生物化学及分子生物学(人卫第九版)-09核苷酸代谢ppt课件
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生物化学及分子生物学人卫第九版组学与系统生物学ppt课件
t NHGRI于2003年9月启动了DNA元件百科全书（ENCyclopedia Of DNA Elements，ENCODE）计划；该计划旨在解析人类基因组中的所有功能性元 件，内容包括编码基因、非编码基因、调控区域、染色体结构维持和调节染色 体复制动力的DNA元件等 。
（一） ENCODE 是HGP的延续与深入
了解 糖组学、脂组学的研究内容；系统生物医学在现代医学研究 中的应用
第一节
基因组学
基因组学是阐明整个基因组的结构、结构与功能的关系 以及基因之间相互作用的科学
t 结构基因组学（structural genomics） t 比较基因组学（comparative genomics） t 功能基因组学（functional genomics）
t 研究内容
? 种间比较基因组学阐明物种间基因组结构的异同 ? 种内比较基因组学阐明群体内基因组结构的变异和多态性
三、功能基因组学系统探讨基因的活动规律
? 基因组的表达 ? 基因组功能注释 ? 基因组表达调控网络及机制
EJIFCC. 2008; 19(1): 22–30.
四、ENCODE识别人类基因组所有功能元件
ENCODE的研究内容与策略
基因图谱中的序列标签位点（STS）和表达 序列标签（EST）分布示意
（三）通过 BAC克隆系、比较基因组学鉴别基因组的相似性和差异性
t 比较基因组学是在基因组序列的基础上，通过与已知生物基因组的比较， 鉴别基因组的相似性和差异性，一方面可为阐明物种进化关系提供依据， 另一方面可根据基因的同源性预测相DNA图或表达图（expression map），是一种以 表达序列标签（expressed sequence tag，EST）为标记，根据转 录顺序的位置和距离绘制的分子遗DNA的5'-或3'-末端序列，每个EST长度一般在300~500bp之间就 可以包含已表达的该基因的信息。
（一） ENCODE 是HGP的延续与深入
了解 糖组学、脂组学的研究内容；系统生物医学在现代医学研究 中的应用
第一节
基因组学
基因组学是阐明整个基因组的结构、结构与功能的关系 以及基因之间相互作用的科学
t 结构基因组学（structural genomics） t 比较基因组学（comparative genomics） t 功能基因组学（functional genomics）
t 研究内容
? 种间比较基因组学阐明物种间基因组结构的异同 ? 种内比较基因组学阐明群体内基因组结构的变异和多态性
三、功能基因组学系统探讨基因的活动规律
? 基因组的表达 ? 基因组功能注释 ? 基因组表达调控网络及机制
EJIFCC. 2008; 19(1): 22–30.
四、ENCODE识别人类基因组所有功能元件
ENCODE的研究内容与策略
基因图谱中的序列标签位点（STS）和表达 序列标签（EST）分布示意
（三）通过 BAC克隆系、比较基因组学鉴别基因组的相似性和差异性
t 比较基因组学是在基因组序列的基础上，通过与已知生物基因组的比较， 鉴别基因组的相似性和差异性，一方面可为阐明物种进化关系提供依据， 另一方面可根据基因的同源性预测相DNA图或表达图（expression map），是一种以 表达序列标签（expressed sequence tag，EST）为标记，根据转 录顺序的位置和距离绘制的分子遗DNA的5'-或3'-末端序列，每个EST长度一般在300~500bp之间就 可以包含已表达的该基因的信息。
生物化学与分子生物学人卫版教材全集ppt课件
生物氧化是指生物体内有机物氧化分解的过程，释放出能量供生命活动需要。能量转换是指生物体内能量的形式 转换，包括光合作用、呼吸作用等过程。
03
分子生物学基础
DNA、RNA和蛋白质的结构与功能
01
DNA双螺旋结构
DNA是由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴盘绕而成的双螺
