核苷酸的合成、分解共31页文档
核苷酸的生物合成
甲酸
酶 ATP
四氢叶酸 甲酰基
N10-甲酰
甘氨酰胺 核苷酸
四氢叶酸
13
第四步：生成甲酰甘氨眯核苷酸
甲酰甘氨酰胺核苷酸+Gln+ATP+ H2O 甲酰甘氨脒核苷酸+Glu+ADP+Pi
合成酶
酶：甲酰甘氨眯核苷酸合成酶（formylgly
cinalimidine ribotide synthetase）
O O
2-
O3 PO
NH HOOC N H O
O OH OH PPi
NH
+
乳清苷酸焦磷酸化酶
PPi
2-O 3PO
HOOC O OH
N
O
OH
酶：乳清苷酸焦磷酸化酶 （orotidylic acid phosphorylase）
Mg2+可以活化该反应
45
第五步
乳清苷酸脱羧形成尿嘧啶核苷酸
O NH O NH O
酶：腺苷酸琥珀酸裂解酶
30
3、鸟嘌呤核苷酸的合成 氧化
酶：次黄嘌呤核苷酸脱氢酶（inosine-5phosphate dehydrogenase）
NAD+为辅酶，K+为激活剂
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氨基化
酶：鸟嘌呤核苷酸合成酶 (guanylate synthetase)
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Ⅱ、嘌呤核苷酸合成的补救途径
更便捷，可以更经济地利用体内已有成分 1 第一条补救途径 碱基 + 1-磷酸核糖 核苷 ＋ ATP
2-
HOOC O3 PO O OH
N
乳清苷酸脱羧酶
-CO 2
2-
O3 PO
8-1核苷酸的合成代谢
8-1核苷酸的合成代谢体内核苷酸的合成有两个途径：1.从头合成途径，即利用一些简单物质为原料，经过多步酶促反应，合成核苷酸。
2．补救合成（又称重新利用）途径，即利用已有碱基或核苷，经过简单的反应过程，合成核苷酸。
从量来看，从头合成是主要的途径，但补救合成也有重要的意义。
一、嘌呤核苷酸的从头合成途径肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小肠粘膜和胸腺。
嘌呤核苷酸合成部位在胞液。
嘌呤核苷酸从头合成的原料是：磷酸核糖焦磷酸(PRPP)，由磷酸戊糖代谢而来，甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、CO2和一碳单位(由四氢叶酸携带)。
如图所示。
嘌呤核苷酸从头合成的特点是：嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子基础上逐步合成的，不是首先单独合成嘌呤碱然后再与磷酸核糖结合的。
反应过程中的关键酶包括PRPP酰胺转移酶和PRPP合成酶。
合成过程首先合成次黄嘌呤核苷酸(IMP)，然后再转变成腺苷酸（AMP）和鸟苷酸（GMP）。
从5-磷酸核糖（Ribose-5-phosphate,R-5-P）开始，经过12步反应生成IMP，如图所示。
在此过程中，碱基的成环在磷酸核糖分子上逐步缩合成IMP。
1．IMP的生成IMP图IMP的从头合成过程5-磷酸核糖经过磷酸核糖焦磷酸合成酶活化生成5-磷酸核糖焦磷酸，由谷氨酰胺提供酰胺基形成5-磷酸核糖胺，然后5-磷酸核糖胺与甘氨酸缩合并接受N10-甲酰基四氢叶酸提供的甲酰基转变成甲酰甘氨酰胺核苷酸，再次接受谷氨酰胺的酰胺氮并脱水环化形成5-氨基咪唑核苷酸，至此合成了嘌呤环中的咪唑部分。
5-氨基咪唑核苷酸被CO2羧化后与天冬氨酸缩合，然后进一步由N10-甲酰基四氢叶酸提供甲酰基生成5-甲酰胺咪唑-4-氨甲酰核苷酸，再脱水环化生成第一个阶段产物IMP。
2．AMP和GMP的生成IMP是嘌呤核苷酸合成的重要中间产物，是AMP和GMP的前体。
IMP由天冬氨酸提供氨基取代IMP上的酮基后进一步转变成AMP；如果IMP氧化成黄嘌呤核苷酸（XMP，简称黄苷酸），再由谷氨酰胺提供氨基，使嘌呤环C-2氨基化，则生成GMP，如图所示。
生物化学 核苷酸代谢与核酸合成
合成核酸 需要的物质
