生物化学(简单清晰)第8章 核苷酸代谢

HOOC NH2 CH CH3
O N CH2 β-脲基异丁酸 H H2O
H2N
CH2
CH2 COOH
CO2 + NH3
H2N
CH2
CH COOH CH3
β-丙氨酸
β-氨基异丁酸
嘌呤核苷酸合成小结
IMP
AMP GMP
dADP
ADP GDP
dGDP
dATP
ATP GTP
dGTP
嘧啶核苷酸合成小结
dTMP dTDP
dUMP dUDP
UMP
UDP
CDP
dCMP dCDP
dTTP
UTP CTP
dCTP
UMP +ADP
胸苷激酶
胸腺嘧啶核苷 + ATP
TMP +ADP
（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物
• 嘧啶类似物
5-氟尿嘧啶(5-FU) 是胸腺嘧啶的类似物。
O
O
F HN
HN
CH3
O
NH
5-氟5-F尿U 嘧啶
ON H
t胸hym腺in嘧e 啶
5-FU
dUMP 5-FdUMP 5-FUTP
dTMP 合成RNA
6-巯基嘌呤 (6-MP)
n 6-MP 核苷酸是 IMP的类似物
6-MP
从头合成途径
-
PRPP酰胺转移酶
-
IMP
6-MP核苷酸
-
-
HGPRT
AMP 和 GMP
-
补救合成途径
氨基酸类似物： n 氮杂丝氨酸 (AS) 是 Gln的类似物.
叶酸类似物：
n 氨蝶呤 (AP)和甲氨蝶呤 (MTX)
NADPH + H+ NADP+ NADPH + H+ NADP+
CPSⅠ 线粒体 (肝)
NH3 AGA
无
CPSⅡ 胞液 (所有细胞)
Gln 无 UMP
功能
尿素合成
嘧啶合成
O
O
NH2 C
天冬氨酸 氨甲酰转移酶
HO C NH2
CH2
二氢乳清酸酶
HN
C
CH2
O OP
O
氨甲酰磷酸 HO C
CH2
Pi
OC
N H
CH COOH
氨甲酰天冬氨酸
H2O
C CH
O
N H
COOH
NA+DHP+H dTMP
NADP +
2.从头合成的调节
ATP + CO2 + Gln
氨基甲酰磷酸
哺
乳
动 物
氨基甲酰天冬氨酸
细菌 嘌呤核苷酸
PRPP ATP + R-5-P
UMP
嘧啶核苷酸
UTP
CTP
（二） 嘧啶核苷酸的补救合成
嘧啶磷酸核糖转移酶
嘧啶 + PRPP
磷酸嘧啶核苷 +
PPi
尿苷激酶
尿嘧啶核苷 + ATP
N
R-5'-P
N R-5'-P
XMP
GMP
AMP
激酶 ATP ADP
ADP
激酶 ATP ADP
ATP
GMP
激酶
激酶
GDP
ATP ADP
ATP ADP
GTP
嘌呤核苷酸从头合成特点
l 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。 l 先合成 IMP，再转变成 AMP或GMP。 l PRPP是5-磷酸核糖的活性供体。
Gln CO2
C N 3 4 5C
C 2 1 6C N
Asp
1. 从头合成途径 （1）尿嘧啶核苷酸的合成
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
氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ和 Ⅱ的区别
分布 氮源 变构激活剂 变构抑制剂
OC
NH2
OH GAR合成酶
P
O
O CH2
C N10-CHO FH4 HN
O
FH4
H N
H2C
CH
H H
HH
OH OH
PRA
ATP
ADP+Pi
H H
HH
OH OH
转甲酰基酶
甘氨酰胺核苷酸
O C NH O R-5'-P
甲酰甘氨酰胺 核苷酸（FGAR）
（GAR）
O
H
Gln
C
HO
C
C H2N
N CH
N
羧化酶
黄嘌呤
尿酸
别嘌呤醇
第二节
嘧啶核苷酸的代谢
Metabolism of Pyrimidine Nucleotides
一、嘧啶核苷酸的合成代谢
（一）嘧啶核苷酸的从头合成 •合成部位
主要是肝细胞胞液
•特点
先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连。 先合成UMP，再转变成dTMP和CTP。
• 嘧啶合成的元素来源
氨基甲酰磷酸
O
C
HN
C
HC
C
N
N CH
N R-5'-P
IMP
H2O 环水解酶
O
转甲酰基酶
H2N C C N
H
CH
OC NC N
FH4
H
R-5'-P
5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺 核苷酸（FAICAR）
N10-CHO FH4
N10-CHOFH4 N10-CHOFH4
(2) AMP和GMP的生成
O HN
HOOC CH CH2 COOH
2. 从头合成的调节
调节方式：反馈调节和交叉调节
调节的意义
l 既满足需要，又不致于浪费。 l 维持ATP与GTP浓度的平衡。
（二）嘌呤核苷酸的补救合成
• 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)
CO2等简单物质为原料，经过一系列酶促反应， 合成核苷酸的途径。
l 补救合成途径(salvage synthesis pathway) 利用体内游离的碱基或核苷，经过简单的反
应过程，合成核苷酸的途径。
核苷酸的从头合成概况 5-磷酸核糖
Gln Gly 一碳单位 Gln CO2 Asp
一碳单位
PRPP
NH
延胡索酸
H2O HN
N
NH2
HN
N
Asp GTP AMPS
N
N AMPS 裂解酶 R-5'-P
合成酶 腺苷酸代琥珀酸
N
N
R-5'-P
AMP
N
（AMPS）
N
N
NAD+ + H2O
H IMP
R-5'-P
NADH + H+ O
IMP脱氢酶
HN
Gln
Glu
O
N
ATP
HN
N
ON H
N
GMP 合成酶
H2N
Gln + ATP
N
ON
CTP
R 5' PPP UTP
ON R 5' PPP
CTP
（3）dTMP或TMP的生成
是在一磷酸水平上进行的。
dUDP
H2O
O
Pi
HN
NH3 O
N
H2O
dCMP
dR 5' P dUMP
thymidylate synthase
O HN
CH 3
FH2 reductase
ON dR 5' P
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）
1. 从头合成途径
(1) IMP的合成
ATP AMP
R-5-P
PRPP
PRPP合成酶
Gln
Glu
酰胺转移酶
5-磷酸核糖胺 (PRA)
O
HN
N
NN R- 5'-P
次黄嘌呤核苷酸
( IMP )
9 步反应
P O CH2 OH
叶酸 FH2 还原酶
-
FH2
FH2 还原酶
FH4
-
AP 或 MTX
= =
= =
PRPP
谷氨酰胺 （Gln）
=
6-MP
PRA 氮杂丝氨酸
6-MP PRPP PPi
次黄嘌呤
IMP
（H）
MTX
氮杂丝氨酸
甘氨酰胺 核苷酸
（GAR）
甲酰甘氨酰 胺核苷酸 （FGAR）
甲酰甘氨 脒核苷酸 （FGAM）
5-甲酰胺基咪唑4-甲酰胺核苷酸
HC
C CO2 H2N
N CH
N
H2O ATP
H2C
AIR合成酶
C HN
N CH
NH O
FGAM 合成酶
ATP
Glu
R-5'-P
R-5'-P
R-5'-P
5-氨基咪唑-4-羧酸 核苷酸（CAIR）
5-氨基咪唑核苷酸 （AIR）
甲酰甘氨咪核苷酸 （FGAM）