第八章核苷酸代谢doc.docx

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第八章核苷酸代谢doc

第八章核苷酸代谢

核苷=碱基+戊糖

核苷酸=碱基+戊糖+磷酸

✓据磷酸连接的位置:

5`-核苷酸;3`-核苷酸;2`-核苷酸…等

✓据磷酸的数目:

一、二、三磷酸核苷酸

一磷酸核苷酸:

AMPGMPCMPUMPTMP

二磷酸核苷酸:

ADPGDPCDPUDPTDP

三磷酸核苷酸:

ATPGTPCTPUTPTTP

NMP——RNAdNMP——DNA

NTP——RNAdNTP——DNA

✓据核糖2位是否脱氧：

核糖核苷酸、脱氧核糖核苷酸

✓据核苷酸是否环化:

环核苷酸（cAMP，cGMP）

一.核苷酸代谢概述

核苷酸（nucleotide）是构成核酸（nucleicacid）的基本单位，人体所需的核苷酸都是由机体自身合成的，核苷酸不属于营养必需物质。

（1）食物核酸的消化与吸收

（2）核苷酸的生理功能

核苷酸是细胞内在代谢上一类极为重要的物质，执行着多种重要的功能。

这些功能包括：

①作为合成核酸的原料：

如用ATP，GTP，CTP，UTP合成RNA，用dATP，dGTP，dCTP，dTTP合成DNA。

②作为能量的贮存和供应形式：

除ATP之外，还有GTP，UTP，CTP等。

③作为代谢中间物的载体：

如用UDP携带糖基，用CDP携带胆碱，胆胺或甘油二酯，用腺苷携带蛋氨酸（SAM）等。

④参与代谢或生理活动的调节：

如环核苷酸cAMP和cGMP作为激素的第二信使。

⑤参与构成酶的辅酶或辅基：

如在NAD+，NADP+，FAD，FMN，CoA中均含有核苷酸的成分。

⑥[ATP]/[ADP][AMP]是细胞内有许多变构酶的调节剂。

（3）核苷酸代谢概述

1合成代谢：

核苷酸合成有从头合成和补救合成两种方式；

2分解代谢

二.核苷酸的合成代谢

体内核苷酸的合成有2种不同的途径：

从头合成（denovosynthesis）：

利用氨基酸、一碳单位、CO2等小分子（或基团）为原料，经过比较复杂的反应过程合成核苷酸的途径。

补救合成（salvagesynthesis）：

利用游离的碱基（嘌呤或嘧啶）或核苷，经过比较简单的反应过程合成核苷酸的途径。

（一）核苷酸的从头合成

1、嘌呤核苷酸的从头合成途径：

腺嘌呤（adenine、A、6-氨基嘌呤）鸟嘌呤（guanine、G、2-氨基-6-氧嘌呤）

β-D-2-脱氧核糖（2-deoxyribose）β-D-核糖（ribose）

嘌呤核苷嘌呤核苷酸

嘌呤碱第9位氮原子与戊糖第1位碳原子脱水形成嘌呤核苷，连接键是N9—C1`苷键

甘氨坐中间，

谷碳站两边，

左手开天门，

头顶二氧碳。

嘌呤环原子的来源：

磷酸核糖部分的供体：

5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）

从头合成：

先合成磷酸核糖分子后逐步合成嘌呤碱基；而不是先合成嘌呤碱基再在碱基上加

磷酸核糖。

（1）特点：

器官：

肝脏、小肠黏膜和胸腺；

细胞定位：

胞液

合成碱基的原料：

谷氨酰胺、甘氨酸、天门冬氨酸、5-磷酸核糖、一碳单位和CO2

（2）嘌呤核苷酸从头合成途径的三个阶段

合成1-焦磷酸核糖-5-磷酸（PRPP）

↓

合成次黄嘌呤核苷酸（IMP）

↓

IMP分别生成AMP和GMP

①合成1-焦磷酸核糖-5-磷酸（PRPP）

PRPP是磷酸核糖部分的直接供体。

酶：

PRPP合成酶

②第二阶段是合成次黄嘌呤核苷酸（IMP）

✧该阶段一共有十步酶促反应。

✧第一步反应谷氨酰胺提供酰胺基取代PRPP的焦磷酸基，生成5-磷酸核糖胺（PRA），获得嘌呤的N9原子：

✧

酶：

PRPP酰胺转移酶

✧别构酶，有两种形式：

单体具有催化活性；二聚体没有催化活性。

✧限速酶

然后再依次加入甘氨酸、N10-CH=FH4一碳单位，谷氨酰胺的氨基、

CO2、天冬氨酸、N10-CHOFH4一碳单位，生成IMP。

③IMP分别生成AMP和GMP

脱氧核苷酸的生成:

✓脱氧核苷三磷酸是合成DNA的原料。

✓脱氧核苷酸的生成是由核糖核苷酸直接还原生成脱氧核糖核苷酸（注意：

不是先脱氧核糖后脱氧核苷酸）

✓核糖核苷酸的还原反应是在二磷酸核苷的水平上进行

三磷酸嘌呤核苷的合成:

嘌呤核苷酸合成小结:

2嘧啶核苷酸的从头合成

先合成好嘧啶环，然后再加上5-磷酸核糖（从头合成径与嘌呤核苷酸的完全不同）

胞嘧啶尿嘧啶（uracil、U、2,4-二氧嘧啶）胸腺嘧啶

（cytosine、C、2-氧-4-氨基嘧啶）（thymine、T﹑5-甲基尿嘧啶）

嘧啶核苷：

嘧啶核苷酸

嘧啶碱第1位氮原子与戊糖第1位碳原子脱水形成嘧啶核苷,连接键是N1—C1苷键

（1）特点：

器官：

肝脏、小肠黏膜和胸腺；

细胞定位：

胞液、线粒体

合成嘧啶碱基的原料：

谷氨酰胺、CO2、天冬氨酸、5-磷酸核糖

（2）合成途径：

①UMP的合成；

②CTP的合成；

③dTMP的合成；

①尿嘧啶核苷酸的合成：

两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较

②从UMP合成CTP：

③在一磷酸水平上进行dTMP的合成

嘧啶核苷酸合成小结

练习3道：

1从头合成途径生成的核苷酸是（C）

A从消化道吸收的核苷酸

B体内核酸分解来的核苷酸

C以小分子物质为原料合成的核苷酸

D以碱基为原料合成的核苷酸

E以核苷为原料合成的核苷酸

2嘧啶核苷酸的从头合成途径中下列哪些描述是正确的（C）

A所有反应在线粒体中进行

B所有反应在胞核中进行

C先合成嘧啶骨架,后再与PRPP相连

D需要氨基甲酰磷酸酶Ⅰ参与

E合成过程中需天冬酰胺参与反应

3合成嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸共同需要的物质是（C）

A天冬酰胺

B甘氨酸

C谷氨酰胺

D谷氨酸

EATP

（2）核苷酸的补救合成

1、嘌呤核苷酸的补救合成途径

特点：

合成简单，能耗少；

定义：

细胞利用现成的嘌呤碱或嘌呤核苷重新合成嘌呤核苷酸；

酶：

腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）鸟嘌呤-次黄嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）

嘌呤碱基/核苷合成核苷酸

2、嘧啶核苷酸的补救合成

嘧啶碱基合成核苷酸

酶：

嘧啶磷酸核糖转移酶和尿苷、胸苷激酶。

3、补救合成的生理意义

Ø节约从头合成时需要的能量和一些氨基酸；

Ø脑、骨髓等由于缺乏有关酶而不能进行从头合成,只能利用自由嘌呤碱或嘌呤核苷进行补救合成.

Ø（HGPRT）的缺陷，导致患儿临床表现为严重的运动障碍、智力低下、有自毁容貌的行为，或称Lesch-Nyhan综合症

3.核苷酸的分解代谢

（一）嘌呤核苷酸的分解代谢

◆分解:

嘌呤核苷酸→嘌呤核苷→嘌呤碱→尿酸（uricacid）→排出体外。

◆嘌呤核苷酸分解代谢终产物（人体）：

尿酸

尿酸→尿囊素（鸟类）

◆痛风症患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸钠晶体沉积于软骨、关节、软组织及肾脏，临床上表现为皮下结节，关节疼痛等。

◆

嘌呤碱的最终代谢产物

◆

痛风症的治疗机制

◆嘌呤核苷酸分解代谢特点:

1、环打不破;

2、最终产物:

尿酸;

3、嘌呤代谢障碍:

痛风

（二）嘧啶核苷酸的分解代谢

1胞嘧啶和尿嘧啶的降解：

2胸腺嘧啶的降解：

◆嘧啶核苷酸分解代谢特点

1环被打破

2终产物:

4.核苷酸合成的抑制剂

◆核苷酸合成的抑制剂（抗代谢物）:

可抑制嘌呤核苷酸或嘧啶核苷酸合成的物质。

◆特点:

作用于核苷酸合成过程中不同环节→对细胞具有很大的毒性，尤其是像肿瘤、细菌等快速生长的细胞。

◆原理:

竞争性抑制作用原理

◆抗代谢物作用原理

抑制剂和酶催化位点

的氨基酸侧链之间形

成了共价键，故抑制

反应不可逆，对细胞

的毒性很大

1．谷氨酰胺类似物

结构与Gln相似

↓

抑制以谷氨酰胺作为底物的合成过程

↓

干扰Gln合成嘌呤核苷酸

↓

抑制嘌呤核苷酸合成

2.叶酸类似物

竞争性抑制二氢叶酸还原酶

↓

氨甲蝶呤：

抗癌药物；

三甲氧苄二氨嘧啶:

专一抑制细菌二氢叶酸还原酶而已被临床上用来治疗细菌性感染。

使叶酸不能还原生成二氢叶酸、四氢叶酸

↓

嘌呤C2、C8得不到供给

↓

抑制嘌呤核苷酸合成

↓

核酸合成受阻

↓

肿瘤生长受阻

3.嘌呤类似物

6-MP核苷酸是IMP的类似物

4.嘧啶类似物

5-氟尿嘧啶（5-FU）是胸腺嘧啶的类似物。

5.核苷类似物

改变了核糖结构的，能抑制CDP还原成dCDP，影响DNA的合成。

嘌呤碱基抗代谢物作用部位