生物化学 第十二章核苷酸代谢
基础生物化学 第十二章(1-3节)-核酸的合成与分解
＋ 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。
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)
生物化学核苷酸代谢
生物化学核苷酸代谢核苷酸代谢是生物体内重要的生化过程，涉及到核酸合成、降解、修复、信号传递等多个方面。
核苷酸由碱基、糖和磷酸组成，其代谢在细胞中是高度调控和平衡的。
核苷酸合成主要通过转氨基树酸循环和核苷酸分子的合成反应进行。
在转氨基树酸循环中，核苷酸前体物质首先被转化为碱基，然后与多磷酸核糖（PRPP）反应生成核苷酸。
在核苷酸分子的合成过程中，磷酸化反应是关键步骤。
首先，核苷酸前体物质通过化学反应与其他辅助分子发生磷酸化，生成亲核试剂；然后亲核试剂与其他原子或分子发生进一步反应，最终形成核苷酸分子。
核苷酸降解是核酸的代谢终点。
核苷酸降解主要通过核苷酸酶和核酸酶的作用进行。
核苷酸首先被分解为核苷和糖酸，然后再被分解为碱基、磷酸和其他代谢产物。
核苷酸的降解产物在细胞中可以被重新利用，参与核酸合成或其他代谢途径。
核苷酸修复是为了纠正核苷酸中的损伤或错误。
核酸在细胞中会受到化学、物理和生物性的损伤。
这些损伤可能导致突变和疾病的发生。
核苷酸修复过程中的多个酶参与到检测和修复核酸中的损伤。
例如，碱基切割酶可以识别含有损伤碱基的DNA链，然后切割并去除这些损伤碱基。
然后，DNA聚合酶、连接酶和重排序酶等修复酶可以填补被切割的DNA链，并确保修复后的DNA链的完整性。
核苷酸在细胞中还扮演着重要的信号传递和调控作用。
一些核苷酸可以作为二级信使，传递细胞内外的信号，调控细胞的生理和代谢过程。
例如，环磷酸腺苷（cAMP）和磷腺苷酸（cGMP）是细胞内常见的二级信使，它们通过激活蛋白激酶A、蛋白激酶G等酶的信号通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡等生理过程。
总结起来，核苷酸代谢是生物体内重要的生化过程，它涉及核酸的合成、降解、修复以及信号传递等多个方面。
核苷酸代谢的平衡和调控对细胞活动的正常进行至关重要，异常的核苷酸代谢可能导致疾病的发生。
因此，对核苷酸代谢的深入研究，有助于揭示生命活动的机制和疾病发生的原因，也为药物研发和治疗提供了理论基础。
核苷酸代谢生物化学
核苷一磷酸的分解
核苷一磷酸在磷酸酶的作用下，将其中的特殊化学键转移给特殊化学物质，生成 相应的单糖和磷酸。
单糖进一步发生代谢，而磷酸则参与其他生化反应。
核苷二磷酸的分解
核苷二磷酸在磷酸酶的作用下，将其中的特殊化学键转移给特殊化学物质，生成相应的单糖和磷酸。
单糖进一步发生代谢，而磷酸则参与其他生化反应。
04
核苷酸代谢的调控
酶的调节
01
酶的激活与抑制
酶的活性可以通过共价修饰（如磷酸化、去磷酸化）、变构效应、与配
体的结合等方式进行激活或抑制，从而调节核苷酸代谢的速度和方向。
Hale Waihona Puke 02酶的浓度调节酶的合成和降解可以调节其在细胞内的浓度，进而影响核苷酸代谢的速
率。
核苷酸的分解代谢
嘌呤核苷酸的分解
嘌呤核苷酸首先在核苷酸酶的作用下 ，将其中的特殊化学键转移给特殊化 学物质，生成相应的嘌呤衍生物和磷 酸核糖。
嘌呤衍生物进一步分解为尿酸，而磷 酸核糖则进一步发生代谢。
嘧啶核苷酸的分解
嘧啶核苷酸在核苷酸酶的作用下，将 其中的特殊化学键转移给特殊化学物 质，生成相应的嘧啶衍生物和磷酸核 糖。
