第一节概述一、核苷酸的主要生理功能①合成DNA、RNA的原料,.

第一节概述一、核苷酸的主要生理功能：①合成DNA、RNA的原料，这是体内核苷酸最重要的功能。②生物体的直接供能物质：ATP、GTP、UTP、CTP等。主要为ATP③某些核苷酸的衍生物是多种生物合成过程的活性中间物质:UDP—葡萄糖是糖原合成的活性中间物质．CDP—甘油二酯是甘油磷酸酯合成的中间活性物质等。④环核苷酸cAMP与cGMP作为信息分子，参加物质代谢和生理过程的调节。⑤AMP是某些辅酶(NAD+、NADP+、FAD、辅酶A)的组成成分。二、核苷酸的代谢动态核苷酸食物核酸生物合成组织核酸NTP组织核酸某些辅酶活性中间物质cAMP与cGMP第二节核苷酸的合成代谢从头合成(denovosynthesis)途径：利用简单物质为原料，经过一系列酶促反应（复杂过程），合成核苷酸。补救合成(或重新利用，salvagepathway)途径：利用体内游离的碱基或核苷（现成原料），经过比较简单的反应过程，合成核苷酸。一、嘌呤核苷酸的合成代谢1、从头合成途径：从头合成是体内嘌呤核苷酸合成的主要途径原料：磷酸核糖、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、CO2及一碳单位部位：胞液图1.嘌呤环原料来源【记忆】“竹竿”（Gly）立中央，“谷子”(Gln)下面长，二氧化碳“天”(Asp)上飘，“假仙”（甲酰）在两旁活性磷酸核糖形式：磷酸核糖焦磷酸（PRPP）两个阶段：首先合成IMP，再由IMP转变成AMP与GMP嘌呤核苷酸是在一磷酸水平上合成的在合成嘌呤核苷酸的过程中逐步合成嘌呤环调节酶：磷酸核糖焦磷酸激酶、磷酸核糖酰氨氨基转移酶磷酸核糖酰胺转移酶催化的反应是嘌呤核苷酸合成的托管步骤（committedstep，关键步骤），AMP与GMP能够协同抑制此酶的活性2、补救合成：脑、骨髓等只能进行补救合成自毁容貌症：完全缺少次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）二、嘧啶核苷酸的合成代谢1、从头合成途径原料：磷酸核糖、天冬氨酸、谷氨酰胺、CO2部位：胞液两个阶段：首先合成UMP，再由UMP转变成CTP与dTMP胞嘧啶核苷酸的生成发生在三磷酸水平，由UTP转变为CTP先合成嘧啶环，再合成嘧啶核苷酸调节酶：磷酸核糖焦磷酸激酶（PRPP合成酶）、氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ（CPSⅡ，位于细胞液中）2、补救合成原料：NDP（dTMP的直接原料为dUMP）脱氧（还原）过程发生在二磷酸水平dTMP的生成发生在一磷酸水平，但脱氧（还原）过程仍然发生在二磷酸水平三、脱氧核糖核苷酸的生成四、抗代谢物：竞争性抑制1、6巯基嘌呤（6MP）：次黄嘌呤（I）的类似物，抑制HGPRT及嘌呤核苷酸的补救合成。在体内可转变为6巯基嘌呤核苷酸，抑制嘌呤核苷酸的从头合成。2、5氟尿嘧啶（5FU）：胸腺嘧啶的类似物，抑制胸腺嘧啶核苷酸的合成。3、阿糖胞苷：胞苷的类似物，抑制dCDP的生成。4、氨甲蝶呤（MTX）：叶酸类似物，抑制四氢叶酸的合成，从而同时抑制嘌呤核苷酸和胸腺嘧啶核苷酸的从头合成5、氮杂丝氨酸：Gln类似物，同时抑制嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的从头合成第三节核苷酸的分解代谢一、嘌呤核苷酸的分解代谢1、分解代谢最终产物：尿酸关键酶：黄嘌呤氧化酶代谢抑制剂－别嘌呤醇2、嘌呤代谢障碍导致的相关疾病——痛风痛风的机理：尿酸生成过量或尿酸排出过少。如：次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）不完全缺乏促使嘌呤核苷酸过度生成别嘌呤醇治疗痛风的机理：次黄嘌呤类似物，竞争性抑制黄嘌呤氧化酶；或转变为别嘌呤醇核苷酸，抑制嘌呤核苷酸从头合成二、嘧啶核苷酸的分解代谢最终产物：β氨基酸、CO2、NH3U、C……β-Ala、CO2、NH3T…………β-氨基丁酸、CO2、NH3（β-Ala、β-氨基丁酸均属于β氨基酸）食物核蛋白蛋白质核酸（RNA及DNA）单核苷酸磷酸核苷碱基戊糖（或磷酸戊糖）胃酸胰核酸酶（核糖核酸酶，脱氧核糖核酸酶）（磷酸二酯酶）肠胰