旋结构，碱基位于内侧，通过氢键相互配对，磷酸和脱氧糖在外侧构成
基本骨架。
02
RNA种类与结构
RNA是单链结构，根据功能不同分为mRNA、tRNA和rRNA。mRNA
是蛋白质合成的直接模板；tRNA具有携带氨基酸进入核糖体的功能；
rRNA是核糖体的主要成分，参与蛋白质合成。
03
蛋白质结构与功能
蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的生物大分子，具有复杂的空间构
象和多样的生物学功能。
生物催化剂与代谢途径
总结词
介绍生物催化剂和代谢途径的基本概 念和作用。
详细描述
生物催化剂是指酶，具有高效性和专 一性，能够加速生物体内的代谢反应 。代谢途径是指一系列相互关联的生 化反应序列，是生物体内物质转化和 能量转化的基础。
生物氧化与能量转换
总结词
介绍生物氧化和能量转换的过程和作用。
详细描述
对人类社会的影响与意义
医领域
生物化学与分子生物学的发展将有助于疾病的早期诊断、 预防和治疗，提高人类的健康水平和生活质量。
工业领域
利用生物化学与分子生物学的原理和技术，开发新的工业 生产技术和工艺，降低能耗和环境污染，促进可持续发展 。
农业领域
通过分子生物学和基因工程技术的应用，培育出抗逆、抗 病、优质、高产的农作物新品种，提高农业生产效率和粮 食安全水平。
03
分子生物学基础
DNA、RNA和蛋白质的结构与功能
01
DNA双螺旋结构
DNA是由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴盘绕而成的双螺
旋结构，碱基位于内侧，通过氢键相互配对，磷酸和脱氧糖在外侧构成
基本骨架。
02
RNA种类与结构
RNA是单链结构，根据功能不同分为mRNA、tRNA和rRNA。mRNA
是蛋白质合成的直接模板；tRNA具有携带氨基酸进入核糖体的功能；
rRNA是核糖体的主要成分，参与蛋白质合成。
03
蛋白质结构与功能
蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的生物大分子，具有复杂的空间构
象和多样的生物学功能。
生物催化剂与代谢途径
总结词
介绍生物催化剂和代谢途径的基本概 念和作用。
详细描述
生物催化剂是指酶，具有高效性和专 一性，能够加速生物体内的代谢反应 。代谢途径是指一系列相互关联的生 化反应序列，是生物体内物质转化和 能量转化的基础。
生物氧化与能量转换
总结词
介绍生物氧化和能量转换的过程和作用。
详细描述
对人类社会的影响与意义
医领域
生物化学与分子生物学的发展将有助于疾病的早期诊断、 预防和治疗，提高人类的健康水平和生活质量。
工业领域
利用生物化学与分子生物学的原理和技术，开发新的工业 生产技术和工艺，降低能耗和环境污染，促进可持续发展 。
农业领域
通过分子生物学和基因工程技术的应用，培育出抗逆、抗 病、优质、高产的农作物新品种，提高农业生产效率和粮 食安全水平。
生物化学_核苷酸代谢 PPT课件
腺嘌呤脱氨酶
痛 风（GOUT）
正常人血尿酸含量： 0.12mmol/L～o.36mmol/L. 男均0.27mmol/L, 女均0.21mmol/L 痛风患者：>0.48mmol/L 痛风原因：高嘌呤饮食、体内 核酸分解增强、肾脏疾病 表现：尿酸盐沉积造成损害 别嘌呤醇治疗痛风：机制是别 嘌呤醇在结构上与次黄嘌呤 相似，抑制黄嘌呤氧化酶
合成所需要的物质 合成的组织器官 发生的细胞内部位 5-磷酸核糖、Gln、Asp、Gly、 CO2、 一碳单位 肝（主要）、小肠、胸腺 细胞液
磷酸核糖供体 关键反应 首先合成的嘌呤核苷酸 AMP和GMP合成的前体
5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP） PRPP合成酶及酰胺转移酶 在PRPP分子上逐步合成IMP 是IMP
（1）嘧啶环的元素来源
（2）UMP的合成和（3）CTP的合成
线粒体
CTP合成酶
（4）嘧啶核苷酸从头合成途径的调节