核苷酸在细胞内的合成有两条基本途径：
从头合成途径 补救作用
（一）嘌呤核苷酸的从头合成
生物体合成嘌呤环的前体有以下5种： √ 碳氢盐或CO2、甲酸盐、Gln、Asp、Gly。
生物体不是先合成嘌呤碱基，再与核糖和磷酸结 合成核苷酸。 而是从5-P-核糖焦磷酸（5-PRPP）开始，经过一 系列酶促反应，生成次黄嘌呤核苷酸，然后再转 变为其他嘌呤核苷酸。
RNA指导的DNA合成 Reverse transcription 1970年Temin和Baltimore，同时分别从致癌RNA病 毒中发现反转录酶。 反转录酶以RNA为模板，合成与RNA互补的DNA （cDNA）。
二 RNA的生物合成
(一) 转录 transcription
DNA指导下的RNA合成。DNA分子中的遗传信息 转移到RNA分子中的过程。 转录产物：mRNA、rRNA、tRNA及小RNA。
主要差别
多起点复制，复制子小而多； 复制叉移动速度慢，但复制速度快； 冈崎片段为100-200nt； DNA聚合酶α 、β 、γ 、δ 、ε 、θ 、λ 、μ 等； 复制周期不可重叠； 复制时末端会缩短，需要端粒酶解决线形DNA末端 复制问题。
（二）DNA的损伤和修复
1 DNA损伤的产生
DNA复制时的碱基错误配对。 一些物理化学因素如紫外线、电离辐射和化学诱 变剂等，能使DNA受到损伤。 细胞具有一系列机制，能在一定条件下使DNA的 损伤得到修复。
promotor +1 转录起始位点
转录区
（4） 转录过程
/show/c8gMgGQ-XF_m2nF5.html 起始： RNA聚合酶（全酶）与DNA上的启动子结合 RNA聚合酶向下游移动，到特定位置开始解链， 形成转录泡 转录起点加入第一个核苷酸
10 核苷酸的分解和合成代谢
核苷酸代谢LOGO目录1核苷酸的生物合成2核苷酸的分解代谢3核苷酸的异常代谢核苷酸的主要生理功能l合成 DNA、RNA 的原料。
l生物体的直接供能物质：主要为 ATPl某些核苷酸的衍生物是多种生物合成过程的活性中间物质: UDP-葡萄糖，CDP-甘油二酯等。
l环核苷酸 cAMP 与 cGMP 作为信息分子。
l AMP是某些辅酶（NAD+、NADP+、FAD、辅酶A）的组成成分。
核苷酸的代谢动态核苷酸食物核酸生物合成组织核酸NTP 组织核酸某些辅酶 活性中间物质cAMP 与 cGMP核苷酸的生物合成l从头合成(de novo synthesis)途径：利用简单物质为原料，经过一系列酶促反应(复杂过程)，合成核苷酸。
l补救合成(或重新利用，salvage pathway)途径：利用体内游离的碱基或核苷(现成原料)，经过比较简单的反应过程，合成核苷酸。
核苷酸的从头合成途径l嘌呤类在磷酸核糖焦磷酸PRPP (核糖-5-P的活化态)的基础上逐步构建嘌呤环(次黄嘌呤核苷酸IMP)。
l嘧啶类则是先形成尿嘧啶后再与PRPP连接。
从头合成可分为两个阶段：l先形成IMPl再转化为AMP和GMP 来自磷酸戊糖途径嘌呤核苷酸从头合成途径5-磷酸核糖焦磷酸的合成l IMP合成的直接起始物是PRPP (构建载体)嘌呤环合成元素来源 (同位素标记)l 尿酸是首个被发现的嘌呤化合物（Karl Scheele等，1776年，尿液和肾结石）l John Buchanan等在1950s以碳、氮同位素标记化合物饲喂鸽子，并通过分离及降解其排泄的尿酸以追踪这些同位素在嘌呤环中的分布。
甲酸盐由N 10-甲酰四氢叶酸提供合成原料：天谷甘碳碳1：从头合成途径从头合成是体内嘌呤核苷酸合成的主要途径l原料：磷酸核糖、氨基酸（甘氨酸、天冬氨酸、谷 氨酰胺）、CO2 及一碳单位l部位：胞液Step1IMP合成（11步反应）① 在谷氨酰胺 - 磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶的作用下，由 1st 个 Gln 以 -NH2 形式引入N9，连接在核糖的 C1 位上；l脱下 PP i之后的核糖衍生物由 α-构型转变为 β-构型；l5-磷酸核糖胺很不稳定， pH 7.5 时的半衰期仅为30s。
