嘧啶核苷酸代谢
核苷酸代谢—核苷酸的合成代谢(生物化学课件)
项目一 、二 核苷酸的合成与分解代谢 3、从头合成过程
（ 1 ） IMP的合成 （ 2 ） AMP和GMP的生成 （ 3 ） ATP和GTP的生成
项目一 、二 核苷酸的合成与分解代谢
PP-1-R-5-P
尿苷酸激酶
UDP
ATP ADP
二磷酸核苷激酶
ATP
ADP
UTP
CTP合成酶
谷氨酰胺 ATP
谷氨酸 ADP+Pi
项目一 核苷酸的合成代谢 （ 3）dTMP或TMP的生成
脱氧核苷酸还原酶
UDP
dUDP
CTP CDP dCDP dCMP
TMP合酶
N5, N10-甲烯FH4
FH2
dUMP
FH2还原酶 FH4 NADP+ NADPH+H+
项目一 、二 核苷酸的合成与分解代谢 （ 2 ）胞嘧啶核苷酸的合成
尿苷酸激酶
UDP
ATP ADP
二磷酸核苷激酶
ATP
ADP
UTP
CTP合成酶
谷氨酰胺 ATP
谷氨酸 ADP+Pi
项目一 、二 核苷酸的合成与分解代谢 （ 3）dTMP或TMP的生成
脱氧核苷酸还原酶
UDP
dUDP
CTP CDP dCDP dCMP
腺苷激酶
激酶
AMP
ADP
ATP ADP
ATP ADP鸟苷激酶来自激酶GMPGDP
ATP ADP
ATP ADP
ATP GTP
项目一 、二 核苷酸的合成与分解代谢
头顶二氧碳； 2、
执业医师最新全考点解析系列生物化学部分第八节——核苷酸代谢
第八单元核苷酸代谢本章考点：1.核苷酸代谢（1）两条嘌呤核苷酸合成途径的原料（2）嘌呤核苷酸的分解代谢产物（3）两条嘧啶核苷酸合成途径的原料（4）嘧啶核苷酸的分解代谢产物2.核苷酸代谢的调节（1）核苷酸合成途径的主要调节酶（2）抗核苷酸代谢药物的生化机制第一节核苷酸代谢核苷酸分为嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸，核苷酸代谢包括合成代谢与分解代谢一、嘌呤核苷酸的代谢（一）合成代谢1.嘌呤核苷酸从头合成的主要途径（1）合成部位：主要是肝，其次是小肠和胸腺。
（2）原料：磷酸核糖、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、C02及一碳单位。
（3）关键酶：PRPP合成酶PRPP酰胺转移酶。
2.补救合成：（1）部位：脑、骨髓。
（2）原料：磷酸核糖、嘌呤碱或嘌呤核苷。
（3）关键酶：腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）、次黄瞟呤鸟瞟呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）。
（二）分解代谢1.最终产物：尿酸尿酸产生过多可导致痛风痛风的机制：尿酸生成过量或尿酸排出过少。
2.代谢抑制剂：别嘌呤醇。
临床中常用别嘌呤醇治疗痛风，机制为别嘌呤醇是次黄嘌呤类似物，能竞争性抑制黄嘌呤氧化酶，从而抑制尿酸的生成。
二、嘧啶核苷酸的代谢（一）合成代谢1.从头合成（1）原料：磷酸核糖、天冬氨酸、谷氨酰胺、C02。
（2）关键酶：PRPP合成酶、氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ(CPS Ⅱ，位于细胞液中)。
2.补救合成关键酶：嘧啶磷酸核糖转移酶。
（二）分解代谢最终产物：β-丙氨酸、C02、NH3、β-氨基异丁酸。
第二节核苷酸代谢的调节机体对核苷酸合成的速度进行着精确的调节，一方面满足合成核酸对核苷酸的需要，同时又不会“供过于求”以节省营养物及能量的消耗。
一、嘌呤核苷酸的调控1.PRPP合成酶与酰胺转移酶可被产物IMP、AMP、GMP等抑制；2.PRPP增多可促进酰胺转移酶活性；3.过量的AMP抑制腺苷酸代琥珀酸合成酶，抑制AMP合成，过量的GMP抑制IMP 脱氢酶，抑制GMP合成；4.交叉调节：ATP可促进GMP合成，GTP可促进AMP合成。
