第十章核苷酸代谢
核苷酸代谢
2个短反馈调节:由AMP反馈抑制ASS，由GMP反馈 抑制IMPD的活性所进行的反馈抑制来调节嘌呤 核苷酸的从头合成。
嘌呤从头合成
合成原料：Asp Gly Gln CO2 一碳单位 重要中间产物：PRPP 关键酶： PRPP合成/激酶 酰胺转移酶 阻断剂：氨基酸或一碳单位结构类似物 过程：在磷酸核糖的分子上逐步合成
药物名称 正常代谢物 治疗的疾病 主要作用的酶 作用的代谢途
别嘌呤醇(APO) 黄嘌呤、乌嘌呤、次黄嘌呤 黄嘌呤氧化酶 痛风 黄嘌呤氧化酶 嘌呤核苷酸分解
药物名称
正常代谢物 治疗的疾病 主要作用的酶 作用的代谢途径
利巴韦林（病毒唑），5-氮基咪唑4-羧酸核苷酸 5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸 广谱抗病毒药①呼吸道合胞病毒②流感 病毒③甲肝病毒④腺病毒等 5-磷酸核糖-5-氨基咪唑-4-N-琥珀基甲 酰胺合成酶（ SAICARS） 嘌呤核苷酸合成
氮杂硫嘌呤（azathiopurine，AZTP）
别嘌呤醇（allopurinol，APO）等
嘌呤核苷酸的代谢类似物
3.嘧啶核苷酸代谢类似物
5-氟尿嘧啶（5-fluorouracil，5-FU） 5-碘-2-脱氧尿嘧啶 5-iodo-2-deoxyuridine，5-IDU 6-氮杂尿嘧啶（6-azauridine，6-AU）
2．嘧啶核苷酸代谢障碍 先天性乳清 乳清酸磷酸 酸尿症 核糖转移酶 乳清酸核苷酸 脱羧酶
遗传缺陷 遗传缺陷
一些抗代谢药物的功能
药物名称 正常代谢物 治疗的疾病
6-巯基嘌呤(6MP) 嘌呤核苷酸 ①白血病②自身免疫性病③妊娠滋养 细胞肿瘤等 主要作用的酶 ①IMP脱氢酶②腺苷酸代琥珀酸合成酶 作用的代谢途径 嘌呤核核苷酸合成
嘧啶核苷酸 从头合成的调节
第十章核苷酸代谢
第⼗章核苷酸代谢第⼗章核苷酸代谢⼀、教学基本要求复述核苷酸的⽣理功能。
记住嘌呤核苷酸有两条合成途径。
结合嘌呤核苷酸结构与从头合成途径，写出嘌呤核苷酸各元素或组成的材料来源，IMP、AMP与GNP相互转变。
熟记⼆磷酸核苷还原⽣成脱氧嘌呤核苷酸。
写出与嘌呤核苷酸补救合成有关的酶名称、功能、酶缺陷相关的疾病。
结合嘌呤核苷酸合成途径、调节，熟记嘌呤核苷酸抗代谢药物作⽤机理及临床意义。
记住嘌呤核苷酸体内分解代谢终产物尿酸及其与医学的关系。
熟记嘧啶核苷酸从头合成的原料及合成调节。
写出CTP、TMP⽣成⽅式。
说出嘧啶核苷酸补救合成所需要的酶及其催化的反应。
论述嘧啶核苷酸抗代谢药物作⽤机理，记住嘧啶核苷酸分解代谢产物名称。
⼆、教材内容精要核苷酸的⽣物学功⽤要点：①合成核酸的原料。
②构成能量物质：如ATP、GTP、UTP、CTP等。
③参与代谢调节：如cAMP 和cGMP。
④辅酶组成成分：如NAD＋、NADP＋、FAD、FMN 和CoASH等。
⑤参与组成活性中间代谢物：如UDPG、CDP-胆碱、CDP-⼄醇胺等。
（⼀）嘌呤核苷酸代谢1.嘌呤核苷酸从头合成两个阶段：第⼀阶段⽣成次黄嘌呤核苷酸（IMP)。
第⼆阶段⽣成腺嘌呤核苷酸（AMP）和鸟嘌呤核苷酸（GMP）。
（1）第⼀阶段要点：1)嘌呤核苷酸合成原料：天冬氨酸、⾕氨酰氨、⽢氨酸、CO2和⼀碳单位。
记忆：记住5个字就记住了嘌呤核苷酸合成的原料—天、⾕、⽢、碳(CO2)、碳(⼀碳单位)。
2)重要的中间产物：磷酸核糖焦磷酸（PRPP）是嘌呤从头合成中的重要中间产物，主要在于a.PRPP是5磷酸核糖的活性形式；b.PRPP可以直接与嘌呤碱⽣成嘌呤核苷酸（见补救途径）；c.PRPP可以促进关键酶酰胺转移酶的活性，可视为调节物质。
3)关键酶：PRPP合成酶和酰胺转移酶，这两个酶可受代谢物反馈调节。
4)反应过程中，凡有⾕氨酰胺和⼀碳单位参与的反应，均可分别被抗代谢物氨基酸类似物氮杂丝氨酸和叶酸类似物氨甲蝶呤所阻断。
第十章 核酸酶促降解和核苷酸代谢详解
第二节 核苷酸的分解代谢
