嘌呤核苷酸的分解代谢

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(GAR)
(谷氨酰胺)
O
C HO C
C H2N
N CH
N
羧化酶 HC 变位酶 C
CO2 H2N
N CH
N
H2O ATP H2C
AIR合成酶
C HN
H N
CH
NH O
Gln
FGAM 合成酶
ATP
Glu
(谷氨酸)
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)
这种还原反应是由核糖核苷酸还原酶催化,在二磷酸核苷(NDP) 水平上进行的。
P
P O CH 2 O
碱基
P P O CH 2 O
碱基
核糖核苷酸还原酶
Mg 2+
OH OH
NDP
硫氧化
( N=A,G ,C,U) 还 原 蛋 白
H 2O 硫 氧 化
SH
还原蛋白
SH
S S
NADP +
FAD
NADPH
硫氧化还原蛋白还原酶
• 为三氧基嘌呤,其醇式呈弱酸性。各种嘌呤氧 化后生成的尿酸随尿排出。因溶解度较小,体 内过多时可形成尿路结石或痛风。
• 正常人血浆中尿酸含量为2-6mg%;男性平均为 4.5mg%,女性为3.5mg%。
• 除了痛风,尿酸高还是许多疾病的危险指征。 权威调查数据显示,高尿酸血症人群罹患冠心 病死亡的几率是尿酸正常人群的5倍。
N H
hypoxanthine
(H)
N
N H
PRPP酰胺转移酶 IMP
-
-
6-MP 6-MP 6-MP核苷酸

生物化学--核苷酸代谢

生物化学--核苷酸代谢

合成
人体内的核苷酸主要由机体细胞自身合成
核苷酸不属于营养必需物质
核苷酸代谢概况

合成代谢

从头合成途径---主要途径
(de novo synthesis pathway)

补救合成途径
(salvage synthesis pathway)

分解代谢
合成代谢

从头合成途径:利用磷酸核糖、氨基酸、一 碳单位和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。这是主要合 成途径,主要在肝脏进行。 补救合成途径:利用游离的碱基或核苷,经 过简单的反应过程,合成核苷酸的途径。脑、 骨髓等只能进行此途径。
核 苷 酸 代 谢
Metabolism of Nucleotides
知识回顾:核苷酸的基本知识
核苷酸是核酸基本组成单位
磷酸
核苷酸
戊糖:核糖,脱氧核糖 核苷 嘌呤 腺嘌呤(adenine,A) 碱基 鸟嘌呤(guanine,G) 嘧啶 胞嘧啶(cytosine,C) 胸腺嘧啶(thymine, T) 尿嘧啶(uracil, U)
核苷酸酶 nucleotidase
OH N N H2 N N N-R
NH3
N
Pi
OH
腺嘌呤核苷脱氨酶 adenosine deaminase 腺嘌呤核苷 (ADA) adenosine
体内嘌呤核苷酸 的分解代谢主要 在肝、小肠及肾 中进行。
次黄嘌呤核苷 inosine Pi 核苷磷酸化酶 nucleoside phosphorylase 核糖1’磷酸
•嘌呤碱合成的元素来源 CO2
天冬氨酸 甘氨酸
一碳单位 一碳单位
谷氨酰胺
甘氨当中站, 谷氮坐两边, 左上天冬氨, 头顶CO2 还有俩一碳

