第08章核苷酸 .ppt

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1、目目 录录第第 八八 章章核核 苷苷 酸酸 代代 谢谢Metabolism of Nucleotides 目目 录录 核苷酸是核酸的基本结构单位。核苷酸是核酸的基本结构单位。人体内的核苷酸主要由机体细胞自身合成。人体内的核苷酸主要由机体细胞自身合成。因此，与氨基酸不同，核苷酸不属于营养必因此，与氨基酸不同，核苷酸不属于营养必需物质。需物质。概述概述目目 录录l核酸的消化与吸收核酸的消化与吸收概概 述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目目 录录核苷酸的分布：核

2、苷酸的分布：分布广泛，不同类型的细胞中核苷酸差异分布广泛，不同类型的细胞中核苷酸差异很大，一般来讲核糖核苷酸的浓度远远大于脱很大，一般来讲核糖核苷酸的浓度远远大于脱氧核糖核苷酸的浓度。氧核糖核苷酸的浓度。核苷酸的存在形式：核苷酸的存在形式：5-5-核苷酸，其中核苷酸，其中5-ATP5-ATP含量最多。含量最多。目目 录录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-最主要的功能最主要的功能l体内能量的利用形式体内能量的利用形式:ATP:ATPl参与代谢和生理调节参与代谢和生理调节;cAMP,cGMP;cAMP,cGMPl组成辅酶组成辅酶:FAD,NAD,COA,NAD

3、P:FAD,NAD,COA,NADPl活化中间代谢物活化中间代谢物:ATP-SAM ATP-SAM,UTP-UTP-糖原合成糖原合成 CTP-CTP-磷脂合成磷脂合成目目 录录尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)AMP目目 录录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-最主要的功能最主要的功能l体内能量的利用形式体内能量的利用形式:ATP:ATPl参与代谢和生理调节参与代谢和生理调节;cAMP,cGMP;cAMP,cGMPl组成辅酶组成辅酶:FAD,NAD,COA,NADP:FAD,NAD,COA,NADPl活化中间代谢物活化中间代谢物:ATP

4、-SAM ATP-SAM；UTP-UTP-糖原合成糖原合成 CTP-CTP-磷脂合成磷脂合成目目 录录第一节第一节 嘌呤核苷酸的代谢嘌呤核苷酸的代谢Metabolism of Purine Nucleotides目目 录录l嘌呤核苷酸的结构嘌呤核苷酸的结构GMPAMP目目 录录一、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)目目 录录嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳

5、等简单物核糖、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，合成嘌呤核质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。苷酸的途径。肝肝是体内是体内从头合成嘌呤从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，核苷酸的主要器官，其次是其次是小肠小肠和和胸腺胸腺，而，而脑、骨髓脑、骨髓则无法进行此则无法进行此合成途径。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目目 录录嘌呤碱合成的元素来源嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸天冬氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）甘氨酸甘氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）谷氨酰胺谷氨酰胺（酰胺基）（酰胺基）甘氨

6、当中站，谷氨立两边。甘氨当中站，谷氨立两边。左上天冬氨，头顶二氧碳。左上天冬氨，头顶二氧碳。余下为一碳。（一碳单位）余下为一碳。（一碳单位）目目 录录过程过程1.IMP的合成的合成2.AMP和和GMP的生成的生成目目 录录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、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参与下天冬氨酸的逐步参与下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目目 录录1.

7、IMP的合成过程的合成过程目目 录录 磷酸核糖酰胺转移酶磷酸核糖酰胺转移酶 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合合成成酶酶目目 录录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酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶合成酶2、AMP和和GMP的生成的生成目目 录录目目 录录AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶目目 录录 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。

8、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目目 录录小结小结1 1、合成器官：、合成器官：肝、小肠粘膜、胸腺。肝、小肠粘膜、胸腺。2 2、合成部位：、合成部位：胞液胞液3 3、原料：、原料：磷酸戊糖、氨基酸、一碳单位、二磷酸戊糖、氨基酸、一碳单位、二氧化碳。氧化碳。4 4、起始物：、起始物：PRPP PRPP 重要中间产物：重要中间产物：IMPIMP。5 5、合成特点：、合成特点：在磷酸戊糖的基础上逐步合成在磷酸戊糖的基础上逐步合成环，而不是先合成环再与磷酸戊糖相连。环，而不是先合成环再与磷酸戊糖相连。从头合成的调节从头合成的调

