医学生物化学(正常人体学)核苷酸
核苷酸及脱氧核苷酸
核苷酸及脱氧核苷酸
核酸是构成生命的基本分子之一，它们包括DNA（脱氧核酸）
和RNA（核糖核酸）。
这些分子由核苷酸组成，而核苷酸又由糖、
碱基和磷酸组成。
脱氧核苷酸是DNA的组成部分，它包括脱氧核糖、碱基和磷酸。
DNA是生物体内遗传信息的载体，它通过碱基配对的方式，以一种
非常特殊的方式编码着生物体的遗传信息。
脱氧核苷酸的排列顺序
决定了DNA中的基因序列，进而决定了生物体的遗传特征。
核苷酸是RNA的组成部分，它包括核糖、碱基和磷酸。
RNA在
细胞内起着多种重要的功能，包括基因的转录和翻译，以及一些酶
的催化作用。
相比于DNA，RNA具有更多的功能，包括mRNA、tRNA
和rRNA等多种类型，它们在细胞内协同工作，完成了生物体内的遗
传信息传递和蛋白质合成等重要生物学过程。
总的来说，核苷酸及脱氧核苷酸是生命的基础，它们以其特殊
的结构和功能，构成了生物体内遗传信息的基础，为生物体的生长、发育和遗传变异提供了重要的物质基础。
对核苷酸及脱氧核苷酸的
研究，不仅有助于我们更深入地理解生命的奥秘，也为医学、生物工程等领域的发展提供了重要的理论和实践基础。
生物化学第四节 核苷酸
在多聚核苷酸（DNA或RNA）链中，由于构成核苷酸单元 在多聚核苷酸（DNA或RNA）链中， 的戊糖和磷酸基是相同的， 的戊糖和磷酸基是相同的，体现核苷酸差别的实际上只 是它所带的碱基，所以多聚核苷酸链结构也可表示为： 是它所带的碱基，所以多聚核苷酸链结构也可表示为：
A 3' P 5' P 5' C 3' P 5' G 3' P 5' T 3' P
O HO P OH2C OH OH OH 核 核 核磷 磷 O B O HO P OH2C OH OH 脱脱 核核 核磷 磷 O B
B=磷腺腺，鸟腺腺，胞胞吡，尿胞吡尿尿磷尿吡 磷
1．核苷酸
(5)修饰成分 (5)修饰成分
核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。 核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。 稀有碱基的种类很多， 稀有碱基的种类很多，大部分是上述碱 基的甲基化产物。 基的甲基化产物。
NH2 N O O
-
N N N + O H H OH
-
O P O
-
P O
-
OCH2 H H
O
DCC OH 吡吡
ADP
ATP 三磷磷磷磷
OH
DCC(N,N-二二二二二二二二) 二磷磷磷磷
5'-磷磷磷磷 (5'-AMP)
(2)GTP (鸟嘌呤核糖核苷三磷酸) (鸟嘌呤核糖核苷三磷酸 鸟嘌呤核糖核苷三磷酸)
第四节 核苷酸
一 核苷酸的结构
1．核苷酸
（1）组成核酸的碱基 腺嘌呤Adenine 腺嘌呤
N NH2
N
N H
N
1．核苷酸
（1）组成核酸的碱基 鸟嘌呤guanine 鸟嘌呤
生物化学第九章-核苷酸代谢
第九章核苷酸代谢一、核苷酸类物质的生理功用：核苷酸类物质在人体内的生理功用主要有：①作为合成核酸的原料：如用ATP，GTP，CTP，UTP合成RNA，用dA TP，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。
④参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。
⑤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。
二、嘌呤核苷酸的合成代谢：1．从头合成途径：利用一些简单的前体物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳单位及CO2等，逐步合成嘌呤核苷酸的过程称为从头合成途径。
这一途径主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺。
嘌呤环中各原子分别来自下列前体物质：Asp → N1；N10-CHO FH4 → C2 ；Gln → N3和N9 ；CO2 → C6 ；N5,N10=CH-FH4 → C8 ；Gly → C4 、C5 和N7。
合成过程可分为三个阶段：⑴次黄嘌呤核苷酸的合成：在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗ATP，由5'-磷酸核糖合成PRPP(1'-焦磷酸-5'-磷酸核糖)。
然后再经过大约10步反应，合成第一个嘌呤核苷酸——次黄苷酸（IMP）。
⑵腺苷酸及鸟苷酸的合成：IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后裂解产生AMP；IMP也可在IMP脱氢酶的催化下，以NAD+为受氢体，脱氢氧化为黄苷酸（XMP），后者再在鸟苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMP）。