嘌呤核苷酸的分解代谢

嘌呤核苷酸的分解代谢

(一) 嘌呤核苷酸的补救合成
两个酶:① 腺嘌呤磷酸核糖转移酶(APRT) ② 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT) 反应: 腺嘌呤 + PRPP
APRT
AMP + PPi
次黄嘌呤 + PRPP
鸟嘌呤 + PRPP
HGPRT
HGPRT
IMP + PPi
GMP + PPi
*人体内还有腺苷激酶,能使腺嘌呤核苷磷酸化,生成AMP 腺嘌呤核苷
(三)嘌呤核苷酸的相互转变
(五)嘌呤核苷酸的抗代谢物 为嘌呤﹑氨基酸或叶酸等的类似物,充当竞争性抑制剂, 干扰或阻断合成代谢,具有抗肿瘤的作用。 嘌呤类似物: 6-巯基嘌呤(6MP) 6-巯基鸟嘌呤 8-氮杂鸟嘌呤 氨基酸类似物:氮杂丝氨酸(重氮丝氨酸) 与谷氨酰胺类似 6-重氮-5-氧正亮氨酸 N-羟-N-甲酰甘氨酸 与天冬氨酸类似 (羽田杀菌素)
H2O+O2
H2O 2
H2O+O2 H2O2 (人类和灵长类动物、 爬虫、鸟类)
(灵长类以外的哺乳动物) 尿酸氧化酶
尿囊素
尿酸
H2O (植物)
尿囊 素酶
CO2+H2O2
尿囊酸酶
2H2O+O2
(鱼类、两栖类)
尿囊酸
尿素
2H2O
+
乙醛酸
H2O
脲酶
4NH3 + 2CO2
(海洋无脊椎动物)
别嘌呤醇作用的机理:
⑴ 5-磷酸核糖→ → →次黄嘌呤核苷酸(IMP)
PRPP— 核苷酸核糖磷酸部分的供体
关键酶
IMP合成的特点:
IMP是在磷酸核糖 分子上逐步合成的, 而不是首先单独合成 嘌呤碱,再与磷酸核 糖结合的。

基础生物化学 第十二章(1-3节)-核酸的合成与分解

基础生物化学 第十二章(1-3节)-核酸的合成与分解
尿囊素酶
+ H2 O
尿囊素
尿囊酸酶
+ H2 O
尿囊酸 4NH3
2CO2
尿酶
+2H2O
尿素
乙醛酸
二、嘧啶核苷酸的代谢1
1,尿嘧啶与胸腺嘧啶在哺乳动物体内分解时,先
还原成对应的二氢衍生物。
2,破开环状结构分别产生β-丙氨酸及β-氨基异
丁酸。
3,最后成为CO2和NH3
胞嘧啶具有氨基,所以要先在胞嘧啶脱氨酶的作
通过用同位素标记的化合物实验来 确定,即用标有同位素的各种营养物喂 鸽子,然后将其排出的尿酸进行分析。
(一)嘌呤环的元素来源2(图示)
天冬氨酸
N1
6C
CO2
甲酰FH4
C2
5C
N7
甘氨酸
C8 甲酰FH4 N3
谷氨酰胺
4C
N9
谷氨酰胺
(二)合成过程(总)
从头合成嘌呤的途径已于50年代被
Greenberg等基本搞清,此途径是在核糖- 5-磷酸的第一碳原子上逐步增加原子生 成次黄苷酸(肌苷酸) ,然后再由次黄 苷酸转变为腺苷酸和鸟苷酸。 反应分为两个阶段: 1,次黄苷酸的合成(11步反应) 2,腺苷、鸟苷的生成 (南大P480,图12-2)
途径称为补救途径。通过补救途径可以重新 利用核酸分解产生的嘌呤和嘧啶或它们的衍 生物。
从胸腺嘧啶或胸苷转变成胸苷酸的补救途径,
除真菌外,对所有细胞都是一样的,故常利 用放射性同位素标记胸腺嘧啶或胸苷参入DNA 的实验作为检查DNA合成的手段。
三、核苷酸合成的补救途径2
核苷 核糖-1-磷酸
激酶
核糖-5-磷酸
1.鸟嘌呤的分解
动物组织中广泛含有鸟嘌呤酶,可以催化 鸟嘌呤水解脱氨产生黄嘌呤,然后黄嘌呤在黄 嘌呤氧化酶的作用下氧化成尿酸。