合成过程包括脱氧、磷酸化等步骤，最终 形成脱氧核苷酸。
脱氧核苷酸是DNA的重要组成部分，对 维持生物体的遗传信息具有重要意义。
核苷三磷酸的合成
核苷三磷酸是由核苷二磷酸在激酶催化下 合成的。
合成过程需要消耗能量，如ATP等。
核苷三磷酸是RNA的重要组成部分，对 维持生物体的正常代谢具有重要意义。
03
细胞信号转导的调节
信号转导蛋白
细胞内的信号转导蛋白可以感知 核苷酸代谢产物的浓度，进而调 节核苷酸代谢酶的活性。
生物化学简明教程第五版课后习题答案12 核苷酸代谢
生物化学简明教程第五版课后习题答案12 核苷酸代谢1．你如何解释以下现象：细菌调节嘧啶核苷酸合成的酶是天冬氨酸-氨基甲酰转移酶，而人类调节嘧啶核苷酸合成的酶主要是氨基甲酰磷酸合成酶。
解答：氨基甲酰磷酸合成酶参与两种物质的合成，嘧啶核苷酸的合成和精氨酸的合成。
在细菌体内，这两种物质的合成发生在相同的部位（细菌无细胞器的分化），如果调节嘧啶核苷酸合成的酶是此酶的话，对嘧啶核苷酸合成的控制将会影响到精氨酸的正常合成。
而人体细胞内有两种氨基甲酰磷酸合成酶，即定位于线粒体内的氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ和定位于细胞质内的氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ，它们分别参与尿素循环（精氨酸合成），嘧啶核苷酸的合成。
2．假如细胞中存在合成核苷酸的全部前体物质，①从核糖-5-磷酸合成1mol腺苷酸需要消耗多少摩尔ATP？②如果用补救途径合成1mol腺苷酸，细胞可节省多少摩尔ATP？解答：①从核糖-5-磷酸合成磷酸核糖焦磷酸（PRPP）时，需要将1mol焦磷酸基团从ATP转移到核糖-5-磷酸分子上去，在合成IMP途径的后续步骤中，该焦磷酸被释放并迅速水解生成2mol Pi，相当于消耗2mol ATP。
随后在生成甘氨酰胺核苷酸、甲酰甘氨咪唑核苷酸、5-氨基咪唑核苷酸和甲酰胺核苷酸四步反应中，各有1mol ATP的消耗，生成了IMP。
在IMP转化成腺苷酸时，由腺苷琥珀酸合成酶催化的反应又另外消耗1mol GTP。
所以，从核糖-5-磷酸合成1mol腺苷酸需要消耗7mol ATP。
②补救途径合成腺苷酸反应为：腺嘌呤+ 核糖-5-磷酸→腺苷+Pi ，腺苷 + ATP → AMP + ADP ,可见从腺嘌呤补救途径合成1mol 腺苷酸只消耗1mol ATP，比从头合成核糖-5-磷酸节省6mol ATP 。
3．使用放射性标记的尿苷酸可标记DNA分子中所有的嘧啶碱基，而使用次黄苷酸可标记DNA分子中所有的嘌呤碱基，试解释以上的结果。
解答：使用放射性标记尿苷酸后，尿苷酸（UMP）→UDP→CTP→CDP→dCDP→dCTP；UDP →dUDP→dUMP→dTMP→dTDP→dTTP。
生物化学合工大第十二章核酸的酶促降解和核苷酸代谢ppt课件
核糖核苷酸的生物合成
1、嘌呤核苷酸的生物合成
(1) 从头合成途径 (2) 补救途径(自学)
2、嘧啶核苷酸的生物合成
(1) 从头合成途径 (2) 补救合成途径(自学)
嘌呤环上各原子的来源
来自CO2 来自天冬氨酸
来自甘氨酸
来自“甲酸盐”
来自“甲酸盐”
来自谷氨酰胺的酰胺氮
5-磷酸核糖焦磷酸
甘氨酸
5-磷酸 核糖胺
HCHLeabharlann CH2N5N，5-NC1H0-OC-HF2H-F4 H4
一碳基团的 S-腺苷蛋氨酸 来源与转变
参与 甲基化反应
N5-CH2-FH4
丝氨酸 FH4
NAD+
