第09章核苷酸.ppt

目目 录录第第 九九 章章核核 苷苷 酸酸 代代 谢谢Metabolism of Nucleotides 目目 录录第第 一一 节节概概 述述目目 录录 一、核苷酸的生物功用一、核苷酸的生物功用1.1.作为作为核酸合成的原料核酸合成的原料2.2.体内体内能量能量的利用形式的利用形式3.3.参与代谢和生理调节参与代谢和生理调节4.组成组成辅酶辅酶5.活化中间代谢物活化中间代谢物目目 录录 二、核酸的消化与吸收二、核酸的消化与吸收食物核蛋白食物核蛋白蛋白质蛋白质核酸（核酸（RNA及及DNA）胃酸胃酸单核苷酸单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（一）消化（一）消化（二）吸收（二）吸收 核酸消化产物在小肠上部被吸收后经门静脉入肝核酸消化产物在小肠上部被吸收后经门静脉入肝.目目 录录 第第 二二 节节核酸的分解代谢核酸的分解代谢目目 录录一、核酸的分解一、核酸的分解核酸（核酸（DNA/RNADNA/RNA）寡核甘酸寡核甘酸+单核苷酸单核苷酸核酸酶核酸酶 核酸酶本质是核酸酶本质是磷酸二酯酶磷酸二酯酶，作用是，作用是水解磷水解磷酸二酯键。酸二酯键。水解水解DNADNA的称的称DNADNA酶，水解酶，水解RNARNA的称的称RNARNA酶。酶。核酸核酸内切酶内切酶：水解核酸分子：水解核酸分子内部内部的磷酸二酯键的磷酸二酯键核酸核酸外切酶外切酶：切割：切割末端末端单核苷酸单核苷酸目目 录录二、单核苷酸的分解二、单核苷酸的分解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（嘌呤碱基（嘌呤/嘧啶）嘧啶）1-1-磷酸核糖磷酸核糖核苷水解酶核苷水解酶碱基碱基戊糖戊糖目目 录录三、嘌呤的分解三、嘌呤的分解嘌呤碱的最终嘌呤碱的最终代谢产物代谢产物AMPAMPGMPGMPH H（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 嘌呤核苷酸的分解主要在肝脏、小肠及嘌呤核苷酸的分解主要在肝脏、小肠及肾脏中进行，产物是肾脏中进行，产物是尿酸。尿酸。（嘌呤环未打开嘌呤环未打开）目目 录录 正常人血浆尿酸的含量：正常人血浆尿酸的含量：0.120.36mmol/L（26mg/dl)血浆中浓度超过血浆中浓度超过8mg/dl，尿酸易以结晶，尿酸易以结晶形式沉积，导致形式沉积，导致痛风。痛风。痛风的原因：痛风的原因：1.核酸大量分解核酸大量分解（如白血病、恶性肿瘤）（如白血病、恶性肿瘤）2.肾脏排泄障碍肾脏排泄障碍 3.代谢酶缺陷代谢酶缺陷 4.长期进食高嘌呤饮食长期进食高嘌呤饮食目目 录录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目目 录录 四、嘧啶的分解四、嘧啶的分解 嘧啶分解代谢时嘧啶分解代谢时环被打开环被打开，产物是，产物是小分子物质。小分子物质。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-脲基异丁酸脲基异丁酸-氨基异丁酸氨基异丁酸H2O肝肝尿素尿素目目 录录 第三节第三节核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成目目 录录 核苷酸合成核苷酸合成 从头合成从头合成 补救途径补救途径指利用指利用简单物质简单物质为原料，经过一系为原料，经过一系列酶促反应，合成核苷酸的途径。列酶促反应，合成核苷酸的途径。利用体内利用体内游离的碱基或核苷游离的碱基或核苷，经过，经过简单的反应，合成核苷酸的过程。简单的反应，合成核苷酸的过程。目目 录录一、一、1-焦磷酸焦磷酸-5-磷酸核糖的生成磷酸核糖的生成R-5-P（5-磷酸核糖）磷酸核糖）PRPP合成酶合成酶(磷酸核糖焦磷酸激酶磷酸核糖焦磷酸激酶)PRPP（磷酸核糖焦磷酸）磷酸核糖焦磷酸）+ATP +AMPMg2+磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径目目 录录嘌呤核苷酸的结构嘌呤核苷酸的结构GMPAMP二、嘌呤核苷酸的合成代谢二、嘌呤核苷酸的合成代谢目目 录录 主要是主要是肝肝，其次是，其次是小肠小肠和和胸腺。胸腺。（一）从头合成（一）从头合成1.合成部位合成部位2.2.合成的原料合成的原料 5-5-磷酸核糖、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、磷酸核糖、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、一碳单位、一碳单位、COCO2 2目目 录录COCO2 2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）R-5-PR-5-P目目 录录3.3.过程过程（1）IMP的合成的合成（2）AMP和和GMP的生成的生成 特点：在特点：在5-5-磷酸核糖的基础上合成嘌呤核苷酸。磷酸核糖的基础上合成嘌呤核苷酸。不是先合成嘌呤环再与糖结合。不是先合成嘌呤环再与糖结合。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（3）ATP 和和 GTP的生成的生成目目 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腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP （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 合成部位：脑、骨髓。