基础生物化学 第十二章(1-3节)-核酸的合成与分解
＋ H2 O
尿囊素
尿囊酸酶
＋ H2 O
尿囊酸 4NH3
2CO2
尿酶
＋2H2O
尿素
乙醛酸
二、嘧啶核苷酸的代谢1
1，尿嘧啶与胸腺嘧啶在哺乳动物体内分解时，先
还原成对应的二氢衍生物。
2，破开环状结构分别产生β-丙氨酸及β-氨基异
丁酸。
3，最后成为CO2和NH3
胞嘧啶具有氨基，所以要先在胞嘧啶脱氨酶的作
通过用同位素标记的化合物实验来 确定，即用标有同位素的各种营养物喂 鸽子，然后将其排出的尿酸进行分析。
（一）嘌呤环的元素来源2（图示）
天冬氨酸
N1
6C
CO2
甲酰FH4
C2
5C
N7
甘氨酸
C8 甲酰FH4 N3
谷氨酰胺
4C
N9
谷氨酰胺
（二）合成过程（总）
从头合成嘌呤的途径已于50年代被
Greenberg等基本搞清,此途径是在核糖－ 5－磷酸的第一碳原子上逐步增加原子生 成次黄苷酸（肌苷酸） ，然后再由次黄 苷酸转变为腺苷酸和鸟苷酸。 反应分为两个阶段： 1，次黄苷酸的合成（11步反应） 2，腺苷、鸟苷的生成 （南大P480，图12－2）
途径称为补救途径。通过补救途径可以重新 利用核酸分解产生的嘌呤和嘧啶或它们的衍 生物。
从胸腺嘧啶或胸苷转变成胸苷酸的补救途径，
除真菌外，对所有细胞都是一样的，故常利 用放射性同位素标记胸腺嘧啶或胸苷参入DNA 的实验作为检查DNA合成的手段。
三、核苷酸合成的补救途径2
核苷 核糖-1-磷酸
激酶
核糖-5-磷酸
1．鸟嘌呤的分解
动物组织中广泛含有鸟嘌呤酶，可以催化 鸟嘌呤水解脱氨产生黄嘌呤，然后黄嘌呤在黄 嘌呤氧化酶的作用下氧化成尿酸。
高中生物竞赛课件：嘧啶核苷酸的合成与分解
UMP
嘧啶核苷酸的合成与分解
(三) 嘧啶核苷酸的从头合成 尿嘧啶核苷酸的合成 1、氨甲酰磷酸的生成
2ATP 2ADP+Pi
Gln + HCO3氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ
(CPS-Ⅱ )
H2N C OPO3H2 + Glu
O
氨甲酰磷酸
区别于尿素循环中的氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ (线粒体)
嘧啶核苷酸的合成与分解
(三) 嘧啶核苷酸的从头合成 尿嘧啶核苷酸的合成
胞嘧啶
转氨作用脱去氨基 ，参与有机酸代谢
β-丙氨酸
参与泛酸及 CoA的合成
嘧啶核苷酸的合成与分解
二、嘧啶核苷酸的分解代谢 胸腺嘧啶→β氨基异丁酸
胸腺嘧啶
二氢尿嘧啶 脱氢酶
二氢嘧啶酶
β-脲基异丁酸
二氢胸腺嘧啶 β-脲基丙酸酶
还原、水化、水解
TCA循环
β-氨基异丁酸
琥珀酰 CoA
甲基丙二酰半醛
氨基转移至 α-酮戊二酸
dTMP: 脱氧胸苷在胸苷激酶的催化下形成dTMP
胸苷激酶
脱氧胸苷 + ATP
dTMP +ADP
嘧啶核苷酸的合成与分解
嘧啶核苷酸生物合成的调节 细菌: ATCase是从头合成的主要调
HCO3-+Gln
节酶；ATP为激活剂; CTP为抑制剂
+2ATP
天冬氨酸转氨甲
⊕ 酰酶(ATCase)
PRPP
氨甲酰磷酸
HN C C
N
P O HC N C N CH CH2 O
OH OH
次黄嘌呤核苷酸 (I MP)
HN C C
N
P O HC N C N CH CH2 O
第二十四章 核苷酸代谢
主要干扰核苷酸合成，有以下几种类型： 主要干扰核苷酸合成，有以下几种类型： 1．氨基酸类似物： 氨基酸类似物：
尿苷酸激酶 ATP ADP 二磷酸核苷激酶 ATP ADP
UDP
UTP
CTP合成酶 合成酶 谷氨酰胺 ATP 谷氨酸 ADP+Pi
（3）dTMP或TMP的生成 ） 或 的生成