核苷酸酶（磷酸单酯酶）核苷酶（水解或磷酸解）天冬氨酸谷氨酰胺甘氨酸CO2一碳单位磷酸核糖AMPIMPGMPR-5-P5磷酸核糖PP-1-R-5-P1-焦磷酸-5-磷酸核糖（PRPP）H2N-1-R-5-P1氨基5磷酸核苷（PRA）ATPAMPPRPP合成酶谷氨酰胺谷氨酸酰胺转移酶（1）IMP的合成H2N-1-R-5-P1氨基5磷酸核苷（PRA）H2C-NH2|+O=C-OH甘氨酸NH2H2C|O=CNH|R-5’-P甘氨酰胺核苷酸（GAR）GAR合成酶ATP，Mg2+NH2H2C|O=CNH|R-5’-P甘氨酰胺核苷酸（GAR）NHH2CCHO|O=CNH|R-5’-P甲酰甘氨酰胺核苷酸（FGAR）N5，N10-甲炔FH4FH4转甲酰基酶NHH2CCHO|O=CNH|R-5’-P甲酰甘氨酰胺核苷酸（FGAR）NHH2CCHO|HN=CNH|R-5’-P甲酰甘氨咪核苷酸（FGAM）谷氨酰胺谷氨酸ATP，Mg2+NHH2CCHO|HN=CNH|R-5’-P甲酰甘氨咪核苷酸（FGAM）HC——N||||H2N-CCHN|R-5’-P5氨基咪唑核苷酸（AIR）ATP，Mg2+，K+AIR合成酶-H2OHC——N||||H2N-CCHN|R-5’-P5氨基咪唑核苷酸（AIR）O||NHO-C-C||CHH2N-CN|R-5’-P5氨基咪唑4羧酸核苷酸（CAIR）CO2O||NHO-C-C||CHH2N-CN|R-5’-P5氨基咪唑4羧酸核苷酸（CAIR）HOOC|H2CO|||HC-HN-CN|CHOOC||CHH2N-CN|R-5’-P5氨基咪唑4琥珀酸甲酰胺核苷酸（SAICAR）天冬氨酸ATP，Mg2+合成酶HOOC|H2CO|||HC-HN-CN|CHOOC||CHH2N-CN|R-5’-P5氨基咪唑4琥珀酸甲酰胺核苷酸（SAICAR）O||H2N-CNC||CHH2N-CN|R-5’-P5氨基咪唑4甲酰胺核苷酸（AICAR）延胡索酸裂解酶O||H2N-CNC||CHH2N-CN|R-5’-P5氨基咪唑4甲酰胺核苷酸（AICAR）O||H2N-CNC||CHO=C-N-CHN|R-5’-P5甲酰基咪唑4甲酰胺核苷酸（FAICAR）N10甲酰FH4FH4转甲酰基酶O||H2N-CNC||CHO=C-N-CHHN|R-5’-P5甲酰基咪唑4甲酰胺核苷酸（FAICAR）O||CNHNC|||CHHCCNN|R-5’-P次黄嘌呤核苷酸（IMP）H2O环水解酶O||CNHNC|||CHHCCNN|R-5’-PIMPHOOCCH2CHCOOH|NH|CNHNC|||CHHCCNN|R-5’-PNH2|CNHNC|||CHHCCNN|R-5’-P天冬氨酸Mg2+GTP腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶延胡索酸腺苷酸代琥珀酸AMP（2）AMP和GMP的合成O||CNHNC|||CHHCCNN|R-5’-PIMPO||CNHNC|||CHCC||NNOH|R-5’-PXMPO||CNHNC|||CHCC|NNNH2|R-5’-PGMPNAD+NADH+H+H2OIMP脱氢酶谷氨酰胺谷氨酸GMP脱氢酶ATP激酶AMP激酶ADPATPATPADPATPADP激酶GMP激酶GDPGTPATPADPATPADP2AMP、GMP、IMPPRPP有活性，MW133000无活性，MW270000图9-6PRPP酰胺转移酶的变构4.从头合成的调节ATPR-5-PPRPPPRAIMP腺苷酸代琥珀酸AMPADPATPXMPGMPGDPGTPPRPP合成酶酰胺转移酶++----图5-9嘌呤核苷酸从头合成的调节IMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPGTPATP--图9-5嘌呤核苷酸从头合成的调节++（二）补救合成途径（或重新利用）salvagepathway腺嘌呤+PRPPAMP+PPi次黄嘌呤+PRPPIMP+PPi鸟嘌呤+PRPP鸟嘌呤+PPiAPRTHGPRTHGPRTAPRT：腺嘌呤磷酸核糖转移酶HGPRT：次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤核苷AMP腺苷激酶ATPAMP1.器官：脑、骨髓3.