2.嘧啶核苷酸补救合成途径
第二节 核酸的降解与核苷酸代谢
食物核蛋白
一、 核 酸 与 核 苷 酸 降 解
胃酸
蛋白质
核酸 （DNA或RNA） 核酸酶（DNA酶或RNA酶） （磷酸二酯酶） 核苷酸 （胰、肠）核苷酸酶 （磷酸单酯酶） 核苷 H2O 水解 戊糖 H3PO4 核 苷 磷酸解 酶 戊糖-1-磷酸 碱基
蛋白质分解代谢
H3PO4
• 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
痛 风（GOUT）
正常人血尿酸含量： 0.12mmol/L～o.36mmol/L. 男均0.27mmol/L, 女均0.21mmol/L 痛风患者：>0.48mmol/L 痛风原因：高嘌呤饮食、体内 核酸分解增强、肾脏疾病 表现：尿酸盐沉积造成损害 别嘌呤醇治疗痛风：机制是别 嘌呤醇在结构上与次黄嘌呤 相似，抑制黄嘌呤氧化酶
合成所需要的物质 合成的组织器官 发生的细胞内部位 5-磷酸核糖、Gln、Asp、Gly、 CO2、 一碳单位 肝（主要）、小肠、胸腺 细胞液
磷酸核糖供体 关键反应 首先合成的嘌呤核苷酸 AMP和GMP合成的前体
5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP） PRPP合成酶及酰胺转移酶 在PRPP分子上逐步合成IMP 是IMP
（1）嘧啶环的元素来源
（2）UMP的合成和（3）CTP的合成
线粒体
CTP合成酶
（4）嘧啶核苷酸从头合成途径的调节
2.嘧啶核苷酸补救合成途径
第二节 核酸的降解与核苷酸代谢
食物核蛋白
一、 核 酸 与 核 苷 酸 降 解
胃酸
蛋白质
核酸 （DNA或RNA） 核酸酶（DNA酶或RNA酶） （磷酸二酯酶） 核苷酸 （胰、肠）核苷酸酶 （磷酸单酯酶） 核苷 H2O 水解 戊糖 H3PO4 核 苷 磷酸解 酶 戊糖-1-磷酸 碱基
蛋白质分解代谢
H3PO4
• 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
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素课件
3. 活性形式
视黄醇、视黄醛和视黄酸
维生素A的结构
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
脂溶性维生素——维生素A
（二）生物学功能
1. 视黄醛参与视觉传导
视循环
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
脂溶性维生素——维生素A
2. 视黄酸调控基因表达和细胞生长与分化 ➢ 关键物质：9-顺视黄酸 全反式视黄酸或全反式维甲酸（all-trans retinoic acid，ATRA） ➢ 作用途径：与细胞内核受体结合，进而与DNA反应元件作用
3. 维生素K对减少动脉钙化也具有重要的作用
凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ前体 （无活性）
γ-谷氨酰羧化酶 （辅酶VitK）
凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ （有活性）
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
脂溶性维生素——维生素K
（三）维生素K缺乏症
1. 缺乏症 ➢ 成人不易缺乏，新生儿可能缺乏 ➢ 脂类吸收障碍（如胰腺、胆管疾病） ➢ 缺乏的主要症状：易出血
➢ 脂溶性维生素（lipid-soluble vitamin） ➢ 水溶性维生素（water-soluble vitamin）
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
第一节
脂溶性维生素
Lipid-soluble Vtamin
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
脂溶性维生素
（一）共同特点