⑶三磷酸嘌呤核苷的合成：AMP/GMP被进一步磷酸化，最后生成A TP/GTP，作为合成RNA的原料。
ADP/GDP则可在核糖核苷酸还原酶的催化下，脱氧生成dADP/dGDP，然后再磷酸化为dATP/dGTP，作为合成DNA的原料。
核苷酸代谢生物化学
核苷一磷酸的分解
核苷一磷酸在磷酸酶的作用下，将其中的特殊化学键转移给特殊化学物质，生成 相应的单糖和磷酸。
单糖进一步发生代谢，而磷酸则参与其他生化反应。
核苷二磷酸的分解
核苷二磷酸在磷酸酶的作用下，将其中的特殊化学键转移给特殊化学物质，生成相应的单糖和磷酸。
单糖进一步发生代谢，而磷酸则参与其他生化反应。
04
核苷酸代谢的调控
酶的调节
01
酶的激活与抑制
酶的活性可以通过共价修饰（如磷酸化、去磷酸化）、变构效应、与配
体的结合等方式进行激活或抑制，从而调节核苷酸代谢的速度和方向。
Hale Waihona Puke 02酶的浓度调节酶的合成和降解可以调节其在细胞内的浓度，进而影响核苷酸代谢的速
率。
核苷酸的分解代谢
嘌呤核苷酸的分解
嘌呤核苷酸首先在核苷酸酶的作用下 ，将其中的特殊化学键转移给特殊化 学物质，生成相应的嘌呤衍生物和磷 酸核糖。
嘌呤衍生物进一步分解为尿酸，而磷 酸核糖则进一步发生代谢。
嘧啶核苷酸的分解
嘧啶核苷酸在核苷酸酶的作用下，将 其中的特殊化学键转移给特殊化学物 质，生成相应的嘧啶衍生物和磷酸核 糖。
合成过程包括脱氧、磷酸化等步骤，最终 形成脱氧核苷酸。
脱氧核苷酸是DNA的重要组成部分，对 维持生物体的遗传信息具有重要意义。
核苷三磷酸的合成
核苷三磷酸是由核苷二磷酸在激酶催化下 合成的。
合成过程需要消耗能量，如ATP等。
核苷三磷酸是RNA的重要组成部分，对 维持生物体的正常代谢具有重要意义。
03
细胞信号转导的调节
信号转导蛋白
细胞内的信号转导蛋白可以感知 核苷酸代谢产物的浓度，进而调 节核苷酸代谢酶的活性。
第08章核苷酸讲义PPT课件
IMP
XMP GMP GDP GTP
_
腺苷酸代
AMP
IMP
琥珀酸
GTP
+
XMP _ATP
+GMP
ADP GDP
ATP GTP
目录
（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径
•定义
利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过 简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为 补救合成（或重新利用）途径。
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19 目 录
•参与补救合成的酶
嘌呤类似物 氨基酸类似物 叶酸类似物
6-巯基嘌呤
氮杂丝氨酸等 氨蝶呤
6-巯基鸟嘌呤
氨甲蝶呤等
8-氮杂鸟嘌呤等
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26 目 录
• 6-巯基嘌呤的结构
次黄嘌呤 (H)
6-巯基嘌呤 (6-MP)
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27 目 录
= =
= =
PRPP
谷氨酰胺 （Gln）
=
6-MP
PRA 氮杂丝氨酸
6-MP
PRPP PPi
体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能 进行补救合成。
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22 目 录
（三）嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
腺苷酸代 琥珀酸
NH3
IMP
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GMP XMP
23 目 录
（四） 脱氧核糖核苷酸的生成
在核苷二磷酸水平上进行 （N代表A、G、U、C等碱基）
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24 目 录
脱氧核苷酸的生成
核糖核苷酸还原酶，Mg2+
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3 目录
尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)
AMP
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4 目录