11第十章 核苷酸代谢

11第十章 核苷酸代谢

第十章核苷酸代谢核苷酸是核酸的基本结构单位。

人体内的核苷酸主要由机体细胞自身合成。

因此与氨基酸不同,核苷酸不属于营养必需物质。

食物中的核酸多以核蛋白的形式存在。

核蛋白在胃中受胃酸的作用,分解成核酸与蛋白质。

核酸进人小肠后,受胰液和肠液中各种水解酶的作用逐步水解(图10-1)。

核苷酸及其水解产物均可被细胞吸收,其他绝大部分在肠粘膜细胞中被进一步分解。

分解产生的戊糖被吸收而参加体内的戊糖代谢;嘌呤和嘧啶碱则主要被分解而排出体外。

因此,食物来源的嘌呤和嘧啶碱很少被机体利用。

核苷酸在体内分布广泛。

细胞中主要以5'-核苷酸形式存在,其中又以5'-ATP含量最多。

一般说来,细胞中核苷酸的浓度远远超过脱氧核苷酸,前者约在mmol范围,而后者只在μmol水平。

在细胞分裂周期中,细胞内脱氧核苷酸含量波动范围较大,核苷酸浓度则相对稳定。

不同类型细胞中各种核苷酸含量差异很大。

而在同一种细胞中,各种核苷酸含量虽也有差异,但核苷酸总含量变化不大。

核苷酸具有多种生物学功用:①作为核酸合成的原料,这是核苷酸最主要的功能。

②体内能量的利用形式。

ATP是细胞的主要能量形式。

此外GTP等也可以提供能量。

③参与代谢和生理调节。

某些核苷酸或其衍生物是重要的调节分子。

例如cAMP是多种细胞膜受体激素作用的第二信使;cGMP也与代谢调节有关。

④组成辅酶。

例如腺苷酸可作为多种辅酶(NAD、FAD、CoA等)的组成成分。

⑤活化中间代谢物。

核苷酸可以作为多种活化中间代谢物的载体。

例如UDP葡萄糖是合成糖原、糖蛋白的活性原料,CDP二酰基甘油是合成磷脂的活性原料,S-腺苷甲硫氨酸是活性甲基的载体等。

ATP还可作为蛋白激酶反应中磷酸基团的供体。

第一节嘌呤核苷酸的合成与分解代谢一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两种途径从头合成途径,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(de novo synthesis)。

生物化学第八章 核苷酸代谢

生物化学第八章 核苷酸代谢

嘌呤碱从头合成的元素来源
Gly
CO2
Asp N 1
6
5
N 7
一碳单位 2
甲酰-FH4
3 N
4
9 N
8
一碳单位 甲炔-FH4
Gln
• 从头合成途径 (1)IMP(次黄嘌呤核苷酸)的合成 (2)AMP(腺苷酸)和GMP(鸟苷酸)的生成
(1)、IMP的生成
PRPP
AMP ATP
(5’-磷酸核糖-1’-焦磷酸)PRPP合成酶
小结
1、嘌呤核苷酸补救合成定义、发生组织。 2、补救合成的生理意义。 3、脱氧核苷酸是在核苷二磷酸水平上进行的。 4、嘌呤代谢的终产物是尿酸、痛风病的致病 原因、治疗机制。
第三节 嘧啶核苷酸的代谢
嘧啶核苷酸的结构
一、嘧啶核苷酸的从头合成 (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。
很少能活至20岁,
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。
HGPRT完全缺失的患儿,表现为自毁容貌综 合征。
(四)脱氧核苷酸的合成代谢
在核苷二磷酸水平上进行
(N代表A、G、U、C等碱基)
脱氧核苷酸的生成
核糖核苷酸还原酶,Mg2+
第八章
核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
第一节、核苷酸的功能及消化与吸收 一、核苷酸的功能
是核酸的基本组成单位,合成核酸的原料 能量的利用形式,ATP是重要能量货币; 参与代谢和生理调节,cAMP是第二信使; 参与生物活性物质组成,NAD、 FAD、 CoA等; 其衍生物是许多生化反应的中间供体 ,如UDPG 、