➢ 均为疏水性化合物，易溶于脂类和有机溶剂，常随脂类物质被吸收 ➢ 在血液中与脂蛋白或特异性结合蛋白结合而运输，不易被排泄，在体内主要储存于肝，故不需每日供给 ➢ 不同种类脂溶性维生素执行不同的生物化学与生理功能 ➢ 脂类吸收障碍和食物中长期缺乏此类维生素可引起相应的缺乏症，摄入过多则可发生中毒
视黄醇、视黄醛和视黄酸
维生素A的结构
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
脂溶性维生素——维生素A
（二）生物学功能
1. 视黄醛参与视觉传导
视循环
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
脂溶性维生素——维生素A
2. 视黄酸调控基因表达和细胞生长与分化 ➢ 关键物质：9-顺视黄酸 全反式视黄酸或全反式维甲酸（all-trans retinoic acid，ATRA） ➢ 作用途径：与细胞内核受体结合，进而与DNA反应元件作用
3. 维生素K对减少动脉钙化也具有重要的作用
凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ前体 （无活性）
γ-谷氨酰羧化酶 （辅酶VitK）
凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ （有活性）
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
脂溶性维生素——维生素K
（三）维生素K缺乏症
1. 缺乏症 ➢ 成人不易缺乏，新生儿可能缺乏 ➢ 脂类吸收障碍（如胰腺、胆管疾病） ➢ 缺乏的主要症状：易出血
➢ 脂溶性维生素（lipid-soluble vitamin） ➢ 水溶性维生素（water-soluble vitamin）
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
第一节
脂溶性维生素
Lipid-soluble Vtamin
生物化学及分子生物学人卫第九版维生素
脂溶性维生素
（一）共同特点
➢ 均为疏水性化合物，易溶于脂类和有机溶剂，常随脂类物质被吸收 ➢ 在血液中与脂蛋白或特异性结合蛋白结合而运输，不易被排泄，在体内主要储存于肝，故不需每日供给 ➢ 不同种类脂溶性维生素执行不同的生物化学与生理功能 ➢ 脂类吸收障碍和食物中长期缺乏此类维生素可引起相应的缺乏症，摄入过多则可发生中毒
生物化学PPT核苷酸代谢课件
乳清酸核苷酸
4. 乳清酸核苷酸
UMP CO2
嘧啶碱合成的原子的来源
Gln
CO2 Asp、Gln、CO2
既参与嘌呤碱的合成又参与嘧啶碱的合成
1. 原子的来源
要点
2. 起始原料: CO2 / Gln
氨基甲酰磷酸
3. 共同的重要中间代谢产物为乳清酸（或OMP ） 。
4. 首先合成的是UMP
（二）嘧啶核苷酸的补救合成
嘧啶核苷酸的结构
一、嘧啶核苷酸的合成代谢
合成方式— 从头合成：利用磷酸核糖、氨基酸、CO2等小分子物质 。 补救合成：利用现成的嘧啶或嘧啶核苷。
(一) 嘧啶核苷酸的从头合成:
组织器官: 主要在肝脏
部位： 胞液
途径：
① UMP的生成：1. 氨基甲酰磷酸的合成
2. 乳清酸的生成 3. 乳清酸 + PRPP
1. 核酸的结构单位 2. 体内能量的储存与利用形式— ATP 3. 信息分子，参与体内物质的代谢调节—cAMP、cG MP 4. 多种辅酶的组成成分— NADH/FADH2、CoA -SH 5. 活化中间代谢物— UDPG、CDP－乙醇胺、CDP －胆碱、CDP－甘油二酯、SAM、PAPS
第十章 核 苷 酸 代 谢
6-重氮-5-氧 正亮氨酸等
二 、 嘌呤的分解代谢
部位：肝脏、小肠及肾脏 原料：腺嘌呤/鸟嘌呤 产物： 尿酸 代谢特点：不开环，环上取代基变化。
人和猿类等缺乏分解 尿酸的能力，因此尿 酸是人、猿、鸟类及 爬虫类体内嘌呤碱分 解的最终产物。
正常情况下，嘌呤碱最 终分解生成尿酸，主要 随尿排出。正常人血浆 尿酸含量为0.12-0.36m mol/L (2-6mg%).
