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1、第十章 核苷酸代谢 Metabolism of Nucleotides,2021年1月28日星期四,1,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。 核苷酸不属于营养必需物质。,概 述,2021年1月28日星期四,2,食物中的核酸多数与蛋白质组成核蛋白。核蛋白在胃酸的作用下，被分开为核酸和蛋白质两部分，各自进行自己的代谢。核酸在各种核酸酶的作用下被逐步分解，糖和磷酸可被利用。而碱基在肠粘膜细胞内分解后直接排出体外。因此，核酸不是人体的必需营养物。,2021年1月28日星期四,3,核酸的消化与吸收,2021年1月28日星期四,4,核苷酸的生物学功用：,作为核酸合成的原料
2、体内能量的利用形式 参与代谢和生理调节 组成辅酶 活化中间代谢物,2021年1月28日星期四,5,第一节 嘌呤核苷酸的合成与分解代谢Metabolism of Purine Nucleotides,2021年1月28日星期四,6,嘌呤核苷酸的结构：,GMP,AMP,2021年1月28日星期四,7,一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两种途径,利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤核苷酸。,从头合成途径(de novo synthesis),补救合成途径(salvage pathway),利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌
3、呤核苷酸。,2021年1月28日星期四,8,嘌呤碱合成的 元素来源,（一）嘌呤核苷酸的从头合成,1. 从头合成途径,2021年1月28日星期四,9,合成过程,（1）IMP的合成,（2）AMP和GMP的生成,2021年1月28日星期四,10,（1）IMP的合成,在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下,2021年1月28日星期四,11,R-5-P+ATP PRPP+AMP,PRPP合成酶,PRPP的分子结构,2021年1月28日星期四,12,2021年1月28日星期四,13,酰胺转移酶,2021年1月28日星期四,14,甘氨酰胺核苷酸合成酶,2021年1月28日星期四,15,
4、转甲酰基酶,2021年1月28日星期四,16,酰胺转移酶,甲酰甘氨咪核苷酸,2021年1月28日星期四,17,5氨基咪唑核苷酸合成酶,2021年1月28日星期四,18,羧化酶,2021年1月28日星期四,19,2021年1月28日星期四,20,2021年1月28日星期四,21,2021年1月28日星期四,22,2021年1月28日星期四,23,2021年1月28日星期四,24,IMP生成总反应过程,脒,2021年1月28日星期四,25,腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶 腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶,（2）AMP和GMP的生成,2021年1月28日星期四,26,AMP,ADP,ATP,G
5、MP,GDP,GTP,ADP,ATP,激酶,ADP,ATP,激酶,2021年1月28日星期四,27,嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。 肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小肠黏膜和胸腺。 IMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键。AMP或GMP的合成又需1个ATP。,嘌呤核苷酸从头合成特点：,2021年1月28日星期四,28,2. 从头合成的调节,PRPP合成酶,PRPP,酰胺转移酶,PRA,IMP,腺苷酸代 琥珀酸,AMP,ADP,ATP,XMP,GMP,GDP,GTP,IMP,腺苷酸代 琥珀酸,XMP,AMP,ADP,ATP,GMP,GDP,GTP,ATP,GTP,调节方式
6、：反馈调节和交叉调节,R-5-P,ATP,2021年1月28日星期四,29,2021年1月28日星期四,30,(二)嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式,腺嘌呤磷酸核糖转移酶 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) 腺苷激酶 (adenosine kinase),参与补救合成的酶,2021年1月28日星期四,31,1.利用嘌呤碱基合成嘌呤核苷酸，参与的酶主要有两种,补救合成：细胞利用现成嘌呤碱或嘌呤核苷合成嘌呤
7、核苷酸的过程，称为补救合成途径。,腺嘌呤磷酸核糖转移酶 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT),2021年1月28日星期四,32,2021年1月28日星期四,33,2.利用嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸，参与的酶主要有,腺苷激酶,2021年1月28日星期四,34,嘌呤核苷酸补救合成的生理意义,节约从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗； 体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。,自毁容貌症（Lesch-Nyh