NDAH+H+ N5 ， N10 -CH2-FH4还原酶
N5 N10 - CH2-FH4
为胸腺嘧啶合 成提供甲基
NAD+ NDAH+H+
N5 ， N10 -CH2-FH4脱氢酶
1、核酸酶的分类
（1）根据对底物的 专一性分为
核糖核酸酶(RNase) 脱氧核糖核酸酶(DNase)
非特异性核酸酶
核酸内切酶 （2）根据切割位点分为 核酸外切酶
2、核酸酶的作用特点
外切核酸酶对核酸的水解位点
BBBBBBBB
5´ p
p
p
p
p
p
p
p
OH 3´
牛脾磷酸二酯酶
（ 5´端外切5得3）
蛇毒磷酸二酯酶
组氨酸 苷氨酸
FH4
N5， N10 = CH-FH4
参与嘌呤合成
HCOOH FH4
H2O 环水化酶
H+
N10 -CHO-FH4
华中农业大学生物化学本科试题库 第12章 核酸的降解和核苷酸代谢
8. A
9. B
10.B
11.D 12. B。
2. 对
3. 对
4. 对
5.错
6. 对
7. 对
8. 对
9. 错
10. 对
(五) 简答题 1. 稀碱的作用下，RNA 在碱（OH-）的作用下生成 2ˊ，3ˊ-环核苷酸的中间物，然后由于 H2O 的参入生成 2′-和 3′-核苷酸的混合物。进一步水解生成核苷。DNA 的核糖 2 位上没有羟基，在碱（OH-）的作用下不能生成 2ˊ，3ˊ-环核 苷酸的中间物。DNA 不能被碱水解。 2. 嘌呤核苷酸分解的过程如下： 腺嘌呤核苷酸→腺嘌呤核苷→次黄嘌呤核苷→次黄嘌呤 *║ 鸟嘌呤核苷酸→ 鸟嘌呤核苷→ 黄嘌呤核苷→ 黄嘌呤→ 尿酸→尿囊素→尿囊酸→尿素+乙醛酸。 （*黄嘌噙氧化酶催化 的反应。 ） 人、猿类、鸟类、爬虫类和大多数的昆虫以尿酸作为嘌呤碱的最终代谢产物；其它多种生物还可进一步降解尿酸，形 成不同的代谢产物，除上述提及的哺乳动物，其它哺乳动物体中嘌呤的降解产物为尿囊素。某些硬骨鱼可将尿囊素进一步分 解形成尿囊酸；大多数鱼类、两栖类中尿囊酸可再分解为尿素和乙醛酸；某些低等动物可将尿素分解为氨和二氧化碳。 其它原因导致体内过多的尿酸积累特别是在关节组织中积累可产生痛风症。 别嘌呤醇通过抑制黄嘌呤氧化酶， 减少尿 酸的生成可缓解痛风症。 3. 嘌呤和嘧啶核苷酸的合成，通过完全不同的途径进行。嘌呤核苷酸合成的第一步是 5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP） 与谷氨酰胺生成 5-磷酸核糖胺（PRA） 。最后合成的产物是次黄嘌呤核苷酸，然后再转变为鸟嘌呤和腺嘌呤核苷酸。嘧啶核 苷酸的合成一开始没有核糖参加，合成的产物是嘧啶碱的前体乳清酸，然后再与 5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）生成乳清酸 核苷酸，再进一步转变为尿嘧啶核苷酸。 在嘌呤核苷酸合成过程中有：谷氨酰胺、甘氨酸和天冬氨酸参加。 在嘧啶核苷酸全成过程中有：谷氨酰胺和天冬氨酸参加。 4. 嘌呤核苷酸合成的调节： （1）催化合成途径第一步反应的磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶是别构酶，受 AMP 和 GMP 的反馈抑制。 （2）次黄嘌呤核苷酸氧化成黄嘌呤是由次黄嘌呤核苷酸氧化酶催化，过量的 GMP 抑制该酶的活性。 （3）次黄嘌呤核苷酸在 GTP 供能的条件下，与天冬氨酸生成腺苷酸琥珀酸，催化该反应的腺苷酸琥珀酸合成酶，受 过量 AMP 的抑制。 嘧啶核苷酸合成的调节： （1）氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ受 UMP 的反馈抑制。 （2）天冬氨酸转氨甲酰酶（ATCase）是别构酶，ATP 是正效应物，GTP 是负效应物。 （3）CTP 合成酶受 CTP 的抑制。 5. 羽田杀菌素（N-羟-N-甲酰甘氨酸）与天冬氨酸结构相似，可强烈抑制腺苷酸琥珀酸合成酶的活性，该酶催化：次黄 嘌呤+天冬氨酸+GTP→腺苷酸琥珀酸，然后由腺苷酸琥珀酸裂解为腺苷酸和延胡索酸。羽田杀菌素阻止腺苷酸琥珀酸生成， 减少腺苷酸的合成量，是一种具有抗癌作用的抗菌素。 6. 标记氨基氮的腺嘌呤进入人、小鼠和鸽子体内，分解后标记物出现在 NH3 上排出体外。标记 N7 的腺嘌呤进入人和鸽 子体内分解后，标记物出现在尿酸分子中，进入小鼠体内分解后，标记物出现在尿囊酸分子中。 7. 将标记 14C4 的腺嘌呤在含有鱼的腺嘌呤分解酶系统中， 14C4 出现在腺嘌呤分解的最终产物乙醛酸分子上。 H — 14 C4OCOOH 3Cp 8. (1)该寡核苷酸为十二个单核苷酸所组成，各种单核苷酸的分子比例为 A：C：G：U = 2：4：4：2。 ApUp (2) 胰核糖核酸酶处理得到的多核苷酸碎片的 3 端均含有嘧啶（U 或 C）核苷酸：
核苷酸的合成分解【共31张PPT】
NM P ATP NDP
ATP
NTP
N： 代表 A、 G、C、U 作为合成RNA的原料
五、脱氧核苷酸的合成
脱氧核糖核苷酸由核糖核苷 酸的二磷酸核苷水平上还原生 成
dTTP dTMP dUMP
NDP
NADPH+H+
NADP+
H2O
DNA合成原料
dNTP
dNDP
（A、G、C）
第二节 核苷酸的分解代谢
2ATP 2ADP+Pi
CO2+谷氨酰胺
氨基甲酰磷酸 天冬氨酸
乳清酸核苷酸 OMP
Pi PRPP
乳清酸
氨甲酰天冬氨酸
H2O 二氢乳清酸
CO2 尿嘧啶核苷酸（UMP）
2、CTP的合成
ATP
UMP
ATP
UDP
UTP
CTP
谷氨酸
谷氨酰胺
3、dTMP的合成
dUDP
(-)
一、嘌呤核苷酸的抗代谢物
Ｃ．脑组织
别嘌呤醇
D．骨髓组织
一、嘌呤核苷酸的从头合成
E. 小肠 嘧啶核苷 + ATP
嘧啶核苷酸 + ADP
UTP、CTP 、 GTP分别参与Gn、磷脂和Pr合成
嘧啶碱 + PRPP
嘧啶核苷酸
一、嘌呤核苷酸的从头合成
二、嘧啶核苷酸抗代谢物
别尿嘧嘌２啶呤←胞.醇下嘧啶 列原料在胸嘌腺嘧啶呤碱和嘧啶碱合成中均需要
（R） C（.dR）嘧啶核苷酸的从头合成
A / G / I + PRPP
AMP / GMP / IMP
8-氮杂鸟嘌呤等
D. FH2还原酶
嘧啶核苷酸的补救合成
第十二章核苷酸代谢
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。
2.合成部位：主要是肝细胞胞液
19
3.嘧啶合成的元素来源
20
4.合成过程
（ 1 ）尿嘧啶核苷酸的合成
天冬氨酸 谷氨酰胺 CO2
嘧啶环 PRPP UMP
特点：先合成嘧啶环，再与PRPP作用生成UMP
5-甲酰胺基咪唑4-甲酰胺核苷酸
（FAICAR）
MTX
5-氨基异咪唑4-甲酰胺核苷酸
（AICAR）
6-MP AMP
6-MP PPi
6-MP
=
PRPP
氮杂丝氨酸
PPi PRPP
GMP
鸟嘌呤(G)
6-MP
腺嘌呤（A）
目4录5
（二） 嘧啶核苷酸的抗代谢物
嘧啶核苷酸的抗代谢物有： 嘧啶、氨基酸或叶酸类似物三大类
一磷酸核苷（NMP）在核苷激酶的作用下， 由ATP提供磷酸依次生成二磷酸核苷（NDP）、 三磷酸核苷（NTP）
NMP+ATP 一磷酸核苷激酶 NDP+ATP 二磷酸核苷激酶