（一）嘌呤核苷酸的从头合成
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
生物化学及分子生物学人卫第九版组学与系统生物学ppt课件
其他组学第五节一糖组学分为结构糖组学不功能糖组学两个分支二色谱分离质谱鉴定和糖微阵列技术是糖组学研究癿主要技术三糖组学不肿瘤癿关系密切一糖组学研究生命体聚糖多样性及其生物学功能一脂组学是代谢组学癿一个分支二脂组学研究癿三大步骤分离鉴定和数据库检索数据库检索三脂组学促进脂质生物标志物癿収现和疾病诊断二脂组学揭示生命体脂质多样性及其代谢调控系统生物医学及其应用第六节一系统生物医学是以整体性研究为特征癿一种整合科学系统生物学systemsbiology是系统性地研究一个生物系统中所有组成成分基因mrna蛋白质等癿构成以及在特定条件下这些组分间癿相互关系幵分析生物系统在一定时间内癿劢力学过程
þ预测医学（predictive medicine） þ预防医学（preventive medicine） þ个性化医学（personalized medicine）
二、分子医学是发展现代医学科学的重要基础
þ分子医学（molecular medicine）就是从分子水平阐述疾病状态下 基因组的结构、功能及其表达调控规律， 并从中发展的现代高效预测、 预防、NA图或表达图（expression map），是一种以 表达序列标签（expressed sequence tag，EST）为标记，根据转 录顺序的位置和距离绘制的分子DNA的5'-或3'-末端序列，每个EST长度一般在300~500bp之间就 可以包含已表达的该基因的信息。
（一）高通量转录组测序是获得基因表达调控信息的基础 （二）单细胞转录组有助于解析单个细胞行为的分子基础
第三节
蛋白质组学
þ蛋白质组（proteome）是指细胞、组织或机体在特定时间和空间 上表达的所有蛋白质。 þ蛋白质组学（proteomics）以所有这些蛋白质为研究对象，分析 细胞内动态变化的蛋白质组成、表达水平与修饰状态，了解蛋白质之 间的相互作用与联系，并在整体水平上阐明蛋白质调控的活动规律， 故又称为全景式蛋白质表达谱（global protein expression profile）分析。
þ预测医学（predictive medicine） þ预防医学（preventive medicine） þ个性化医学（personalized medicine）
二、分子医学是发展现代医学科学的重要基础
þ分子医学（molecular medicine）就是从分子水平阐述疾病状态下 基因组的结构、功能及其表达调控规律， 并从中发展的现代高效预测、 预防、NA图或表达图（expression map），是一种以 表达序列标签（expressed sequence tag，EST）为标记，根据转 录顺序的位置和距离绘制的分子DNA的5'-或3'-末端序列，每个EST长度一般在300~500bp之间就 可以包含已表达的该基因的信息。
（一）高通量转录组测序是获得基因表达调控信息的基础 （二）单细胞转录组有助于解析单个细胞行为的分子基础
第三节
蛋白质组学
þ蛋白质组（proteome）是指细胞、组织或机体在特定时间和空间 上表达的所有蛋白质。 þ蛋白质组学（proteomics）以所有这些蛋白质为研究对象，分析 细胞内动态变化的蛋白质组成、表达水平与修饰状态，了解蛋白质之 间的相互作用与联系，并在整体水平上阐明蛋白质调控的活动规律， 故又称为全景式蛋白质表达谱（global protein expression profile）分析。
生物化学核苷酸代谢40页PPT
谢谢！
40
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
生物化学核苷酸代谢
•