一、嘌呤核苷酸的降解 〈一〉部位：主要在肝、小肠、肾 〈二〉终产物：尿酸。
〈三〉特点：嘌呤环不被打破，产物不易溶于水。
腺嘌呤
H2O
腺嘌呤脱氨酶
鸟嘌呤
H2O
鸟嘌呤脱氨酶
NH3
次黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶
NH3
黄嘌呤
H2O+O2
H2O2
黄嘌呤
氧化酶
H2O+O2
（灵长类以外的哺乳动物） 尿酸氧化酶
子物质合成嘧啶核苷酸的过程。 (2)原料：Gln、CO2、Asp、R-5-P（合成
dTMP尚需一碳单位） (3)合成部位：肝为主，胞液。
（4） 大致 过程：
（5）合成特点： 〈1〉先合成嘧啶环，后与R-5-P结合。 〈2〉先合成UMP、再转化生成CTP、dTMP等
〈二〉补救合成
利用嘧啶、嘧啶核苷合成嘧啶核苷酸的 过程。
IMP → → →AMP﹑GMP
合成IMP：十一步反应
IMP转为AMP 和GMP
特点： 〈1〉在R-5-P分子上逐步合成嘌呤核苷酸， 而不是先单独合成嘌呤环再和R-5-P 结合。 〈2〉先合成IMP再转化生成AMP、GMP。
（二） 嘧啶核苷酸的全合成
1、从头合成途径 (1)概念：机体利用AA、CO2、R-5-P等小分
二、核苷酸的半合成
〈一〉嘌呤核苷酸的补救合成 1、定义——某些组织器官利用游离的碱基 或核苷为原料合成核苷酸的途径。 2、简单过程：
ÏÙ àÑ ßÊ + PRPP APRT AMP + PPi
´Î »Æ àÑ ßÊ +PRPPHGPRT IMP+PPi
Äñ àÑ ßÊ +PRPP HGPRT GMP+PPi
第十章核苷酸代谢教学
19
(二)补救合成途径 有两条合成途径
1、嘌呤碱与PRPP直接合成嘌呤核苷酸
次黄嘌呤
次黄嘌呤核苷酸
次黄嘌呤-鸟嘌呤
90%
磷酸核糖转移酶
嘌呤碱 PRPP (HGPRT) PPi
HGPRT活性高
鸟嘌呤
鸟嘌呤核苷酸
腺嘌呤
腺嘌呤磷酸核糖转移酶 （APRT）
腺嘌呤核苷酸
APRT活性低
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2、 腺嘌呤与1-磷酸核糖生成腺苷, 再生成 腺嘌呤核苷酸
消耗氨基酸和大量ATP。
16
2. 嘌呤核苷酸从头合成的调节
主要通过产物的负反馈调节，有2个长反馈和2个短反馈
（1）2个长反馈：
PRPP
酰胺
R-5-P 合成酶
转移酶
PRPP
PRA
ATP
AMPS AMP ADP ATP IMP
XMP GMP GDP GTP
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（2）2个短反馈
AMPS合 成酶
IMP
NH3
GMP
AMPS
IMP
23
XMP
(四) 脱氧(核糖)核苷酸的合成
O
O
HO P O P O
O 碱基
OH OH H H
HH
NADPH+H+
NDP
OH OH
NADP+ +H2O
O
O
HO P O P O
在核苷二磷酸水平 OH OH
被还原而成
dNDP
24
O HH
OH
碱基 HH H
NDP 核糖核苷酸还原酶 ADP 核糖核苷酸还原酶 GDP 核糖核苷酸还原酶 UDP 核糖核苷酸还原酶
CDP 核糖核苷酸还原酶
第十章 核苷酸代谢
第十章核苷酸代谢一、填空题：1、人及猿类体内嘌呤代谢最终产物为。
2、别嘌呤醇对有强烈的抑制作用。
3、胸腺嘧啶分解的最终产物有、和。
4、参与嘌呤环合成的氨基酸有、和等。
5、痛风是因为体内产生过多造成的，使用作为黄嘌呤氧化酶的自杀性底物可以治疗痛风。
6、核苷酸的合成包括和两条途径。
7、脱氧核苷酸是由还原而来。
8、嘌呤核苷酸从头合成途径首先形成核苷酸，嘧啶核苷酸生物合成形成核苷酸，脱羧后生成核苷酸。
9、dTMP是由经修饰作用生成的。
10、不同生物分解嘌呤碱的终产物不同，人类和灵长类动物嘌呤代谢一般止于，灵长类以外的一些哺乳动物可生成；大多数鱼类生成，一些海洋无脊椎动物可生成。