NDP+ADP NTP+ADP
26
四、脱氧核苷酸的合成
（一）脱氧二磷酸核苷（dNDP）的合成
• 脱氧核苷酸是在二磷酸核苷（NDP）水平上直接 脱氧还原而成。
甲炔基 （一碳单位）
7
3.过程
（1）PRPP的合成 （2）IMP的合成 （3）AMP和GMP的生成
8
（1）PRPP的合成
5-P-核糖 ATP
PRPP
(PRPP)
9ห้องสมุดไป่ตู้
（２）IMP的合成
PRPP
华中农业大学生物化学考研试题库附答案核酸的降解和核苷酸代谢
第12章核酸的降解和核苷酸代谢一、教学大纲基本要求核酸的酶促降解，水解核酸的有关酶（核酶外切酶、核酶内切酶、限制性内切酶），核苷酸、嘌呤碱、嘧啶碱的分解代谢，嘌呤核苷酸的合成，嘧啶核苷酸的合成，脱氧核糖核苷酸的合成，辅酶核苷酸的合成。
二、本章知识要点(一)核酸的酶促降解核酸酶（nucleases）：是指所有可以水解核酸的酶，在细胞内催化核酸的降解，以维持核酸（尤其是RNA）的水平与细胞功能相适应。
食物中的核酸也需要在核酸酶的作用下被消化。
核酸酶按照作用底物可分为：DNA酶（DNase）、RNA酶（Rnase）。
按照作用的方式可分为：核酸外切酶和核酸内切酶，前者指作用于核酸链的5‘或3’端，有５’末端外切酶和３’末端外切酶两种；后者作用于链的内部，其中一部分具有严格的序列依赖性（4～8 bp），称为限制性内切酶。
核酸酶在DNA重组技术中是不可缺少的重要工具，尤其是限制性核酸内切酶更是所有基因人工改造的基础。
（二）核苷酸代谢1.核苷酸的生物学功能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；③参与代谢和生理调节；④组成辅酶。
核苷酸最主要的功能是作为核酸合成的原料，体内核苷酸的合成有两条途径，一条是从头合成途径，一条是补救合成途径。
肝组织进行从头合成途径，脑、骨髓等则只能进行补救合成，前者是合成的主要途径。
核苷酸合成代谢中有一些嘌呤、嘧啶、氨基酸或叶酸等的类似物，可以干扰或阻断核苷酸的合成过程，故可作为核苷酸的抗代谢物。
不同生物嘌呤核苷酸的分解终产物不同，人体内核苷酸的分解代谢类似于食物中核苷酸的消化过程，嘌呤核苷酸的分解终产物是尿酸。
嘧啶核苷酸的分解终产物是β-丙氨酸或β-氨基异丁酸。
核苷酸的合成代谢受多种因素的调节。
(1)嘌呤核苷酸代谢①嘌呤核苷酸的合成代谢：体内嘌呤核苷酸的合成有两条途径，一是从头合成途径，一是补救合成途径，其中从头合成途径是主要途径。
嘌呤核苷酸合成部位在胞液，合成的原料包括磷酸核糖、天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、一碳单位及CO2等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
磷酸 戊糖
目录
核苷酸的生物功用 作为核酸合成的原料 体内能量的利用形式 参与代谢和生理调节
AMP
组成辅酶
活化中间代谢物
尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+)
目录
第一节 嘌呤核苷酸的合成与分解代谢
Metabolism of Purine Nucleotides
目录
嘌呤核苷酸的结构
目录
合成过程 APRT
腺嘌呤 + PRPP
次黄嘌呤 + PRPP 鸟嘌呤 + PRPP
AMP + PPi
IMP + PPi GMP + PPi
HGPRT
HGPRT 腺苷激酶 ATP ADP
腺嘌呤核苷
AMP
目录