第一节
医学课件生物化学_核苷酸代谢
二、
核苷酸代谢
核苷酸代谢
核苷酸合成代谢
核苷酸分解代谢
嘌呤核苷酸 合成代谢
嘧啶核苷酸 合成代谢
嘌呤核苷酸 分解代谢
嘧啶核苷酸 分解代谢
从头合成途径 补救合成途径
核苷酸的两种合成途径
从头合成途径：指机体利用小分子化合物及一 碳单位等物质，经一系列酶促反应合成核苷酸 的过程。 补救合成途径：指机体利用碱基或核苷合成核 苷酸的过程。
• 遗传方式：X连锁隐性遗传。 • 缺乏的酶：次黄嘌呤鸟嘌呤 磷酸核糖基转移酶（HGPRT） • 基因定位：Xq26-q27。 • 临床表现：高尿酸血症和高 尿酸尿症，痛风性 • 关节炎，智力迟钝，大脑瘫 痪，舞蹈样动作， • 自残行为
3.嘌呤核苷酸的分解
人及灵长类体内嘌呤核苷酸分解代谢的终产物是尿酸
1.嘌呤核苷酸从头合成途径
合成要点：
1. 合成原料：谷氨酰胺、甘氨酸、CO2、天冬氨酸、一碳 单位和5'-磷酸核糖 2. 合成的组织器官：肝（主要）、小肠和胸腺 3. 合成的细胞内部位：细胞液 4. 关键反应的酶： 磷酸核糖焦磷酸激酶和酰胺转移酶 5. 首先合成次黄嘌呤核苷酸（IMP），是在5'-磷酸核糖-1焦磷酸的基础上逐步合成的
第九章 核苷酸代谢
（Nucleotide Metabilism）
第一节 核苷酸的功能
核酸合成的原料 体内能量利用形式 生理调节物质 辅酶的组分 辅因子合成的前体物 提供磷酸基 形成代谢的活性中间物 DNA合成的原料（dATP、dGTP、dCTP、dTTP） RNA合成的原料（ATP、GTP、CTP、UTP） ATP是细胞主要能量形式 AMP、ADP和ATP等是酶的变构效应剂 cAMP和cGMP是信号转导的第二信使。 NAD+、NADP+、FAD和SHCoA都含有AMP GTP是四氢生物蝶呤合成的前体物 ATP UDP-葡糖、GDP-甘露糖等参与糖复合物合成等 CDP-胆碱、CDP-乙醇胺、CDP-二酰甘油等参与磷 脂合成 SAM是活性甲基供体 PAPS是活性硫酸供体
生物化学论文核苷酸
生物化学论文——核苷酸核苷酸：一类由嘌呤碱或嘧啶碱、核糖或脱氧核糖以及磷酸三种物质组成的化合物。
又称核甙酸。
戊糖与有机碱合成核苷,核苷与磷酸合成核苷酸,4种核苷酸组成核酸。
核苷酸主要参与构成核酸，许多单核苷酸也具有多种重要的生物学功能,如与能量代谢有关的三磷酸腺苷（ATP）、脱氢辅酶等。
核苷酸类化合物具有重要的生物学功能，它们参与了生物体内几乎所有。
生物化学反应过程。
现概括为以下五个方面：①核苷酸是合成生物大分子核糖核酸(RNA)及脱氧核糖核酸(DNA)的前身物，RNA中主要有四种类型的核苷酸：AMP、GMP、CMP和UMP，这四种类型的核苷酸从头合成前身物是磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质。
DNA中主要有四种类型脱氧核苷酸：dAMP、dGMP、dCMP和dTMP，它们是由各自相应的核碳核苷酸在二磷酸水平上还原而[1]成的。
②三磷酸腺苷(ATP)在细胞能量代谢上起着极其重要的作用。
物质在氧化时产生的能量一部分贮存在ATP.分子的高能磷酸键中。
ATP分子分解放能的反应可以与各种需要能量做功的生物学反应互相配合，发挥各种生理功能，如物质的合成代谢、肌肉的收缩、吸收及分泌、体温维持以及生物电活动等。
因此可以认为ATP是能量代谢转化的中心。
③ATP还可将高能磷酸键转移给UDP、CDP及GDP生成UTP 、CTP 及GTP。
它们在有些合成代谢中也是能量的直接来源。
而且在某些合成反应中，有些核苷酸衍生物还是活化的中间代谢物。
例如,UTP参与糖原合成作用以供给能量，并且UDP还有携带转运葡萄糖的作用。
④腺苷酸还是几种重要辅酶，如辅酶Ⅰ（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，（NAD+）、辅酶Ⅱ（磷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，NADP+）、黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)及辅酶A（CoA）的组成成分。
NAD+及FAD是生物氧化体系的重要组成成分，在传递氢原子或电子中有着重要作用。
CoA作为有些酶的辅酶成分,参与糖有氧氧化及脂肪酸氧化作用。
2024版《生物化学》课件第八章核苷酸
《生物化学》课件第八章核苷酸目录•核苷酸概述与结构•核酸的理化性质与合成•DNA复制与修复机制•RNA转录后加工与修饰•核酸降解与代谢途径•核苷酸在生物技术应用中的研究进展01核苷酸概述与结构核苷酸定义及作用01核苷酸是核酸的基本组成单位，由磷酸、五碳糖和含氮碱基三部分组成。
02在生物体内，核苷酸具有多种生物学功能，如作为遗传信息的携带者、参与蛋白质合成、作为能量储存和转移分子等。