嘌呤核苷酸的分解代谢

嘌呤核苷酸的分解代谢

嘌呤核苷酸的分解代谢
嘌呤核苷酸的分解代谢主要发生在肝、小肠及肾,最终分解为尿酸。

具体过程如下:
首先,细胞中的核苷酸在核苷酸酶的作用下水解成核苷。

核苷经核苷磷酸化酶作用,磷酸解成自由的碱基及核糖-1-磷酸。

嘌呤碱基可以参加核苷酸的补救合成,也可以进一步水解。

人体内,嘌呤碱基最终分解生成尿酸,随尿排出体外。

这个过程中,黄嘌呤氧化酶是分解代谢中重要的酶。

嘧啶核苷酸的分解代谢有所不同,胞嘧啶脱氨基转变成尿嘧啶,尿嘧啶最终生成NH3、CO2及β-丙氨酸。

胸腺嘧啶则降解成β-氨基异丁酸。

核酸的降解与核苷酸代谢

核酸的降解与核苷酸代谢

1、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
合成原料:谷氨酰胺、天冬氨酸、 CO2、磷酸核糖。
合成特点:用原料先合成嘧啶环,然 后再与磷酸核糖连接生成嘧啶核苷酸
生理意义
●节省: 减少从头合成时能量和原料的消耗 ● 作为某些器官(脑,骨髓和脾)合成核苷酸的途径
遗传疾病 Lesch-Nyhan 莱-尼综合征,自毁容貌综合征 -----罕见的性染色体X连锁遗传病 疾病生化本质: HGPRT基因缺陷 嘌呤合成过多,明显的高尿酸血症,痛风伴 大脑瘫痪、智力减退、舞蹈手足综合征,身体 和精神发育迟缓, 有咬指咬唇的强迫性自残
S
S
NADP+ 硫氧化还原蛋白还原酶 NADPH + H+ (FAD)
激酶 dNDP + ATP
dNTP + ADP
5、 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。
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
(5-磷酸核糖)
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
① 磷酸核糖酰胺转移酶 ② GAR合成酶 ③ 转甲酰基酶 ④ FGAM合成酶 ⑤ AIR合成酶
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AMP+PPi
次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶
I/G+PRPP
IMP/GMP+PPi
(三)抗代谢药物对嘌呤核苷酸合成的抑制:
➢能够抑制嘌呤核苷酸合成的一些抗代谢药物。 ➢通常是属于嘌呤、氨基酸或叶酸的类似物。 ➢主要通过对代谢酶的竞争性抑制作用,来干扰 或抑制嘌呤核苷酸的合成,因而具有抗肿瘤治疗 作用。
尿苷胞苷激酶
ATP
ADP
UMP/CMP
脱氧胸苷激酶
TdR
dTMP
ATP
ADP
(三)抗代谢药物对嘧啶核苷酸合成的抑制
➢能够抑制嘧啶核苷酸合成的抗代谢药物也是一 些嘧啶核苷酸的类似物,通过对酶的竞争性抑制 而干扰或抑制嘧啶核苷酸的合成。 ➢主要的抗代谢药物是5-氟尿嘧啶(5-FU)
5-FU在体内可转变为F-dUMP,其结构与dUMP 相似,可竞争性抑制胸苷酸合成酶的活性,从而 抑制胸苷酸的合成。
第十章 核苷酸代谢
Chapter 9 Metabolism of nucleotide
➢核苷酸(nucleotide)是构成核酸(nucleic acid)的基本单位,人体所需的核苷酸 都是由机体自身合成的。
➢食物中的核酸或核苷酸类物质基本上 不能被人体所利用。
胃 核蛋白
HCl
蛋白质
小肠
小肠 磷酸
磷酸核糖焦磷酸合成酶 10步反应
5,-磷酸核糖
PRPP→→→→IMP
ATP
⑵ 腺苷酸及鸟苷酸的合成:
NAD+(受氢体)
IMP
Asp(NH3)
黄苷酸 (XMP)
腺苷酸代琥珀酸 (AMP-S)
Gln(NH3)
GMP
AMP
⑶ 三磷酸嘌呤核苷的合成:
激酶
激酶
AMP/GMP
ADP/GDP
ATP/GTP
ATP ADP
➢ 痛风症患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常, 可致血中尿酸水平升高,以尿酸钠晶体沉积于 软骨、关节、软组织及肾脏,临床上表现为皮 下结节,关节疼痛等。
➢ 尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。 但在鸟类,尿酸则可继续分解产生尿囊素。
核苷酸酶
AMP
AR
H 2O Pi H 2O
脱氨酶
IR
NH 3
➢在临床上应用较多的嘌呤核苷酸类似物主要是6巯基嘌呤(6-MP)。
➢6-MP的化学结构与次黄嘌呤类似,因而可以抑 制IMP转变为AMP或GMP,从而干扰嘌呤核苷酸 的合成。
二、嘌呤核苷酸的分解代谢
➢ 嘌呤核苷酸的分解首先是在核苷酸酶的催化下, 脱去磷酸生成嘌呤核苷,然后再在核苷酶的催 化下分解生成嘌呤碱,最后经氧化生成尿酸 (uric acid),经尿液排出体外。
Pi
核苷酶 I
R -1-P
核苷酸酶
核苷酶
鸟嘌呤酶
GMP
GR
G
X
H 2O Pi
Pi R -1-P H 2O
Pi
黄嘌呤氧化酶
尿酸
第二节 嘧啶核苷酸的代谢
Metabolism of pyrimidine nucleotide
一、嘧啶核苷酸的合成代谢
(一)从头合成途径
(1)概念:指利用一些简单的前体物逐步合成 嘧啶核苷酸的过程。该过程主要在肝脏的胞 液中进行。
二、嘧啶核苷酸的分解代谢
➢ 嘧啶核苷酸可首先在核苷酸酶和核苷磷酸化酶的 催化下,除去磷酸和核糖,产生的嘧啶碱可在体 内进一步分解代谢。不同的嘧啶碱其分解代谢的 产物不同,其降解过程主要在肝脏进行。
(一)胞嘧啶和尿嘧啶的降解
胞嘧啶脱氨酶 二氢尿嘧啶脱氢酶
二氢嘧啶酶
C
U
DHU
β-脲基丙酸
H2O
NH3
核酸
单核苷酸