8、an综合征）：次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)缺失,2021年1月28日星期四,35,（三）体内嘌呤核苷酸可以相互转变,IMP,AMP,腺苷酸代 琥珀酸,XMP,GMP,NH3,腺苷酸脱氨酶,鸟苷酸还原酶,NADPH+H+,NADP+,NH3,2021年1月28日星期四,36,（四）脱氧核糖核苷酸的生成在二核苷酸水平进行,2021年1月28日星期四,37,二磷酸脱氧核苷,NDP,dNDP,二磷酸核糖核苷,NADP+,NADPH + H+,核糖核苷酸还原酶，Mg2+,还原型硫氧化还原蛋白-(SH)2,氧化型硫氧化还原蛋白,硫氧化还原蛋白还原酶 (FAD),脱氧核苷酸的生成,2021年
9、1月28日星期四,38,细胞可通过控制核苷酸还原酶的活性调节脱氧核苷酸的浓度外。还可以通过各种三磷酸核苷对还原酶的别构调节作用调节不同脱氧核苷酸生成。,NDP dNDP,特定NTP 其他NTP,+,核苷酸还原酶,核苷酸还原酶的别构调节,作用物 主要促进剂 主要抑制剂,CDP ATP dATP、dGTP、dTTP,ADP dGTP dATP、ATP,UDP ATP dATP、dGTP,GDP dTTP dATP,2021年1月28日星期四,39,（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸类似物,2021年1月28日星期四,40,6-巯基嘌呤(6-Mercaptopurine, 6-MP)
10、,2021年1月28日星期四,41,6-MP核苷酸是IMP的类似物。,6-MP,6-MP核苷酸,补救合成途径,HGPRT,IMP,AMP 和 GMP,2021年1月28日星期四,42,氮杂丝氨酸(AS)是Gln的类似物。,2021年1月28日星期四,43,MTX,氨蝶呤(AP)和甲氨蝶呤(MTX),2021年1月28日星期四,44,2021年1月28日星期四,45,甲酰甘氨酰 胺核苷酸 (FGAR),PRPP,谷氨酰胺 (Gln),=,PRA,甘氨酰胺 核苷酸 (GAR),甲酰甘氨 脒核苷酸 (FGAM),5-氨基异咪唑- 4-甲酰胺核苷酸 (AICAR),5-甲酰胺基咪唑- 4-甲酰胺核苷酸
11、 (FAICAR),IMP,次黄嘌呤 (H),PRPP,PPi,=,AMP,=,PRPP,PPi,腺嘌呤 (A),GMP,=,=,PRPP,PPi,鸟嘌呤 (G),6-MP,6-MP,6-MP,6-MP,6-MP,氮杂丝氨酸,氮杂丝氨酸,=,6-MP,2021年1月28日星期四,46,二、嘌呤核苷酸的分解代谢终产物是尿酸,补救合成途径,2021年1月28日星期四,47,2021年1月28日星期四,48,嘌呤碱的最终 代谢产物,AMP,GMP,H （次黄嘌呤）,G,X（黄嘌呤）,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤氧化酶,主要部位：肝、肾、小肠,2021年1月28日星期四,49,痛风症 正常人血尿酸 0.120
12、.36 mmol/L 男性平均 0.27 mmol/L 女性平均 0.21 mmol/L,2021年1月28日星期四,50,2021年1月28日星期四,51,痛风症的治疗机制,别嘌呤醇,次黄嘌呤,2021年1月28日星期四,52,2021年1月28日星期四,53,第二节嘧啶核苷酸的合成与分解代谢Metabolism of Pyrimidine Nucleotides,2021年1月28日星期四,54,嘧啶核苷酸的结构,2021年1月28日星期四,55,一、嘧啶核苷酸的合成同样有从头合成与补救合成两条途径,(一)嘧啶核苷酸的从头合成比嘌呤核苷酸简单,合成部位,主要是肝细胞胞液,先合成嘧啶环，再与
13、磷酸核糖相连。 先合成UMP，再转变成CTP和dTMP 。,特点,2021年1月28日星期四,56,嘧啶合成的元素来源,2021年1月28日星期四,57,1.从头合成途径,（1）UMP的合成,2021年1月28日星期四,58,氨基甲酰磷酸合成酶和,2021年1月28日星期四,59,UMP的合成过程,2021年1月28日星期四,60,（2）CTP的合成,2021年1月28日星期四,61, 脱氧嘧啶核苷酸的合成：,2021年1月28日星期四,62,从头合成的调节,哺乳动物,细菌,2021年1月28日星期四,63,（二）嘧啶核苷酸的补救合成途径与嘌呤核苷酸类似,2021年1月28日星期四,64,(三
14、)嘧啶核苷酸的抗代谢物也是嘧啶、氨基酸或叶酸等的类似物,嘧啶类似物,胸腺嘧啶(T),5-氟尿嘧啶(5-FU),2021年1月28日星期四,65,2021年1月28日星期四,66,氨基酸类似物如氮杂丝氨酸抑制CTP的合成。,叶酸类似物如甲氨喋呤抑制dTMP的合成。,2021年1月28日星期四,67,核苷类似物,2021年1月28日星期四,68,氮杂丝氨酸,阿糖胞苷,甲氨碟呤,5-氟尿嘧啶,2021年1月28日星期四,69,二、嘧啶核苷酸的分解代谢,2021年1月28日星期四,70,胞嘧啶,NH3,尿嘧啶,二氢尿嘧啶,H2O,CO2 + NH3,-丙氨酸,胸腺嘧啶,-脲基异丁酸,-氨基异丁酸,H2O,丙二酸单酰CoA,乙酰CoA,TCA循环,肝,尿素,甲基丙二酸单酰CoA,琥珀酰CoA,TCA循环,糖异生,