嘌呤核苷酸的分解
核苷酸代谢-郭
㈠
腺苷酸代 琥珀酸
AMP
ADP
ATP
IMP XMP
㈠
㈩ ㈩
ATP
GMP
GDP
GTP
(二)嘌呤核苷酸的补救合成
合成部位:细胞液(脑、骨髓为主) 合成特点:过程简单,耗能少.利用现成的嘌
呤碱或嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸.
特异性酶:腺嘌呤磷酸核糖转移酶(APRT)
次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (HGPRT)
★★
O C C N CH C N N R-5'-P
NH C HN C N CH HC C N N R-5'-P
NH2
延胡索酸
腺苷酸代琥珀 酸裂解酶
N HC
C
CN CH C N N R-5'-P
腺苷酸代琥珀酸
AMP
HN HC
IMP
NAD+ 2O H NADH+H O
+
谷氨酰氨 Mg2+,ATP
谷氨酸
HN H2N C
11
次黄嘌呤核苷酸（IMP）
CO2
甘氨酸
6
N
5
7
N
8
冬 天冬冬
N1 C2
3
C C C
9
N N10-甲炔-FH4 甲5甲甲
一 （ 一一一 ）
N10-甲酰FH4 甲 甲甲
（ 一一一 一 ）
4
N
N
冬 谷 甲谷 （ 谷 甲） 甲
★★★
嘌呤碱合成的原料来源
（2）AMP和GMP的合成
HOOCCH2CHCOOH
甘氨酰胺核苷酸 ④ GAR甲酰转移酶 （GAR）
甘氨酰胺核苷酸合成酶
甲酰甘氨咪核苷酸 （FGAM）
执业医师最新全考点解析系列生物化学部分第八节——核苷酸代谢
第八单元核苷酸代谢本章考点：1.核苷酸代谢（1）两条嘌呤核苷酸合成途径的原料（2）嘌呤核苷酸的分解代谢产物（3）两条嘧啶核苷酸合成途径的原料（4）嘧啶核苷酸的分解代谢产物2.核苷酸代谢的调节（1）核苷酸合成途径的主要调节酶（2）抗核苷酸代谢药物的生化机制第一节核苷酸代谢核苷酸分为嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸，核苷酸代谢包括合成代谢与分解代谢一、嘌呤核苷酸的代谢（一）合成代谢1.嘌呤核苷酸从头合成的主要途径（1）合成部位：主要是肝，其次是小肠和胸腺。
（2）原料：磷酸核糖、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、C02及一碳单位。
（3）关键酶：PRPP合成酶PRPP酰胺转移酶。
2.补救合成：（1）部位：脑、骨髓。
（2）原料：磷酸核糖、嘌呤碱或嘌呤核苷。
（3）关键酶：腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）、次黄瞟呤鸟瞟呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）。
（二）分解代谢1.最终产物：尿酸尿酸产生过多可导致痛风痛风的机制：尿酸生成过量或尿酸排出过少。
2.代谢抑制剂：别嘌呤醇。
临床中常用别嘌呤醇治疗痛风，机制为别嘌呤醇是次黄嘌呤类似物，能竞争性抑制黄嘌呤氧化酶，从而抑制尿酸的生成。
二、嘧啶核苷酸的代谢（一）合成代谢1.从头合成（1）原料：磷酸核糖、天冬氨酸、谷氨酰胺、C02。
（2）关键酶：PRPP合成酶、氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ(CPS Ⅱ，位于细胞液中)。
2.补救合成关键酶：嘧啶磷酸核糖转移酶。
（二）分解代谢最终产物：β-丙氨酸、C02、NH3、β-氨基异丁酸。
第二节核苷酸代谢的调节机体对核苷酸合成的速度进行着精确的调节，一方面满足合成核酸对核苷酸的需要，同时又不会“供过于求”以节省营养物及能量的消耗。
一、嘌呤核苷酸的调控1.PRPP合成酶与酰胺转移酶可被产物IMP、AMP、GMP等抑制；2.PRPP增多可促进酰胺转移酶活性；3.过量的AMP抑制腺苷酸代琥珀酸合成酶，抑制AMP合成，过量的GMP抑制IMP 脱氢酶，抑制GMP合成；4.交叉调节：ATP可促进GMP合成，GTP可促进AMP合成。
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）。
嘌呤核苷酸互相转变
嘌呤核苷酸互相转变嘌呤核苷酸是组成DNA和RNA的重要组成部分，它们在细胞代谢和遗传信息传递中起着关键的作用。