甲烯四氢叶酸为甲基供体， 甲基化而生成dTMP。 以N5,N10-甲烯四氢叶酸为甲基供体，dUMP甲基化而生成 甲烯四氢叶酸为甲基供体 甲基化而生成 。
胞嘧啶
NH3
胸腺嘧啶
尿嘧啶 二氢尿嘧啶
H2 O
β-脲基异丁酸 脲基异丁酸
H2 O
β-丙氨酸 丙氨酸
CO2 + NH3
肝
β-氨基异丁酸 氨基异丁酸
丙二酸单酰CoA 丙二酸单酰 乙酰CoA 乙酰 TAC
尿素
甲基丙二酸单酰CoA 甲基丙二酸单酰 琥珀酰CoA 琥珀酰 TAC 糖异生
第三节
核苷酸的抗代谢物
UDP CTP
脱氧核苷酸还原酶 CDP dCDP TMP合酶 合酶
N5, N10-甲烯 4 甲烯FH 甲烯 FH4
dUDP dCMP
脱氨
FH2
FH2还原酶 NADPH+H+
NADP+
dUMP
脱氧胸苷一磷酸 dTMP
嘧啶核苷酸从头合成的调节： 嘧啶核苷酸从头合成的调节：
ATP + CO2+ 谷氨酰胺
Metabolism of Pyrimidine Nucleotides
嘧啶核苷酸的结构
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
11章核苷酸代谢
二、嘧啶核苷酸的生物合成
嘧啶环原子的来源
4 3 2
NH3 CO2
C
N C
1
5
C
天冬氨酸
6
C
N
嘧啶环原子来源：NH3、CO2、Asp 特点： 先利用小分子化合物形成嘧啶环，再与核糖 磷酸（PRPP提供）结合成乳清酸，(与嘌呤核苷 合成的区别)然后生成UMP。其他嘧啶核苷酸由 尿苷酸转变而成。
此过程主要在肝细胞的胞液中进行。除了二氢乳清酸脱 氢酶位于线粒体内膜上外，其余均位于胞液中。
嘌呤的各个原子是在PRPP的C1上逐渐加上 去的（由Asp、Gln、 Gly、甲酸、CO2 提供N和 C）。
PP-1-R-5-P
5’－磷酸核糖－1’－焦磷酸
AMP ATP PRPP合成酶
（5-磷酸核糖）
R-5-P
PRPP
酰胺转移酶
谷氨酰胺
谷氨酸 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
二、嘌呤核苷酸的从头合成 嘌呤环上原子的来源
甘氨酸
天冬氨 酸
甲 酸 或甲酰基
甲 酸 谷 酰 氨 胺
嘌呤环原子来源：Asp、Gln、 Gly、甲酸、CO2 合成部位：胞液 特点： 嘌呤最初不是以游离碱基的形式合成，而 是从5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP) 开始，经一系 列酶促反应，先生成次黄嘌呤核苷酸(肌苷酸, IMP)，然后再转变为AMP和GMP。
甲酰甘氨脒核苷酸FGAM
－5′－P
磷酸核糖甲酰 甘氨脒合成酶
－5′－P
⑤甲酰甘氨脒核苷酸FGAM
5-氨基咪唑核苷酸(AIR)
－5′－P
氨基咪唑核 苷酸合成酶
－5′－P
⑥ ⑦ 5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸的生成：
生物化学核苷酸代谢试题及答案
【测试题】一、? 名词解释1．嘌呤核苷酸的补救合成2．嘧啶核苷酸的从头合成3．Lesch-Nyhan综合征4．de novo synthesis of purine nucleotide5．嘧啶核苷酸的补救合成6．核苷酸合成的抗代谢物7．feed-back regulation of nucleotide synthesis二、填空题8．嘧啶碱分解代谢的终产物是???? ??_______? ????????????。
9．体内的脱氧核糖核苷酸是由各自相应的核糖核苷酸在?????? 水平上还原而成的，??? -酶催化此反应。
10．嘌呤核苷酸从头合成的原料是???? ?????????????????及???? 等简单物质。
11．体内嘌呤核苷酸首先生成???? ，然后再转变成???? 和???? 。
12．痛风症是?????? 生成过多而引起的。