二、选择题(只有一个最佳答案)：1、嘧啶核苷酸的第几位碳原子是来自于CO2的碳( )①2 ②4 ③5 ④62、dTMP的直接前体是（）①dCMP ②dAMP ③dUMP ④dGMP3、嘌呤核苷酸的嘌呤核上第1位N原子来自（）①Gln ②Gly ③Asp ④甲酸4、嘌呤环中第4位和第5位碳原子来自下列哪种化合物？（）①甘氨酸②天冬氨酸③丙氨酸④谷氨酸三、是非题（在题后括号内打√或×）：1．嘌呤核苷酸的生物合成是先形成嘌呤环，再与糖环结合。
（）2、CMP是在UMP基础上经谷氨酰胺脱氨消耗ATP形成的。
（）3、脱氧核苷酸是在二磷酸核苷酸的基础上还原生成的。
（）4、限制性核酸内切酶是能识别几个特定核甘酸顺序的DNA水解酶。
（）5．胞嘧啶、尿嘧啶降解可以产生β-丙氨酸。
（）6、嘌呤核苷酸的从头合成是先闭环，再形成N-糖苷键。
（）7、L-氨基酸氧化酶是参与氨基酸脱氨基作用的主要酶。
（）四、问答题：1、核苷酸及其衍生物在代谢中有什么重要性?2、说明嘌呤与嘧啶的降解有何区别?五、名词解释：限制性内切酶粘性末端参考答案：第十章核酸的酶促降解和核苷酸代谢一、填空题1、人及猿类体内嘌呤代谢最终产物为尿酸。
2、别嘌呤醇对黄嘌呤氧化酶有强烈的抑制作用。
核苷酸代谢
第十章核苷酸代谢1. 核苷酸的分解代谢1)核酸的降解：核酸+H2O+核酸酶→单核苷酸+核苷酸酶→核苷+PPi+核苷酶→戊糖+碱基（嘌呤/嘧啶） +核苷酸酸化酶→戊糖-1-磷酸+碱基※核苷水解酶不对脱氧核糖核苷生效。
2)限制性内切酶：3)嘌呤核苷酸的降解：代谢中间产物——黄嘌呤，终产物尿酸（彻底分解为CO2和NH3）。
嘌呤核苷酸→嘌呤核苷→①腺嘌呤（脱氨→次黄嘌呤+黄嘌呤氧化酶→黄嘌呤）②鸟嘌呤（脱氨→黄嘌呤）黄嘌呤+黄嘌呤氧化酶→尿酸肌肉中的嘌呤核苷酸循环生成氨；AMP+AMP脱氨酶→IMP，肌肉中的IMP→AMP，这一过程为嘌呤核苷酸循环。
4)嘧啶核苷酸的降解：分解成磷酸、核糖和嘧啶碱。
①胞嘧啶+胞嘧啶脱氢酶→尿嘧啶+二氢尿嘧啶脱氢酶（开环）→β-脲基丙酸→β-丙氨酸（脱氨参与有机代谢）+NH3+CO2+H2O②胸腺嘧啶+二氢尿嘧啶脱氢酶→二氢胸腺嘧啶+二氢嘧啶酶→β-脲基异丁酸→β-氨基异丁酸（监测放化疗程度）+NH3+CO2+H2O5)尿酸过高与痛风：尿酸在体内过量积累会导致痛风症，别嘌呤醇可治疗痛风，因与次黄嘌呤相似，可抑制黄嘌呤氧化酶从而抑制尿酸生成。
尿酸中体内彻底分解形成CO2和氨。
2. 核苷酸的合成代谢：分布广、功能强；从头合成：利用核糖磷酸、氨基酸CO2和NH3等简单的前提分子，经过酶促反应合成核苷酸。
补救合成：简单、省能，无需从头合成碱基；利用体内现有的核苷和碱基再循环。
嘌呤核苷酸合成前体：次黄嘌呤核苷酸（IMP/肌苷酸）+5-磷酸核糖（起始物）↓活化形式1)嘌呤核糖核苷酸的从头合成途径：主要调节方式——反馈调节；ATP+5-磷酸核糖+5-磷酸核糖焦磷酸合成酶（PRPP合成酶）→5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）腺嘌呤核苷酸AMP鸟嘌呤核苷酸GMPIMP+Asp+腺苷酸琥珀酸合成酶→腺苷酸琥珀酸+腺苷酸琥珀酸裂合酶→延胡索酸+AMPIMP+IMP脱氢酶→黄嘌呤核苷酸+鸟嘌呤核苷酸合成酶→GMP补救合成途径：脑、骨髓组织缺乏从头合成所需要的酶，依靠嘌呤碱或嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸。
核苷酸代谢
IMP
FAICAR AICAR
SAICAR
CAIR
AIR
FGAM
P
O CH2 O O- P P OH OH
限速步骤
PRPP
Gln Glu
P
O CH2 O
NH2 5-磷酸核糖胺 (5--PRA)
OH OH
第三阶段： 第三阶段：由IMP生成 生成AMP和GMP 生成 和
延胡索酸
腺苷酸代琥珀 酸裂解酶
竞争抑制
以假乱真
6-MP 的作用机制：