结构组成与分类核苷酸的结构包括磷酸基团、五碳糖和含氮碱基。
其中，五碳糖包括核糖和脱氧核糖两种，含氮碱基包括嘌呤和嘧啶两类。
根据五碳糖的不同，核苷酸可分为核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸两类。
根据含氮碱基的不同，核苷酸又可分为腺嘌呤核苷酸、鸟嘌呤核苷酸、胞嘧啶核苷酸和尿嘧啶核苷酸等。
核苷酸通过不同的排列组合方式，构成了生物体的遗传物质DNA 和RNA ，从而实现了遗传信息的传递和表达。
遗传信息的携带者在蛋白质合成过程中，mRNA 作为模板指导氨基酸的排列顺序，tRNA 则携带特定的氨基酸到核糖体上进行合成。
参与蛋白质合成ATP 是生物体内最重要的能量储存和转移分子，通过水解或合成反应释放或储存能量，从而维持生物体的正常生理功能。
能量储存和转移分子环核苷酸如cAMP 和cGMP 等作为第二信使参与细胞信号传导过程，调节细胞的代谢、生长和分化等。
细胞信号传导生物学意义及功能02核酸的理化性质与合成溶解性核酸可溶于水，微溶于乙醇，不溶于有机溶剂。
紫外吸收核酸在240-290nm波长范围内有强烈的紫外吸收，其最大吸收值在260nm附近。
变性、复性与杂交核酸在加热、极端pH、有机溶剂等条件下可发生变性，解离成单链；去除变性条件后，互补单链可重新结合，称为复性；不同来源的核酸单链只要序列互补也可复性，称为杂交。
酸碱性核酸在酸碱环境下可发生水解，生成磷酸、戊糖和含氮碱基。
核酸的理化性质核酸的合成途径DNA的生物合成包括DNA的复制和逆转录过程，其中DNA复制是以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，逆转录则是以RNA为模板合成cDNA的过程。
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肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官， 其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行此 合成途径。
•嘌呤环合成的元素来源
CO2
甘氨酸
天冬氨酸
甲酰基 （一碳单位）
甲酰基 （一碳单位）
谷氨酰胺 （酰胺基）
•过程 1. IMP的合成 2. AMP和GMP的生成
PP-1-R-5-P
AMP ATP
R-5-P
（磷酸核糖焦磷酸） PRPP合成酶 （5-磷酸核糖）
谷氨酰胺
酰胺转移酶 谷氨酸
H2N-1-R-5´-P
（5´-磷酸核糖胺）
IMP
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
AMP
GMP
1. IMP的合成过程
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
* HGPRT 缺 乏 ----- 自 毁 容 貌 症 （ Lesch Nyhan综合症）
(三)影响嘌呤核苷酸合成的因素
1、能量供应的影响 2、反馈调节作用
酰胺转移酶 3、补救合成与从头合成的相互影响 4、抗代谢物的影响
嘌呤核苷酸合成的抗代谢物
• 嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或 叶酸等的类似物。竞争性抑制。
第五节
核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
•核苷酸的生物功用
酯
键
糖
苷
键
单核苷酸
作为核酸合成的原料 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
概述
核酸的消化与吸收
食物核蛋白
胃酸
蛋白质
核酸（RNA及DNA）
胰核酸酶
核苷酸
核苷
胰、肠核苷酸酶
dUMP+ATP
dUDP
dUTP
dUMP
dCMP
TMP合酶
N5, N10-亚甲基FH4
FH2
dUMP
FH2还原酶 FH4 NADP+ NADPH+H+
脱氧胸苷一磷酸 TMP
（三）dNTP 的生成
DNA合成的底物为四种dNTP，一磷酸或二磷酸脱氧 核苷可由激酶的催化和ATP供能而形成三磷酸脱氧 核苷。
尿嘧啶核苷 + ATP 尿苷激酶
UMP +ADP
（三）影响嘧啶核苷酸生物合成的因素
1、UTP的反馈作用 2、嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸合成的协调影响
三、脱氧核苷酸的合成代谢
（一） 二磷酸脱氧核糖核苷酸的生成
在核苷二磷酸水平上进行 （N代表A、G、U、C等碱基）
（二） 脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成