核苷酸的合成、分解33页PPT
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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
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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
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
核苷酸的合成、分解
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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生物化学-核苷酸代谢(共41张PPT)
尿嘧啶磷酸核糖转移酶
尿嘧啶+PRPP
UMP+PPi
1-磷酸核糖
Pi
尿嘧啶核苷
尿苷激酶 Mg2+
UMP
ATP
ADP
胸苷激酶 脱氧胸苷
Mg2+
dTMP
ATP
ADP
x-染色体连锁隐性遗传 缺乏的酶：次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶（HGPRT） 免疫缺陷症,
(ribonucleotide) ADA缺乏症患者体内腺苷酸分解代谢严重障碍，T、B淋巴细胞受损，引起反复感染等症状。
痛 风（GOUT）
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
腺苷脱氨酶（ADA）基因位于20q13-qter，编码一条含363个氨 基酸残基的多肽链。
腺苷脱氨酶（ADA）缺乏引起重症免疫缺陷症，即ADA缺乏症。ADA缺乏 症患者体内腺苷酸分解代谢严重障碍，T、B淋巴细胞受损，引起反 复感染等症状。
硫氧还蛋白
S S
谷氧还蛋白还原酶
硫氧还蛋白还原酶
G SSG
2G SH
谷胱甘肽还原酶
NADPH +H +
N A D P+
FAD
FA D H 2
硫氧还蛋白还原酶
NADPH +H +
NADP+
脱氧胸苷酸（dTMP）的生成
尿苷一磷酸激酶
尿苷二磷酸激酶
UMP
UDP
UTP
ATP合酶
CTP
ATP
ADP
ATP
ADP 谷氨酰胺
鸟苷一磷酸 (GMP) 鸟苷二磷酸 (GDP) 鸟苷三磷酸 (GTP)
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
最新第八章核苷酸的生物合成-精品课件
乙醛酸循环→TCA
第三页，编辑于星期一：点 十三分。
二 嘌呤和嘧啶的分解
（一）嘌呤的分解
嘌呤代谢的终产物
尿酸
灵长类，短毛狗，鸟类、爬虫类、软体动物、海 鞘类、昆虫
尿囊素
尿囊酸
尿素
氨
哺乳动物（灵长类除外）、腹足类 硬骨鱼 大多数鱼类、两栖类、淡水瓣鳃类
甲壳类、咸水瓣鳃类
鸟嘌呤/黄嘌呤 蜘蛛、猪
第四页，编辑于星期一：点 十三分。
•过程
1. IMP的合成 2. AMP和GMP的生成
第十四页，编辑于星期一：点 十三分。
PP-1-R-5-P
（磷酸核糖焦磷酸）
AMP ATP PRPP合成酶
R-5-P
（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
脱氧胸苷一磷酸
dTMP
第三十一页，编辑于星期一：点 十三分。
•从头合成的调节
- ATP + CO2+ 谷氨酰胺
氨基甲酰磷酸
天冬氨酸 -
氨基甲酸天冬氨酸
UMP
PRPP
- 嘌呤核苷酸
ATP + 5-磷酸核糖
于星期一：点 十三分。
第三十三页，编辑于星期一：点 十三分。
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(hypoxanthine- guanine
phosphoribosyl transferase, HGPRT) 腺苷激酶(adenosine kinase)