1，竞争抑制HGPRT，使PRPP分子中的 ，竞争抑制 分子中的R-5-P不能 ， 分子中的 不能 向嘌呤及次黄嘌呤转移，阻断嘌呤核苷酸的补救 向嘌呤及次黄嘌呤转移，阻断嘌呤核苷酸的补救 途径。 途径。 2，可在体内经核糖化生成6-MP核苷酸，抑制 ，可在体内经核糖化生成 核苷酸， 核苷酸 抑制IMP 转变为AMP及GMP的反应。 的反应。 转变为 及 的反应 3，反馈抑制PRPP酰胺转移酶而干扰磷酸核糖胺的 ，反馈抑制 酰胺转移酶而干扰磷酸核糖胺的 酰胺转移酶 从头合成。 形成，阻断从头合成 形成，阻断从头合成。
谷氨酰胺
G
N
N
R-5-P
AMP 和GMP 在激酶作用下， 经过两步 在激酶作用下， 磷酸化反应， 磷酸化反应， 进一步分别生成 ATP 和 GTP。 。 AMP
ATP
激酶
ADP
ATP
激酶
ATP
ADP
ADP
GAP
ATP
激酶
GDP
ATP
激酶
GTP
ADP
ADP
或经底物水平磷酸化
嘌呤核苷酸的合成要点
在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环； 在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环； PRPP是重要的中间代谢物， PRPP是重要的中间代谢物，它不仅参与嘌呤 是重要的中间代谢物 核苷酸的从头合成， 核苷酸的从头合成，而且参与嘧啶核苷酸的 从头合成及两类核苷酸的补救合成。 从头合成及两类核苷酸的补救合成。是5’-磷 酸核糖的活性供体； 酸核糖的活性供体； 的活性供体 关键酶为PRPP酰胺转移酶。 关键酶为PRPP酰胺转移酶。 PRPP酰胺转移酶
第十章核苷酸的代谢
第十章核苷酸的代谢兰州科技职业学院课程名称：生物化学授课教师：李妮 No: _11___第十章核苷酸代谢引言核苷酸是组成核酸的基本结构单位，是生物遗传信息的物质基础，它在体内分布广泛，机体内的核苷酸主要以5′-核苷酸的形式存在。
食物核酸的消化第一节核苷酸的合成代谢核苷酸的合成途径●从头合成途径(de novo synthesis pathway)※意义：机体大多数组织核苷酸合成的主要途径●补救合成途径(salvage synthesis pathway)※意义：脑、骨髓等少数组织的核苷酸合成途径一、嘌呤核苷酸的合成（一）嘌呤核苷酸的从头合成1.原料与部位原料：5-磷酸核糖、谷氨酰胺、甘氨酸、天冬氨酸、一碳单位和CO2部位：肝；其次小肠和胸腺嘌呤碱合成的元素来源2.合成过程(1)IMP 生成过程5-磷酸核糖P O-CH 2HO H H HOH OHOHP O-CH 2HOH H HO OHOHP PATP AMPPRPP 合成酶5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP) Gln Glu酰胺转移酶5-磷酸核糖胺P O-CH 2H O HH NH 2OH OH OH Gly Mg 2+ GAR 合成酶ATPADPPiH 2C-NH 2O=C-NHR甘氨酰胺核苷酸(GAR)N 5,N 10-CH=FH 4FH 4转甲酰基酶H 2C-NH-CHO O=C-NHR5/P甲酰甘氨酰胺核苷酸(FGAR)GlnGlu合成酶H 2C-NH-CHO HN=C-NH R5/PMg 2+甲酰甘氨咪核苷酸(FGAM)ATP ADPAIR 合成酶PiMg 2+R5/PNHC CH 2NN CH 5-氨基咪唑核苷酸(AIR)CO 2羧化酶R5/PNCN CH HO-C O5-氨基咪唑-4-羧基核苷酸(CAIR)Asp Mg 2+合成酶ADPPi ATPR5/PNC H 2NN CH HC-HN-C OHOOCCH 2HOOC5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸)甲酰胺核苷酸(SAICAR)裂解酶延胡索酸R5/PNCH 2NN CHH 2N-C O5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(AICAR)N 