第08章核苷酸改

•Synthetic process:
1. The synthesis of UMP
谷氨酰胺 Gln + HCO3-
Carbamoyl phosphate II 氨基甲酰磷酸合成酶II
2ATP 2ADP+Pi
Glu + Carbamoyl phosphate
谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸
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•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
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•Element origin:
Carbamoyl phosphate
氨基甲酰磷酸
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aspartate
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尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)
AMP
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第一节 嘌呤核苷酸的代谢
Metabolism of Purine Nucleotides
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The structure of purine
AMP
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GMP
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)
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（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。
•合成部位：
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。
二、Catabolism of pyrimidine nucleotides
Ribonucleotidase Pyrimidine nucleotide 核苷酸酶
Nucleotides
PPi
核苷磷酸化酶
Nucleoside
1-ribose
phosphor
phosphate
Pyrimidine base
第八章
核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
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Introduction
Digestion & Absorption of Nucleic Acids
Proteins
Dietary nucleoproteins
Nuclease in stomach acid
RNA and DNA）
氨基甲酰磷酸合成酶 I、II 的区别
-I
分布 氮源
肝细胞线粒体中 氨
变构激活剂 N-乙酰谷氨酸
功能
尿素合成
CPS-II
胞液（所有细胞） 谷氨酰胺 无 嘧啶 合成
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UMP kinase 尿苷酸激酶 ATP ADP
UDP
UDP kinase 二磷酸核苷激酶
ATP
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二、嘧啶核苷酸的分解代谢
核苷酸酶
嘧啶核苷酸
核苷
PPi
1-磷酸核糖
核苷磷酸化酶
嘧啶碱
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胞嘧啶 cytosine NH3
尿嘧啶 uricil
二氢尿嘧啶 Dihydrouracil H2O
胸腺嘧啶 thymine
β- ureidoisobutyric acid β-脲基异丁酸
氮杂丝氨酸
PPi PRPP
GMP
鸟嘌呤(G)
6-MP
Nuclease
Nucleotides
Nucleosides
Pi
Nucleoside phosphorylase
Ribose -1-phosphates Bases
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AMP GMP
IMP 黄嘌呤氧化酶
（次黄嘌呤）
XMP
（黄嘌呤） 鸟嘌呤 鸟嘌呤酶
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•从头合成的调节
调节方式：反馈调节和交叉调节
Feed-back and_cro_ss regulation _ +
+
R-5-P PRPP合成酶
酰胺转移酶
PRPP
_PRA
ATP
_
腺苷酸代 琥珀酸
AMP ADP ATP
IMP
XMP GMP GDP GTP
_
腺苷酸代
AMP
IMP
琥珀酸
GTP
ATP ADP
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•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。
Save energy and amino acids The salvage pathway is the only purine
synthetic pathway which can be use in brain and bone marrow.
H2O
β-丙氨酸
CO2 + NH3
β-氨基异丁酸
丙二酸单酰CoA 乙酰CoA Actyl CoA
肝
尿素 urea
甲基丙二酸单酰CoA 琥珀酰CoA
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TAC
TAC
糖异生 glyconeogenesis
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核糖核苷酸还原酶，Mg2+
NDP
dNDP
二磷酸核糖核苷
二磷酸脱氧核苷
还原型硫氧化 还原蛋白-(SH)2
氧化型硫氧 化还原蛋白
S
S
NADP+ 硫氧化还原蛋白还原酶 NADPH + H+ （FAD）
激酶 dNDP + ATP
dNTP + ADP
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（五） 嘌呤核苷酸的抗代谢物
• 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。
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（三）嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
腺苷酸代 琥珀酸
adenylosuccinate
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NH3
IMP
GMP XMP
（四） 脱氧核糖核苷酸的生成
Ribonuclotide reductase
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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脱氧核苷酸的生成
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The structure of pyrimidines
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一、Pyrimidine Nucleotide Biosynthesis
De novo synthesis pathway Salvage synthesis pathway
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（一）嘧啶核苷酸的从头合成
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 8-氮杂鸟嘌呤等
氨甲蝶呤（ MTX）等
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• 6-巯基嘌呤的结构
次黄嘌呤 (IMP)
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6-巯基嘌呤 (6-MP)
= =
= =
PRPP
谷氨酰胺 （Gln）
=
6-MP
PRA 氮杂丝氨酸
6-MP
Pancreatic Nuclease
Polynucleotides
Phosphodiesterases, nucleotidases
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Nucleosides Bases
Phosphates
phosphorylases
Pentose
•核苷酸的生物功用
作为核酸合成的原料 To provide materials for DNA, RNA synthesis 体内能量的利用形式 To provide energy that drive most of our biochemical reactions 参与代谢和生理调节 Metabolic regulation 组成辅酶 To constitute coenzymes 活化中间代谢物 Active metabolic intermediates
+
XMP _ATP
+GMP
ADP GDP
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。
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•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)
Pyrimidine + PRPP Uridine + ATP
Thymidine + ATP
PPRT
Uridine kinase TK
Pyrimidine nucleotide + PPi
UMP +ADP
TMP +ADP
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（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物
• 嘧啶类似物
Pyromidine analogs
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•The process of nucleotide
adenine + PRPP APRT AMP + PPi hypoxanthine + PRPP HGPRT IMP + PPi