9、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目目 录录目目 录录 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，称为简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（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部位部

10、位 脑和骨髓脑和骨髓目目 录录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目目 录录腺嘌呤腺嘌呤+PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤+PRPPHGPRTGMP+PPi合成过程合成过程腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺

11、苷激酶ATPADPAMP目目 录录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。目目 录录遗传疾病遗传疾病Lesch-Nyhan 综合症：综合症：自毁容貌综合征自毁容貌综合征-罕见的性染色体罕见的性染色体X X连锁遗传病连锁遗传病疾病生化本质疾病生化本质:HGPRTHGPRT基因缺陷基因缺陷-嘌呤合成过多，明显的嘌呤合成过多，明显的高尿酸血症，痛风、大脑瘫痪、智力减退、高尿酸血症，痛风、大脑瘫痪、智力减退、舞蹈

12、手足综合征舞蹈手足综合征,身体和精神发育迟缓身体和精神发育迟缓,有咬有咬指、咬唇、自毁容貌等强迫性自残行为。指、咬唇、自毁容貌等强迫性自残行为。目目 录录（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+NH3目目 录录（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

13、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、6-6-重氮重氮-5-5-氧正氧正亮氨酸等亮氨酸等氨蝶呤、氨蝶呤、氨甲蝶呤氨甲蝶呤（MTXMTX）等等 在临床上可用于肿瘤的治疗，或作为在临床上可用于肿瘤的治疗，或作为免疫抑制剂。免疫抑制剂。目目 录录次黄嘌呤次黄嘌呤(H或或I)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目目 录录1 1、6MP6MP直接通过竞争性抑制影响直接通过竞争性抑制影响HGPRT HGPRT，阻止，阻止补救合成。补救合成。2 2、6MP6MP核苷酸（经磷酸核糖化而成）抑制核苷酸（经磷酸

14、核糖化而成）抑制IMPIMP转变为转变为AMPAMP，GMPGMP的酶类，从而抑制的酶类，从而抑制IMPIMP转变为转变为AMPAMP，GMPGMP 。3 3、6MP6MP核苷酸结构与核苷酸结构与IMPIMP相似，可以反馈抑制相似，可以反馈抑制从头合成的限速酶从头合成的限速酶酰胺转移酶酰胺转移酶，抑制从头，抑制从头合成。合成。6MP抗代谢机制：抗代谢机制：目目 录录氨基酸类似物抗代谢机制氨基酸类似物抗代谢机制：结构与谷氨酰胺相似，可以干扰其在嘌呤结构与谷氨酰胺相似，可以干扰其在嘌呤核苷酸合成中的作用，从而阻止嘌呤核苷酸的合核苷酸合成中的作用，从而阻止嘌呤核苷酸的合成。成。叶酸类似物抗代谢机制：

15、叶酸类似物抗代谢机制：竞争性抑制二氢叶酸还原酶，从而竞争性抑制二氢叶酸还原酶，从而FHFH2 2及及FHFH4 4使使不能生成，干扰一碳单位代谢，使嘌呤分子中不能生成，干扰一碳单位代谢，使嘌呤分子中C C2 2，C C8 8均得不到供应，从而抑制了嘌呤核苷酸的合成。均得不到供应，从而抑制了嘌呤核苷酸的合成。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

16、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目目 录录目目 录录二、嘌呤核苷酸的分解代谢二、嘌呤核苷酸的分解代谢核苷酸核苷酸核苷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-磷酸核糖磷酸核糖部位：部位：肝、小肠、肾肝、小肠、肾目目 录录目目 录录嘌呤碱的最终嘌呤碱的最终代谢产物代谢产物AMPAMPGMPGMPI 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H2O2H2O2关键酶关键酶目目 录录尿酸与痛风症尿酸与痛风症痛风症痛风症原发性：酶的缺陷，如原发性：酶的缺陷，如HGPRT缺陷缺陷继发性：继发性：尿酸在血浆中的正常含量为尿酸在血浆中的正常含量为0.120.36mmol/L（26mg%）超过超过8 mg%产生痛风症产生痛风症见于高嘌呤饮食见于高嘌呤饮食体内核酸大量分解体内核酸大量