46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
•
47、采菊东篱下，悠然见南山。
•
48、啸傲东轩下，聊复得此生。
•
49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
•
50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
▪
生物化学及分子生物学(人卫第九版)-09核苷酸代谢
NH
R-5'-P
甲酰甘氨脒核苷酸，FGAM
甲酰甘氨酰胺核苷酸，FGAR
甘氨酰胺核苷酸，GAR
NH
H2C CHO
H2O
HN=C
6
NH
AIR合成酶 ATP,Mg2+,K+
R-5'-P
甲酰甘氨脒核苷酸，FGAM
O
HOOC O
HC
C H2N
N
7
CH 羧化酶
N
CO2
R-5'-P
C HO
H2N
C
C N
N CH
依据对底物作用方式不同 核酸内切酶：在DNA或RNA分子内部切断磷酸二酯键 。 核酸外切酶：水解核酸分子链末端的磷酸二酯键，有5´→3´或3´→5´核酸外切酶。
生物化学与分子生物学（第9版）
核酸外切酶分类
5´→3´核酸外切酶： 从5′端切除核苷酸的称为5′→3′核酸外切酶
3´→5´核酸外切酶： 从3′端切除核苷酸的称为3′→5′核酸外切酶
O
NAD+
O
HN
C
磷酸核糖转移酶 HN
C
NADH+H+
C
N
C
COOH
R-5’-P
PPi
PRPP
C
N
C
COOH
H
乳清酸核苷酸OMP
乳清酸
生物化学与分子生物学（第9版）
胞嘧啶核苷酸的合成
尿苷酸激酶 ATP ADP
UDP 二磷酸核苷激酶
CTP合成酶
UTP
ATP ADP
谷氨酰胺 谷氨酸
ATP
ADP+Pi
dNTP + ADP
核苷酸的代谢ppt医学课件
APRT
HGPRT
HGPRT
腺嘌呤核苷 AMP
腺苷激酶
ATP ADP
次黄嘌呤鸟嘌呤 磷酸核糖转移酶
腺嘌呤磷酸 核糖转移酶
碱基水平起点
主要
核苷水平起点
（4）嘌呤核苷酸的补救合成意义
补救合成节省能量和一些氨基酸的消耗。 自毁容貌综合症（Lesch-Nyhan）是由于缺乏HGPRT而产生的嘌呤核苷酸代谢病。HGPRT广泛存在于人类各组织的胞浆中，以脑组织中含量最多 缺乏补救途径会引起嘌呤 核苷酸合成速度降低，结果大 量积累尿酸，并导致肾结石和 痛风。
排出很少利用
二、核酸的解聚作用
核酸的解聚作用
核酸酶：水解连接核苷酸之间的磷酸二酯键。磷酸二酯酶 只作用于RNA：核糖核酸酶 只作用于DNA：脱氧核糖核酸酶 碱基分解的特点
人体内嘌呤分解代谢特点 1、氧化降解，环不打破; 2、最终产物:尿酸; 3、嘌呤代谢障碍: 痛风症
（二）嘧啶核苷酸合成途径
1、嘧啶核苷酸从头合成途径
（1）定义 嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、二氧化碳及一碳单位等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。 （2）合成部位 主要是肝细胞胞液 （3）从头合成原料： 天冬氨酸、谷氨酰胺、 CO2
尿酸
黄嘌呤氧化酶
别嘌呤醇
痛风症的治疗机制
腺嘌呤
别嘌呤醇 核苷酸
嘌呤核苷酸 从头合成减少
减少
抑制
抑制
抑制
黄嘌呤溶解度更低 ？
外排
痛 风 症
痛风是尿酸过量产生或尿酸排泄不充分引起的尿酸堆积造成的,尿酸结晶堆积在软骨,软组织,肾脏以及关节处.在关节处的沉积会造成剧烈的疼痛.饮食以肉食为主的人,与饮食以米饭为主的人相比,哪种人发生痛风的可能性大 为什么 解析: 以肉食为主的人发生痛风的可能性大.由于痛风是尿酸产生过多引起的,而尿酸是人体内嘌呤分解代谢的终产物,由于氨基酸是嘌呤和嘧啶合成的前体物质,因此以富含蛋白质的肉食为主的人更易患痛风,同时也易患尿结石.
