（二）（二） Salvage synthetic pathwayPyrimidine + + PRPPPyrimidinePyrimidine nucleotide + nucleotide + PPiPPRTPPRTUridine + + ATPUridineUridine kinasekinaseUMP +ADPThymidine + + ATPTKTKTMP +ADP（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物•嘧啶类似物嘧啶类似物Pyromidine analogs胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶(5-FU)Thymine•5-fluorodeoxyuridine monophosphate •某些改变了核糖结构的核苷类似物某些改变了核糖结构的核苷类似物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氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸二、二、Catabolism of Catabolism of pyrimidinepyrimidine nucleotidesnucleotidesPyrimidine base1-ribose phosphateNucleotides RibonucleotidasePPiNucleoside phosphorPyrimidinePyrimidine nucleotide nucleotide 核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶核苷酸酶核苷酸酶二、嘧啶核苷酸的分解代谢二、嘧啶核苷酸的分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胞嘧啶胞嘧啶NH3尿嘧啶尿嘧啶二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶 H2OCO2 + NH3β-丙氨酸丙氨酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶β-脲基异丁酸脲基异丁酸β-氨基异丁酸氨基异丁酸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cytosinethymineuricilDihydrouracilβ- ureidoisobutyric acidglyconeogenesisActyl CoAurea。