嘌呤核苷酸分为两类：腺苷酸（adenosine）和鸟苷酸（guanosine）。
这两类核苷酸之间有着互相转变的关系，在细胞内起着维持生命活动的平衡作用。
首先来看一下嘌呤核苷酸的结构和功能。
嘌呤核苷酸由五碳糖（脱氧核糖或核糖）和嘌呤碱基（腺嘌呤或鸟嘌呤）以糖苷键连接而成。
腺苷酸由腺嘌呤和核糖通过β-1,9-糖苷连接而成，含有葡萄糖基酸；而鸟苷酸则由鸟嘌呤和核糖通过β-1,9-糖苷键连接而成，含有磷酸基团。
嘌呤核苷酸在细胞内具有多种重要的功能。
首先，它们是DNA和RNA的组成单元，能够传递、储存和复制遗传信息。
其次，嘌呤核苷酸能够催化细胞内化学反应的进行，参与细胞的代谢过程。
此外，嘌呤核苷酸还能够调节细胞内的信号传导及蛋白质合成等生物过程。
正因为嘌呤核苷酸的重要作用，细胞需要保持它们的合适浓度和平衡，以维持正常的细胞功能。
嘌呤核苷酸之间的互相转变是细胞维持嘌呤核苷酸平衡的重要机制。
这个过程涉及到多个酶和底物的相互作用，经过一系列反应步骤完成。
其中最重要的是嘌呤核苷酸的合成和降解。
嘌呤核苷酸的合成是由多个酶的共同作用，在细胞内按需合成。
嘌呤核苷酸的降解则是由三个主要的酶参与，将嘌呤核苷酸分解为氨基和嘌呤底物，然后进一步分解成尿酸。
嘌呤核苷酸的合成是一个复杂的过程，涉及到多个酶的协同作用。
首先，核糖酸和天然脱氧核糖酸通过存在缺陷的酶反应，形成底物IMP（次黄嘌呤核苷酸）。
IMP可通过一系列酶催化反应，转变为腺苷酸或鸟苷酸。
具体过程中，IMP可转变为AMP（腺苷酸）或GMP（鸟苷酸）。
嘌呤核苷酸的降解是为了保持细胞内的嘌呤核苷酸平衡。
尿酸是嘌呤代谢的最终产物，它能够被排泄出体外。
尿酸的合成发生在嘌呤核苷酸的降解途径中，通过多个酶的催化反应，嘌呤核苷酸分解为尿酸。
一部分尿酸在人体内可以被再利用，而不需要通过排泄来维持嘌呤核苷酸的平衡。
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 、
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
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
《生物化学》第十一章
第一节
核苷酸的合成代谢 二、嘧啶核苷酸的合成代谢
2．CTP 的合成 UMP 是所有其他嘧啶核苷酸的前体。由尿嘧啶核苷酸转变成胞嘧啶核苷酸是 在核苷三磷酸水平上进行的。UMP 经尿苷酸激酶和二磷酸核苷激酶的作用， 先生成 UTP（三磷酸尿苷），然后在 CTP 合成酶的催化下，由谷氨酰胺提供 氨基，使 UTP 转变为 CTP（三磷酸胞苷）。此过程消耗 1 分子 ATP 。
- 18 -
第一节
核苷酸的合成代谢 二、嘧啶核苷酸的合成代谢
3．dTMP的合成 脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）由脱氧尿嘧啶核苷酸（dUMP）甲基化生成。催 化此反应的酶是胸苷酸合酶，N5, N10-甲烯四氢叶酸为甲基供体。 在正常的肝细胞中，胸苷酸合酶活性很低，当肝里出现恶性肿瘤时，此酶活性 升高。而且，肿瘤的恶性程度与胸苷酸合酶的活性值成正相关。
- 32 -
第三节 核苷酸的抗代谢物
四、核苷类似物
阿糖胞苷、环胞苷是改变了核糖结 构的核苷类似物。阿糖胞苷能抑制 CDP （二磷酸胞苷）还原成 dCDP（二磷酸脱 氧胞苷），进而影响 DNA 的合成，它是 重要的抗癌药。
的 6 位酮基被氨基取代即为 AMP。此反应分为两步： ① 由腺苷酸代琥珀酸合成酶催化，GTP（三磷酸鸟苷）水解供能，天冬氨酸的氨基 与IMP相连生成腺苷酸代琥珀酸。 ② 腺苷酸代琥珀酸在腺苷酸代琥珀酸裂解酶作用下脱去延胡索酸生成 AMP。
-9-
第一节
核苷酸的合成代谢 一、嘌呤核苷酸的合成代谢
GMP 的生成过程也包含了两步反应：
APRT 受 AMP 的反馈抑制，HGPRT 受 IMP 与 GMP 的反馈抑制。
- 12 -
第一节
核苷酸的合成代谢 一、嘌呤核苷酸的合成代谢
核苷酸代谢(殷)
甲酰转移酶
H2O
乳清酸核苷酸
乳清酸
二氢乳清酸
CO2
UMP
PPi PRPP NADH++H+ NAD+
还原
UDP
dUDP
UTP
Gln
CTP
dCMP
dUMP 甲基化 dTMP
（3）调节