HGPRT
HGPRT
腺嘌呤核苷 AMP
腺苷激酶
ATP ADP
次黄嘌呤鸟嘌呤 磷酸核糖转移酶
腺嘌呤磷酸 核糖转移酶
碱基水平起点
主要
核苷水平起点
（4）嘌呤核苷酸的补救合成意义
补救合成节省能量和一些氨基酸的消耗。 自毁容貌综合症（Lesch-Nyhan）是由于缺乏HGPRT而产生的嘌呤核苷酸代谢病。HGPRT广泛存在于人类各组织的胞浆中，以脑组织中含量最多 缺乏补救途径会引起嘌呤 核苷酸合成速度降低，结果大 量积累尿酸，并导致肾结石和 痛风。
排出很少利用
二、核酸的解聚作用
核酸的解聚作用
核酸酶：水解连接核苷酸之间的磷酸二酯键。磷酸二酯酶 只作用于RNA：核糖核酸酶 只作用于DNA：脱氧核糖核酸酶 碱基分解的特点
人体内嘌呤分解代谢特点 1、氧化降解，环不打破; 2、最终产物:尿酸; 3、嘌呤代谢障碍: 痛风症
（二）嘧啶核苷酸合成途径
1、嘧啶核苷酸从头合成途径
（1）定义 嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、二氧化碳及一碳单位等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。 （2）合成部位 主要是肝细胞胞液 （3）从头合成原料： 天冬氨酸、谷氨酰胺、 CO2
尿酸
黄嘌呤氧化酶
别嘌呤醇
痛风症的治疗机制
腺嘌呤
别嘌呤醇 核苷酸
嘌呤核苷酸 从头合成减少
减少
抑制
抑制
抑制
黄嘌呤溶解度更低 ？
外排
痛 风 症
痛风是尿酸过量产生或尿酸排泄不充分引起的尿酸堆积造成的,尿酸结晶堆积在软骨,软组织,肾脏以及关节处.在关节处的沉积会造成剧烈的疼痛.饮食以肉食为主的人,与饮食以米饭为主的人相比,哪种人发生痛风的可能性大 为什么 解析: 以肉食为主的人发生痛风的可能性大.由于痛风是尿酸产生过多引起的,而尿酸是人体内嘌呤分解代谢的终产物,由于氨基酸是嘌呤和嘧啶合成的前体物质,因此以富含蛋白质的肉食为主的人更易患痛风,同时也易患尿结石.
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核酸（RNA及DNA）
胰核酸酶
核苷酸
核苷
胰、肠核苷酸酶
磷酸
碱基
核苷酶
戊糖
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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
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第二节
嘌呤核苷酸的合成与分解代谢
Synthesis and Degradation of Purine Nucleotides
补救合成途径（salvage pathway）
利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤核苷酸， 称为补救合成途径。
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生物化学与分子生物学（第9版）
（一）嘌呤核苷酸的从头合成 1. 从头合成途径
除某些细菌外，几乎所有生物体都能合成嘌呤碱 哺乳动物从头合成部位：肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，
H2C
8
HC
合成酶 HOOC
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
第九章
核苷酸代谢 Metabolism of Nucleotides
作者 : 王大勇 王曦迪
单位 : 哈尔滨医科大学
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目录
第一节 核苷酸代谢概述 第二节 嘌呤核苷酸的合成与分解代谢 第三节 嘧啶核苷酸的合成与分解代谢
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重点难点
掌握 1.核苷酸的生物学功能 2.嘌呤核苷酸从头合成的概念、部位、主要阶段及元素来源 3.嘌呤核苷酸分解代谢产物 4.补救合成意义 5.嘧啶核苷酸从头合成的概念、部位及元素来源
核酸内切酶及外切酶作用位点示意图
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生物化学与分子生物学（第9版）
核酸酶的功能
➢参与DNA的合成、修复以及RNA的剪接 ➢清除多余的、结构和功能异常的核酸，以及外源性核酸 ➢降解食物中的核酸 ➢体外重组DNA技术中的重要工具酶
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生物化学与分子生物学（第9版）
(二)核酸的消化吸收
食物核蛋白
胃酸
蛋白质
2
酰胺转移酶
Gln Glu
H2N-1-R-5'-P
5'-磷酸核糖胺,PRA
H2C-NH2 O=C-OH
ATP
Mg2+ GAR合成酶 3
NH
H2C
CHO
HN=C
NH
R-5'-P
Glu Gln
5
ATP,Mg2+
NH
H2C
CHO
O=C
NH
R-5'-P
FH4
N10-甲酰FH4 H2C--NH2
4
O=C
转甲酰基酶