合成部位：脑、骨髓。目目 录录 补救合成的生理意义补救合成的生理意义 补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。酸的消耗。体内某些组织器官，如体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行脑、骨髓等只能进行补救合成。补救合成。目目 录录嘧啶核苷酸的结构嘧啶核苷酸的结构三、嘧啶核苷酸的合成三、嘧啶核苷酸的合成目目 录录 1.1.嘧啶合成的原料：嘧啶合成的原料：天冬氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、COCO2 2氨基甲氨基甲酰磷酸酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸 （一）（一）嘧啶核苷酸的从头合成嘧啶核苷酸的从头合成目目 录录2.2.合成过程合成过程（1）尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺谷氨酰胺+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目目 录录ATP+CO2+谷氨酰胺谷氨酰胺氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸UMPATP+5-磷酸核糖磷酸核糖PRPP乳清酸乳清酸乳清酸核苷酸乳清酸核苷酸CO2UMP合成过程合成过程先合成嘧啶环再加糖先合成嘧啶环再加糖目目 录录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+Pi目目 录录（二）（二）嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶嘧啶+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目目 录录四、脱氧核苷酸的合成四、脱氧核苷酸的合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）（一）核糖核苷酸的还原（一）核糖核苷酸的还原目目 录录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)-(SH)2 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）除胸腺嘧啶核苷酸外均在二磷酸水平还原生成。除胸腺嘧啶核苷酸外均在二磷酸水平还原生成。目目 录录（二）脱氧胸腺嘧啶核苷酸（二）脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）的合成）的合成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dUDP目目 录录 四四.核苷酸的抗代谢物核苷酸的抗代谢物 核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤或嘧啶、核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤或嘧啶、氨基酸或叶酸等的类似物。氨基酸或叶酸等的类似物。碱基类似物碱基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等等5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶(5-FU)目目 录录次黄嘌呤次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤巯基嘌呤(6-MP)6-巯基嘌呤巯基嘌呤 抑制嘌呤核苷酸合成抑制嘌呤核苷酸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 录录胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶(5-FU)5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶(5-FU)抑制胸腺嘧啶核苷酸抑制胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）合成合成目目 录录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目目 录录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目目 录录 复复 习习 题题 1.1.合成嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的原料分合成嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的原料分别有哪些？合成过程分别有什么特点？别有哪些？合成过程分别有什么特点？2.2.嘌呤分解代谢的产物是什么？生成过多可嘌呤分解代谢的产物是什么？生成过多可导致什么疾病？嘌呤嘧啶分解有何不同？导致什么疾病？嘌呤嘧啶分解有何不同？3.3.脱氧核苷酸是如何生成的？脱氧核苷酸是如何生成的？4.5-FU 4.5-FU、6-MP6-MP作为抗代谢物其作用作为抗代谢物其作用 机理机理分别是什么？分别是什么？