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
AMP
GMP
目录
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(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。
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。
NADP+
硫氧化还原蛋白还原酶 (FAD) 激酶
NADPH + H+
dNDP + ATP
dNTP + ADP
目录
（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。
嘌呤类似物 6-巯基嘌呤 6-巯基鸟嘌呤 8-氮杂鸟嘌呤等 氨基酸类似物 叶酸类似物
氮杂丝氨酸等 氨蝶呤 氨甲蝶呤等
5-甲酰胺基咪唑4-甲酰胺核苷酸 （FAICAR）
氮杂丝氨酸
5-氨基异咪唑4-甲酰胺核苷酸 （AICAR）
=
=
AMP
6-MP = PPi
6-MP 6-MP
PPi = GMP
PRPP 鸟嘌呤(G)
PRPP
6-MP 腺嘌呤（A）
目录
目录
二、嘌呤核苷酸的分解代谢
核苷酸酶 Pi
核苷酸
核苷 核苷磷酸化酶
1-磷酸核糖
ADP
激酶 ATP ADP
ATP
GMP
激酶 ATP ADP
GDP
激酶
GTP
ATP ADP
目录
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。
目录
2、从头合成的调节 调节方式：反馈调节和交叉调节 _ _ _ +
碱基
目录
AMP GMP
（次黄嘌呤）
H
G
（黄嘌呤） 黄嘌呤 氧化酶
X
嘌呤碱的最终 代谢产物
目录
痛风症的治疗机制
鸟嘌呤 黄嘌呤 次黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶
尿酸
别嘌呤醇
目录
第二节 嘧啶核苷酸的合成与分解代谢
Metabolism of Pyrimidine Nucleotides
目录
嘧啶核苷酸的结构
尿苷酸激酶 ATP ADP
二磷酸核苷激酶
UDP
ATP ADP
UTP
CTP合成酶 谷氨酰胺 ATP 谷氨酸 ADP+Pi
目录
dTMP或TMP的生成
UDP CTP 脱氧核苷酸还原酶 CDP dCDP dUDP dCMP
TMP合酶
N5, N10-甲烯FH4 FH4 FH2
FH2还原酶
NADP+
NADPH+H+
嘧啶核苷酸
核苷酸酶 PPi
核苷
核苷磷酸化酶
1-磷酸核糖 嘧啶碱
目录
胞嘧啶
NH3
胸腺嘧啶
尿嘧啶
二氢尿嘧啶
H2 O
β-脲基异丁酸
H2 O
CO2 + NH3
β-丙氨酸
β-氨基异丁酸
肝
丙二酸单酰CoA
乙酰CoA
尿素
甲基丙二酸单酰CoA
琥珀酰CoA TAC
糖异生
目录
TAC
谷氨酰胺 （酰胺基）
目录
合成过程
IMP的合成
AMP和GMP的生成
目录
（磷酸核糖焦磷酸） 酰胺转移酶 谷氨酰胺
PP-1-R-5-P
AMP ATP PRPP合成酶
（5-磷酸核糖）
R-5-P
谷氨酸
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
（5´-磷酸核糖胺）
H2N-1-R-5´-P
AMP
IMP
GMP
目录
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
目录
目录
IMP生成总反应过程
目录