胰核酸酶
核苷酸酶 核苷
核苷酶
戊糖 含氮碱
➢核苷酸生理功用: ① 作为合成核酸的原料
ATP,GTP,CTP,UTP
dATP,dGTP,dCTP,dTTP
ATP GTP
② 作为能量的贮存和供应形式
UTP CTP
③ 参与代谢或生理活动的调节:cAMP和cGMP
NAD+、NADP+、FAD、
Pi
dCMP
H2O
脱氨酶
NH3
dUMP
N5,N10-CH3-FH4
胸苷酸合成酶
FH4 dTMP
dTDP
dTTP
(二)补救合成途径:
1、概念:由分解代谢产生的嘧啶/嘧啶核苷转 变为嘧啶核苷酸的过程称为补救合成途径 (salvage pathway)。以嘧啶核苷的补救合成途 径较重要。 2、机理:
UR/CR
ATP ADP
NADPH+H+
核糖核苷酸还原酶
NADP+ +H2O
dADP/dGDP 激酶 dATP/dGTP
ATP ADP
(二)补救合成途径
1、概念:指利用分解代谢产生的自由嘌呤碱和 PRPP合成嘌呤核苷酸的过程。这一途径可在大 多数组织细胞中进行。
2、过程:
腺嘌呤磷酸核糖转移酶
A + PRPP
CO2、一碳单位.
CO2 ↓ C6 Asp→N1 C5 N7 ←Gly(4,5,7) ||| N10-CHO FH4→C2 C4 C8 ←N5,N10=CH-FH4 N3 N9 ↑↑
Gln
嘌呤环各原子的来源
AMP

Asp
Gln
3.过程:原料→ IMP → XMP → GMP
➢可分为三个阶段:
⑴ 次黄嘌呤核苷酸的合成:
NADPH+H+ NADP+
H2O
β-脲基丙酸酶 -丙氨酸+ NH3 +CO2
H2O
(二)胸腺嘧啶的降解
二氢胸腺嘧啶脱氢酶
T
DHT
NADPH+H+
NADP+
二氢嘧啶酶 β-脲基异丁酸
H2O
β-脲基异丁酸酶 -氨基异丁酸+ NH3 +CO2
(2)原料:PRPP、 Asp、Gln、CO2
氨基甲酰磷酸
Gln → CO 2→
C4
N3
C5
|‖
C2
C6
N1
←Asp
嘧啶核各原子的来源
(3)嘧啶核苷酸的主要合成步骤:
① 尿苷酸(uridine monophosphate)的合成:
Gln+CO2+2ATP
酶Ⅱ
氨基甲酰磷酸
转氨甲酰酶 Asp
PRPP
氨甲酰天冬氨酸 UMP
乳清酸
② 胞苷酸的合成:
激酶
UMP
UDP
ATP ADP
激酶
CTP 合成酶
UTP
CTP
ATP ADP
Gln+ATP Glu+ADP+Pi
③ 脱氧嘧啶核苷酸的合成:
CTP H2O
CDP Pi
核糖核苷酸还原酶 dCDP
NADPH+H+ NADP++H2O
H2O
激酶dCTPFra bibliotekATP ADP
④ 参与构成酶的辅酶或辅基 FMN、CoASH 等
⑤参与组成活性中间代谢物 UDPG、CDP-胆碱、
CDP-乙醇胺等
第一节 嘌呤核苷酸的代谢
Metabolism of purine nucleotide
一、嘌呤核苷酸的合成代谢
(一)从头合成途径:
1. 概念 2. 原料:PRPP、Gly、Asp、 Gln、
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