❖ 关键酶：氨基甲酰磷酸合成酶II（CPS-II）, 天冬 氨酸氨基甲酰转移酶, PRPP激酶, CTP合成酶，
❖ 调节机制：产物反馈抑制、底物激活
ATP ADP
生理意义
（1）节省能量与氨基酸 （2）某些器官(脑、骨髓)，只能进行补救合
成
二、嘧啶核苷酸的合成
(一）从头合成
（1）原料：天冬氨酸、谷氨酰胺、 PRPP、 CO2
（天谷五二）
谷氨酰胺
C
NC
CO2 C
C
N
天冬氨酸
-OOC CH2
CH
+H3N
COO-
UMP的合成过程
CTP的合成
UDP
➢ IMP的合成过程之一
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
➢ IMP的合成过程之二
R-5-P AMP,GMP PRPP
IMP的合成调控点 及药靶
对氨基苯甲酸类似物 （磺胺药）：
抑制叶酸合成，抑制 细菌增殖
人不合成，而从食物 获得叶酸，所以不受 影响。
NH 2
H2O
nucleotidase
Pi
NH3
OH
N
N
N
N
腺嘌呤核苷脱氨酶
N N-R
腺嘌呤核苷
专科(生物化学)第9章 核苷酸代谢
酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后
裂解产生AMP；
• IMP也可在IMP脱氢酶的催化下，以NAD+为受氢体，
脱氢氧化为黄嘌呤核苷酸（XMP），后者再在鸟苷 酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸 （GMP）。
2、AMP和GMP的生成
HOOCCH2CHCOOH
NH2 NH C N C N C 延胡索酸 N HN C CH CH HC C N N HC C 腺苷酸代琥珀 N N R-5'-P
1.嘌呤类似物:
6-巯基嘌呤(6MP)、6-巯基鸟嘌呤、 8-氮杂鸟嘌呤
其中, 6MP临床应用较多.其化学结构与次黄嘌
呤相似,并可在体内转变成6MP核苷酸.因而可抑 制IMP转变为AMP及GMP;可通过竞争性抑制影 响次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)而 阻止了补救合成途径;还可反馈抑制PRPP酰基转
MTX
AICAR FAICAR
6MP
IMP
AMP
PPi
A
PRPP
6MP
GMP
PPi
I G
PRPP
氮杂丝氨酸
嘌呤核苷酸抗代谢物的作用
6MP
二、
嘧啶核苷酸的合成
合成途径：
从头合成
补救合成
嘧啶核苷酸的结构
（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、二氧化碳等简单物
2.体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补
救合成。
（基因缺陷导致HGPRT完全缺乏的患儿,表现为自
毁容貌征或称: Lesch-Nyhan综合征 ）
1、病因：
自毁容貌症（Lesch-Nyhan综合症）
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嘌呤核苷酸的分解
嘌呤核苷酸在人体内可以发生多种分解途径。
首先，细胞中的嘌呤核苷酸在核苷酸酶的作用下水解成嘌呤核苷。
然后，嘌呤核苷经核苷磷酸化酶作用，磷酸解成自由的嘌呤碱基及核糖-1-磷酸。
这些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。
具体的分解反应过程为：AMP 生成次黄嘌呤，后者在黄嘌呤氧化酶作用下氧化成黄嘌呤，最后生成尿酸。
GMP生成鸟嘌呤，后者转变成黄嘌呤，最后也生成尿酸。
痛风症患者血中尿酸含量升高，引起关节疼痛、尿酸结石和肾病，可能与嘌呤核苷酸的代谢酶缺陷有关。
除了上述的分解途径，嘌呤核苷酸还可以在核苷一磷酸水平被脱氨基，生成相应的核糖-1-磷酸及次黄嘌呤或鸟嘌呤。
这些反应在鸟苷酸激酶及腺苷酸激酶的催化下进行。
此外，嘌呤核苷酸还可以在核苷二磷酸水平被脱氨基，生成相应的核糖-1，5-二磷酸及次黄嘌呤或鸟嘌呤。
这些反应在腺苷酸脱氨酶及鸟苷酸脱氨酶的催化下进行。
在人体内，次黄嘌呤及鸟嘌呤主要通过肾小球滤过随尿排出。
尿酸的排出与肾小球滤过率有关，也随个体差异及膳食中蛋白质的量而异。
肾小管也能分泌少量尿酸。
只有脑脊液中尿酸浓度与血尿酸浓度比较接近，其余各组织中尿酸含量很少。