生理意义：•节省能量和原料•是脑和骨髓合成嘌呤核苷酸的唯一途径2.原料：嘌呤碱（由红细胞从肝脏运输来）IMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMPGMPNH3图9-7AMP、GMP、IMP的相互转变（三）嘌呤核苷酸的相互转变CNCCCN123456{氨基甲酰磷酸天冬氨酸图9-11嘧啶碱合成的元素来源OO||||谷氨酰胺+HCO3H2N-C-O-P-OH+谷氨酸|O-2ATP2ADP+Pi氨基甲酰磷酸合成酶II-氨基甲酰磷酸3.过程（1）尿嘧啶核苷酸的合成表9-2两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较--------------------------------------------------------------------------------氨基甲酰磷酸合成酶I氨基甲酰磷酸合成酶II---------------------------------------------------------------------------------分布线粒体（肝）胞液（所有细胞）氮源氨谷氨酰胺变构激活剂N-乙酰谷氨酸无反馈抑制剂无UMP（哺乳动物）功能尿素合成嘧啶合成----------------------------------------------------------------------------------CO2+谷氨酰胺NH2|O=C|O——PHOOCCH2+|CHH2NCOOHO||HO-CH2NCH2||O=CCHNCOOHH氨基甲酰磷酸合成酶II2ATP谷氨酸2ADP+Pi天冬氨酸氨基甲酰基转移酶Pi氨基甲酰磷酸天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸O||HO-CH2NCH2||O=CCHNCOOHHO||CHNCH2||O=CCHNCOOHHH2O二氢乳氢酸酶氨甲酰天冬氨酸二氢乳氢酸O||CHNCH2||O=CCHNCOOHHO||HN|ONCOOHHNAD+NADH+H+脱氢酶二氢乳氢酸乳氢酸O||HN|ONCOOHHO||HN|ONCOOH|R—5’—P乳氢酸乳氢酸核苷酸（OMP）PRPPPPi磷酸核糖转移酶O||HN|ONCOOH|R—5’—PO||HN|ON|R—5’—POMP尿嘧啶核苷酸（UMP）脱羧酶CO2UMPUDPdUDPUTPdUMPCTPdTMP还原酶TMP合成酶O||HN|ON|R—5’-PNH2|N|ON|R—5’-PPPUDPUTP尿苷酸激酶二磷酸核苷激酶CTP合成酶ATPADPATPADP谷氨酸谷氨酰胺ADP+PiATPUMPCTP（2）CTP的合成ATP+CO2+谷氨酰胺=氨基甲酰磷酸天冬氨酸=氨基甲酰天冬氨酸PRPP||ATP+5磷酸核糖UMPUTPCTP----实线表示代谢途径；虚线表示调节途径；代表抑制-嘌呤核苷酸嘧啶核苷酸2.从头合成的调节（二）嘧啶核苷酸的补救途径嘧啶+PRPP一磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核苷转移酶尿嘧啶核苷+ATPUMP+ADP尿苷激酶CH2碱基CH2碱基|O||O|||||H——HH——HOHOHOHHPPPPNADPH+H+NADP++H2O核糖核苷酸还原酶NDPdNDP（四）脱氧（核糖）核苷酸的生成特点：一般是在二磷酸核苷（dNDP）水平上进行NDP二磷酸核糖核苷dNDP二磷酸脱氧核苷核糖核苷酸还原酶，Mg2+还原型硫氧化还原蛋白-（SH）2氧化型硫氧化S还原蛋白|SNADPH+H+NADP+硫氧化还原蛋白还原酶（FAD）图9-8脱氧核苷酸的生成别构酶（B1B2）O||HN|ON|dR—5’-PO||CH3HN|ON|dR—5’-PN5，N10甲烯FH4FH2FH4FH2还原酶TMP合成酶NADP+NADPH+H+dUMP一磷酸胸苷（dTMP）（3）脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）的生成表9-1核糖核苷酸还原酶的别构调节作用物主要促进剂主要抑制剂CDPATPdATP、dGTP、dTTPUDPATPdATP、dGTPADPdGTPdATP、ATPGDPdTTPd