dUDP+ADP
•合成过程
腺嘌呤 + PRPP APRT AMP + PPi 次黄嘌呤 + PRPP HGPRT IMP + PPi
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi
腺嘌呤核苷
腺苷激酶
AMP
ATP ADP
•补救合成的生理意义
补救合成节省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。
黄嘌呤 氧化酶
嘌呤碱的最终 代谢产物
嘌呤核苷酸的分解代谢详图
与核苷酸分解代谢有关的遗传病
腺苷脱氨酶（adenosine deaminase,ADA）基因缺陷 是一种常染色体隐性遗传病，当ADA基因缺陷时，可 导致细胞免疫和体液免疫反应均下降，甚至死亡，即 严重联合免疫缺陷症（severe combined immunodeficiency, SCID）。ADA基因突变引起的 SCID是第一个进行基因治疗的病种
磷酸
核苷酶
碱基
戊糖
再利用
分解
重新利用
一、嘌呤核苷酸的合成代谢
从头合成途径 (de novo synthesis pathway)
补救合成途径 (salvage synthesis pathway)
（一） 嘌呤核苷酸的从头合成
•定义
嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸 核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物 质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核 苷酸的途径。
• 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。 • 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(GTP)。
嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
腺苷酸代 琥珀酸
NH3
IMP
GMP XMP
激酶
AMP
激酶
ADP
ATP ADP
ATP ADP
GMP
激酶
激酶
• 6-巯基嘌呤的结构
次黄嘌呤苷酸的合成代谢
从头合成途径 补救合成途径
嘧啶核苷酸的结构
（一） 嘧啶核苷酸的从头合成
•定义
嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核 糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物 质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶 核苷酸的途径。
•合成部位
主要是肝细胞胞液
•嘧啶合成的元素来源
氨基甲 酰磷酸
天冬氨酸
• 合成过程 1. 尿嘧啶核苷酸的合成
谷氨酰胺 + HCO3-
氨基甲酰磷 酸合成酶II
2ATP 2ADP+Pi
谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸
氨基甲酰磷酸合成酶 I、II 的区别
CPS-I
分布 氮源 别构激活剂 功能
肝细胞线粒体中 氨
激酶
dNMP
激酶
dNDP
AT P
ADP
AT P
ADP
dNTP
（四） 嘧啶核苷酸的抗代谢物
• 嘧啶类似物
胸腺嘧啶(T)
5-氟尿嘧啶(5-FU)
四、核苷酸的分解代谢
核苷酸酶
核苷酸
核苷
Pi
核苷磷酸化酶
1-磷酸核糖 碱基
（一）嘌呤核苷酸的分解代谢
AMP GMP
H 黄嘌呤氧化酶
（次黄嘌呤）
X
G
（黄嘌呤）
N-乙酰谷氨酸 尿素合成
CPS-II
胞液（所有细胞） 谷氨酰胺 无 嘧啶 合成
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
（二） 嘧啶核苷酸的补救合成
嘧啶磷酸核糖转移酶
嘧啶 + PRPP
一磷酸嘧啶核苷 + PPi
GDP
ATP ADP
ATP ADP
ATP GTP
(二) 嘌呤核苷酸的补救合成途径
•定义
利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过 简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为 补救合成（或重新利用）途径。
•参与补救合成的酶
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(hypoxanthineguanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) 腺苷激酶(adenosine kinase)