RNA酶 (ribonuclease, RNase)：专一降解RNA的酶。 依据对底物作用方式不同
核酸内切酶：在DNA或RNA分子内部切断磷酸二酯键 。 核酸外切酶：水解核酸分子链末端的磷酸二酯键，有5´→3´或3´→5´核酸外切酶。
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生物化学与分子生物学（第9版）
核酸外切酶分类
5´→3´核酸外切酶： 从5′端切除核苷酸的称为5′→3′核酸外切酶 3´→5´核酸外切酶： 从3′端切除核苷酸的称为3′→5′核酸外切酶
谷氨酰胺
酰胺转移酶
谷氨酸
H2N-1-R-5´-P （5´-磷酸核糖胺）
第一阶段： IMP的合成 第二阶段： AMP和GMP的生成
IMP
AMP GMP
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生物化学与分子生物学（第9版）
第一阶段：IMP的生成
1
R-5'-P PRPP合成酶
PP-1'-R-5'-P核糖Fra bibliotek5'-磷酸
ATP AMP 磷酸核糖焦磷酸，PRPP
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生物化学与分子生物学（第9版）
嘌呤核苷酸的结构
AMP
GMP
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生物化学与分子生物学（第9版）
一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两条途径
从头合成途径（De novo synthesis）
利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料，经过一系列 酶促反应，合成嘌呤核苷酸，称为从头合成途径。
NH
R-5'-P
甲酰甘氨脒核苷酸，FGAM
甲酰甘氨酰胺核苷酸，FGAR
甘氨酰胺核苷酸，GAR
.
NH
H2C CHO
H2O
HN=C
6
NH
AIR合成酶 ATP,Mg2+,K+
R-5'-P
甲酰甘氨脒核苷酸，FGAM
O
HOOC O
HC
C H2N
N
7
CH 羧化酶
N
CO2
R-5'-P
C HO
H2N
C
C N
N CH
其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则只能进行补救合成
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生物化学与分子生物学（第9版）
嘌呤碱合成的元素来源
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）
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生物化学与分子生物学（第9版）
嘌呤核苷酸合成过程
R-5´-P
ATP AMP PP-1-R-5´-P
（5´-磷酸核糖） PRPP合成酶 （磷酸核糖焦磷酸）
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生物化学与分子生物学（第9版）
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。
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生物化学与分子生物学（第9版）
2. 从头合成的调节
调节方式：反馈调节和交叉调节
__
+
+
R-5'-P
_ PRPP合成酶 PRPP 酰胺转移酶 PRA
ATP
_
_
IMP
腺苷酸代 琥珀酸
熟悉 1.嘧啶核苷酸的补救合成及嘧啶核苷酸分解代谢产物 2.嘌呤核苷酸从头合成调节及嘧啶核苷酸从头合成调节 3.嘌呤核苷酸的抗代谢物及嘧啶核苷酸的抗代谢物
了解 1.核酸酶及分类 2.嘌呤核苷酸的相互转变
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第一节
核苷酸代谢概述
Overview of Nucleotide Metabolism
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生物化学与分子生物学（第9版）
一、核苷酸的生物学功能
作为核酸合成的原料 体内能量利用形式 参与代谢和生理调节 组成辅酶 活化中间代谢
尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）
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生物化学与分子生物学（第9版）
（一）核酸酶
二、核苷酸可由核酸酶水解核酸生成
核酸酶：是指所有可以水解核酸的酶。
依据底物不同分类 DNA酶(deoxyribonuclease, DNase)：专一降解DNA的酶。
11 H2N
IMP合酶
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
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生物化学与分子生物学（第9版）
第二阶段：由IMP生成AMP和GMP