13．核苷酸抗代谢物中，常用嘌呤类似物是__? __；常用嘧啶类似物是__? ___。
14．嘌呤核苷酸从头合成的调节酶是___? ___和___? ___。
15．在嘌呤核苷酸补救合成中HGPRT催化合成的核苷酸是__? __和__? __。
16．核苷酸抗代谢物中，叶酸类似物竞争性抑制___? ___酶，从而抑制了___? ___的生成。
17．别嘌呤醇是___? ___的类似物，通过抑制___? __酶，减少尿酸的生成。
18．由dUMP生成TMP时，其甲基来源于___? __，催化脱氧胸苷转变成dTMP的酶是___ __，此酶在肿瘤组织中活性增强。
19．体内常见的两种环核苷酸是___?? ___和__? __。
20．核苷酸合成代谢调节的主要方式是__? __，其生理意义是__? __。
21．体内脱氧核苷酸是由___? __直接还原而生成，催化此反应的酶是___?? ___酶。
22．氨基蝶呤（MTX）干扰核苷酸合成是因为其结构与__? ___相似，并抑制___ __酶，进而影响一碳单位代谢。
最新生物化学及分子生物学(人卫第九版)-09核苷酸代谢讲解学习
O=C
H2O
H
O CC
C N H
O
N
N
CH
FH4
10
转甲酰基酶
K+
H2N
N10-甲酰FH4
C
C C
R-5'-P
H2N
N CH N R-5'-P
9
延胡索酸
5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸，FAICAR
5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸，AICAR
生物化学与分子生物学（第9版）
第二阶段：由IMP生成AMP和GMP
胰核酸酶
核苷酸
核苷
胰、肠核苷酸酶
磷酸
碱基
核苷酶
戊糖
生物化学与分子生物学（第9版）
三、核苷酸的代谢包括合成和分解代谢
核苷酸的合成代谢 核苷酸的分解代谢
第二节
嘌呤核苷酸的合成与分解代谢
Synthesis and Degradation of Purine Nucleotides
生物化学与分子生物学（第9版）
Asp,ATP,Mg2+
N CC H
C H2 N
R-5'-P
N
CH N R-5'-P
5-氨基咪唑核苷酸，AIR
5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸，CAIR
N-琥珀酰-5-氨基咪唑-4-甲酰胺 核苷酸，SAICAR
O
C HN
C
N
HC C CH
N H
N
R-5'-P
次黄嘌呤核苷酸, IMP
11 H2N
IMP合酶
ATP
_
_
IMP
腺苷酸代 琥珀酸
XMP
AMP ADP ATP GMP GDP GTP
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尿嘧啶
胸腺嘧啶
β -脲基丙酸 H2O H2N CH2 CH2 COOH β -丙氨酸
β -脲基异丁酸 H2O H2N CH2 CH COOH CH3 β -氨基异丁酸
CO2 + NH3
嘧啶碱主要在肝脏分解。
嘧啶分解产物－丙氨酸和－氨基异丁
酸可随尿排出或继续分解利用。
பைடு நூலகம்
嘌呤核苷酸合成的总结：
dADP
尿嘧啶 + PRPP UMP + PPi
嘧啶磷酸核糖转移酶
ATP 尿嘧啶核苷
ADP UMP
尿苷激酶
ATP 脱氧胸苷
ADP dTMP
胸苷激酶
（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物
是一些嘧啶、氨基酸或叶酸的类似物。
对代谢的影响及抗肿瘤作用类似于嘌呤 核苷酸抗代谢物。
嘧啶类似物：主要有5-氟尿嘧啶（5-FU）
FdUMP 5－FU FUTP 合成RNA 破坏RNA结构与功能 抑制dTMP合成 抑制DNA合成
氨基酸类似物：
