核苷酸代谢.pptVIP

刘新文 北京大学医学部生物化学与分子生物学系 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ATP ③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 第二节 核苷酸的合成代谢 从头合成(de novo synthesis)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，salvage pathway)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（committed step，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） R-5-P 5磷酸核糖 PP-1-R-5-P 1-焦磷酸-5-磷酸核糖（PRPP） H2N-1-R-5-P 1氨基5磷酸核苷（PRA） ATP AMP PRPP合成酶 谷氨酰胺 谷氨酸 酰胺转移酶 （1） IMP的合成 （2）AMP和GMP的合成 （二） 补救合成途径（或重新利用） salvage pathway 1. 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） （三）嘌呤核苷酸的相互转变 表9-2 两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较 ---------------------------------------------------------------------