10-COH-FH 4FH 4 转甲酰基酶K +R5/PNCOHC-NHNCH H 2N-C O 5-甲酰胺咪唑-4-氨基甲酰核苷酸(FAICAR) P O-CH 2HOH H NHOHOHNN NO次黄嘌呤核苷酸(IMP)环水解酶H 2O（2）AMP和GMP的生成①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脱氢酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶嘌呤核苷酸从头合成特点：嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。
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第十章核苷酸代谢习题
一、选择题
1.下列既参与嘌呤核苷酸合成又参与嘧啶核苷酸合成的物质（）
A.谷氨酰胺和天冬氨酸
B.谷氨酸和甘氨酸
C. 丙氨酸和谷氨酸
D.天冬酰胺和甘氨酸
2. 下列参与核苷酸重建最重要的酶（）
A.腺苷激酶
B.尿苷-腺苷激酶
C. 腺嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶
D.脱氧胞苷激酶
3.人体内嘌呤化合物分解代谢的最终产物（）
A.6-巯基嘌呤
B.6-氨基嘌呤
C.2-氨基-6-羟基嘌呤
D.黄嘌呤氧化酶催化黄嘌呤氧化的产物尿酸
二、填空题
1.嘌呤和嘧啶核苷酸从头合成均需要原料有__________、___________、____________和谷氨酰胺。
2.嘌呤核苷酸从头合成的第一个核苷酸产物是_________。
3.催化IMP转变为AMP的酶有___________。
4.催化IMP转变为GMP的酶有___________。
5. 嘌呤核苷酸从头合成途径是在___________基础上装配碱基，首先合成的核苷酸是___________，然后才能分别合成AMP和GMP。
6.人类嘌呤化合物分解代谢的最终产物是_________,痛风病人尿酸含
量升高，可用_________阻断尿酸的生物进行治疗。
7.催化鸟嘌呤重建核苷酸的酶是_________,此反应还需要________参加。
8.嘧啶核苷酸从头合成所需要的原料有_________、_________、
__________和CO2。
9.嘧啶核苷酸从头合成第一个合成的核苷酸是_________，然后脱羧生成_________。
10.CTP是由________转变而来，dTMP是由_______转变而来。
11.催化UDP转变为dUDP的酶是_________,此酶需要________和__________为辅因子。
12.催化氧化型硫氧化还原蛋白还原的酶是_________。
13.催化dUMP转变为dTMP 的酶是__________,此酶的辅酶是_______,它转运__________给dUMP生成dTMP。
14.N5，N10-亚甲基四氢叶酸参与dTMP合成后生成__________,需经___________酶催化转变为FH4，抑制此酶的常用免疫抑制剂是__________。
(五)问答题
二、参考答案
（一）选择题
AED
（二）填空题
1.CO2；天冬氨酸；磷酸核糖焦磷酸（PRPP）
2.次黄嘌呤核苷酸
3.腺苷酸琥珀酸合成酶；腺苷酸琥珀酸裂解酶
4.IMP脱氢酶；鸟苷酸合成酶
5.PRPP；IMP
6.尿酸；别嘌呤醇
7.次黄嘌呤（鸟嘌呤）磷酸核糖转移酶；次黄嘌呤（鸟嘌呤）与5-
磷酸核糖焦磷酸（PRPP）
8.谷氨酰胺；天冬氨酸；磷酸核糖焦磷酸（PRPP）
9.乳清酸核苷酸；UMP
10.UTP；dUMP
11.核糖核苷酸还原酶；硫氧化还原蛋白；NADPH
12.硫氧化还原蛋白还原酶；NADPH
13.dTMP合成酶；四氢叶酸（FH4）；亚甲基
14.二氢叶酸；二氢叶酸还原酶；氨甲喋呤。