氮杂丝氨酸能抑制CTP的生成。
叶酸类似物： 氨蝶呤、氨甲蝶呤使dUMP不能利用
一碳单位甲基化成dTMP。
核苷类似物：
阿糖胞苷等抑制CDP还原成dCDP，
而影响DNA的合成。
二、嘧啶核苷酸的分解代谢
嘧啶核苷酸 核苷酸酶 H 2O Pi 核苷
Pi
R-1-P
核 苷 磷 酸 化 酶
嘧啶碱
胞嘧啶
dATP
AMP
IMP
ADP GDP
dGDP
ATP GTP
dGTP
GMP
嘧啶核苷酸合成的总结：
dTMP
dUMP
dTDP
dUDP
dTTP
UMP
UDP
UTP
CTP
CDP
dCMP
dCDP
dCTP
复习思考题：
1. 概念：（1）从头合成途径 （2）补救合成途径 （3）核苷酸的抗代谢物 2. 试完成下列反应： （1）IMP → AMPS → AMP （2）IMP → XMP → GMP （3）UTP → CTP （4）dUMP → dTMP
O HN O N CO2 HN
O
PPi
PRPP HN
O NAD+ N H 乳清酸 COOH
脱羧酶O
N
COOH
R-5'-P 尿嘧啶核苷酸 （ UMP ）
磷酸核糖 转移酶
O
R-5'-P 乳清酸核苷酸 （ OMP ）
合成途径中的前三个酶和后两个
酶各为一个多功能酶，由此更有利于 以均匀的速度合成UMP。
CTP的合成：
是在核苷三磷酸水平上进行的
NH 2 Gl n UMP UDP UTP ATP Gl u O N N R 5' PPP C TP
CTP合成酶
dTMP的合成：
是在核苷一磷酸水平上进行的
dUDP H2O Pi dUMP O dCMP H2O NH3 N ,N -CH2-FH4 FH2 还原酶 FH4
5 10
O TMP 合成酶 HN N d R 5' P dTMP NADPH+H + CH 3
FH2
NADP +
4. 从头合成的调节：
ATP + CO2 + Gln 氨基甲酰磷酸 嘌呤核苷酸 ATP + R-5-P 嘧啶核苷酸 C TP
氨基甲酰天冬氨酸 PRPP UMP UTP
（二）嘧啶核苷酸的补救合成
（2）CTP的合成 （3）dTMP的合成
UMP的合成：
2ATP Gln + HC O32ADP+Pi 氨基甲酰磷酸 + Glu 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ (C PS-II)
氨基甲酰磷酸合成酶I、II的区别
CPSⅠ 分布 氮源 线粒体（肝脏) NH3 CPSⅡ 胞液(所有细胞) Gln
别构激活剂
反馈抑制剂 功能
3. AMP C6、GMP C2及CTP C4的氨基和
dTMP C5的甲基供体各是什么？
4. 试从合成原料及合成程序方面比较嘌呤
核苷酸与嘧啶核苷酸从头合成的异同点。 5. 试述PRPP在核苷酸代谢中的重要性。
6. 氨甲酰磷酸合成酶（CPS）Ⅰ和Ⅱ有何 区别？
7. 脱氧胸腺嘧啶核苷酸、脱氧核糖核苷酸 和胞嘧啶核苷酸各在几磷酸水平上合成 的？ 8. 嘌呤碱、尿嘧啶、胞嘧啶及胸腺嘧啶的 代谢终产物各是什么？
一、嘧啶核苷酸的合成代谢
（一）嘧啶核苷酸的从头合成
1. 嘧啶碱合成的元素来源
C Gl n C O2 N3 C2
4 5C
As p
1 6C
N
2. 合成部位：主要在肝细胞胞液中进行
3. 合成特点：
（1）先合成嘧啶环，再与PRPP连接； （2）先合成UMP，再转变成其他嘧啶核苷 酸。
4. 合成过程：
（1）UMP的合成
N-乙酰谷氨酸
无 尿素合成
无
UMP(哺乳类动物) 嘧啶合成
O HO C 天冬氨酸 NH2 C O O P 氨基甲酰磷酸 H2N
CH2 CH COOH Pi
O
O
天冬氨酸氨基 甲酰基转移酶
H2O HO C C CH HN CH2 2 NH2 C CH C CH 二氢乳清酸酶 O N O N COOH COOH H H 氨甲酰天冬氨酸 脱氢酶 二氢乳清酸 NADH+H+