AMP和GMP的生成
①腺苷酸代琥珀酸合成酶 ③IMP脱氢酶 ②腺苷酸代琥珀酸裂解酶 ④GMP合成酶
目录
AMP
激酶 ATP ADP
进行补救合成。
目录
（三）嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
GMP
NH3
腺苷酸代 琥珀酸
IMP
XMP
目录
（四）脱氧核糖核苷酸的生成
在核苷二磷酸水平上进行 （N代表A、G、U、C等碱基）
目录
NDP 二磷酸核糖核苷
核糖核苷酸还原酶，Mg2+
dNDP 二磷酸脱氧核苷
S S
还原型硫氧化 还原蛋白-(SH)2
氧化型硫氧 化还原蛋白
目录
（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。
目录
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）
目录
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
合成部位 主要是肝细胞胞液
合成原料 谷氨酰胺、CO2和天冬氨酸
目录
嘧啶合成的元素来源
氨基甲 酰磷酸
天冬氨酸
目录
合成过程 尿嘧啶核苷酸的合成
谷氨酰胺 + HCO3氨基甲酰磷 酸合成酶II
dUMP
脱氧胸苷一磷酸 dTMP
目录
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 PRPP
-
-
嘌呤核苷酸 ATP + 5-磷酸核糖 嘧啶核苷酸
UMP
UTP
CTP
目录
（二）嘧啶核苷酸的补救合成
嘧啶 + PRPP
嘧啶磷酸核糖转移酶
磷酸嘧啶核苷 + PPi
尿嘧啶核苷 + ATP 胸腺嘧啶核苷 + ATP
目录
6-巯基嘌呤的结构
次黄嘌呤 (H)
6-巯基嘌呤 (6-MP)
目录
6-MP PRPP = 谷氨酰胺 （Gln） PRA 氮杂丝氨酸 甘氨酰胺 核苷酸 （GAR）
MTX 甲酰甘氨酰 胺核苷酸 （FGAR） MTX =
氮杂丝氨酸 甲酰甘氨 脒核苷酸 （FGAM）
=
6-MP PRPP PPi 次黄嘌呤 IMP （H）
尿苷激酶 胸苷激酶
UMP +ADP TMP +ADP
目录
（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物
嘧啶类似物
胸腺嘧啶(T)
5-氟尿嘧啶(5-FU)
目录
某些改变了核糖结构的核苷类似物
目录
氮杂丝氨酸 UMP UTP CTP CDP
阿糖胞苷 dCDP
氨甲碟呤
UDP
dUDP
dUMP
氮杂丝氨酸
dTMP
目录
二、嘧啶核苷酸的分解代谢
腺苷酸代 琥珀酸
+
R-5-P PRPP合成酶 酰胺转移酶 PRPP PRA _ ATP
AMP ADP ATP GMP GDP GTP
IMP
_
XMP
_
腺苷酸代 琥珀酸
AMP
ADP
GDP
ATP
GTP
目录
IMP
GTP
+
XMP
_
ATP
+GMP
(二)嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式
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)
第十二章
核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
目录
概述
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。
目录
核酸的消化与吸收 食物核蛋白