核苷酸代謝ppt課件

1、第 八 章,核 苷 酸 代 謝Metabolism of Nucleotides,臨床生化教研室 付祖姣博士,核酸分為DNA和RNA。核苷酸是核酸的基本結(jié)構(gòu)單位。核苷酸的組成：,概 述,堿基(base) 戊糖(ribose，簡(jiǎn)稱R) 磷酸(phosphate,簡(jiǎn)稱P),核苷酸的生物功用,作為核酸合成的原料體內(nèi)能量的利用形式：ATP, GTP參與代謝和生理調(diào)節(jié): cAMP, cGMP組成輔酶: 腺苷酸活

2、化中間代謝物: S-腺苷甲硫氨酸,,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+),AMP,核酸的消化與吸收,食物核蛋白,蛋白質(zhì),核酸（RNA及DNA）,胃酸,核苷酸,,胰核酸酶,核苷,磷酸,胰、腸核苷酸酶,堿基,戊糖,核苷酶,人體內(nèi)的核苷酸主要由機(jī)體細(xì)胞自身合成。因此，與氨基酸不同，核苷酸不屬于營養(yǎng)必需物質(zhì)，而是非必需營養(yǎng)物。,合成分解合成分解,核苷酸的代謝：,嘌呤核苷酸的代謝嘧啶核苷酸的代謝,第一節(jié) 嘌呤核苷酸的代謝Metab

3、olism of Purine Nucleotides,嘌呤核苷酸的結(jié)構(gòu),GMP,AMP,一、嘌呤核苷酸的合成代謝,從頭合成途徑(de novo synthesis pathway) 利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及CO2等簡(jiǎn)單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸的途徑。補(bǔ)救合成途徑(salvage synthesis pathway) 利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過簡(jiǎn)單的反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸

4、的過程，稱為補(bǔ)救合成（或重新利用）途徑。,（一）嘌呤核苷酸的從頭合成,除某些細(xì)菌外，幾乎所有的生物都能從頭合成嘌呤堿。 哺乳動(dòng)物從頭合成的主要器官是肝，其次是小腸和胸腺。腦和骨髓無法進(jìn)行此合成途徑。,嘌呤堿合成的元素來源,嘌呤堿,,CO2： C6一碳單位: C2 ,C8氨基酸,,天冬氨酸：N1谷氨酰胺：N3, N9甘氨酸：C4, C5, N7,嘌呤核苷酸的合成過程,次黃嘌呤核苷酸（IMP）的合成AMP和GMP的生成,PP

5、-1-R-5-P(磷酸核糖焦磷酸),在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳單位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步參與下,,,R-5-P(5-磷酸核糖),H2N-1-R-5´-P(5-磷酸核糖胺),,1. IMP的合成過程,① 磷酸核糖酰胺轉(zhuǎn)移酶② GAR合成酶③ 轉(zhuǎn)甲?；涪?FGAM合成酶⑤ AIR合成酶,N5,N10-甲炔FH4,FH4,,,IMP生成總反應(yīng)過程,,①腺苷酸代琥珀酸合成酶 ③IMP脫氫酶②腺苷酸代琥珀酸裂解

6、酶 ④GMP合成酶,2. AMP和GMP的生成,,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個(gè)ATP，6個(gè)高能磷酸鍵。 AMP或GMP的合成又需1個(gè)ATP。,嘌呤核苷酸從頭合成特點(diǎn),,IMP生成總反應(yīng)過程,,,,,,,,從頭合成的調(diào)節(jié),,PRPP,PRA,,GTP,+,+,調(diào)節(jié)方式：反饋調(diào)節(jié)和交叉調(diào)節(jié),腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(adenine phosphoribosyl transferase,

7、 APRT)次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT)腺苷激酶(adenosine kinase),參與補(bǔ)救合成的酶,（二）嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成途徑,鳥嘌呤 + PRPP,HGPRT,GMP + PPi,合成過程,,補(bǔ)救合成的生理意義,補(bǔ)救合成節(jié)省從頭合成時(shí)的能量和一些氨基酸的消耗。體內(nèi)某些組織器官，如腦、骨髓等只能進(jìn)行補(bǔ)救

8、合成。,（三）嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變,,（四） 脫氧核糖核苷酸的生成,二磷酸脫氧核苷,NDP,dNDP,二磷酸核糖核苷,NADP+,NADPH + H+,,核糖核苷酸還原酶，Mg2+,,還原型硫氧化還原蛋白-(SH)2,氧化型硫氧化還原蛋白,,,硫氧化還原蛋白還原酶（FAD）,脫氧核苷酸的生成,（五） 嘌呤核苷酸的抗代謝物,嘌呤核苷酸的抗代謝物是一些嘌呤、氨基酸或葉酸等的類似物。,次黃嘌呤(H),6-巰基嘌呤(6-MP),6-巰基嘌

9、呤的結(jié)構(gòu),6-MP,氮雜絲氨酸,,,,目 錄,二、嘌呤核苷酸的分解代謝,核苷酸,核苷,,核苷酸酶,,Pi,,核苷磷酸化酶,堿基,1-磷酸核糖,嘌呤堿的終代謝產(chǎn)物,AMP,GMP,H（次黃嘌呤）,G,X（黃嘌呤）,黃嘌呤氧化酶,,黃嘌呤氧化酶,當(dāng)血中尿酸含量超過0.48 mmol/L時(shí)，尿酸鹽結(jié)晶會(huì)沉積于關(guān)節(jié)、軟組織、軟骨和腎等處，導(dǎo)致痛風(fēng)癥。產(chǎn)生機(jī)制：,痛風(fēng)癥的產(chǎn)生,嘌呤代謝的酶活性異常：HGPRT ，PRPP合成酶 白血病、

10、腫瘤等患者體內(nèi)核酸合成增加； 腎病患者尿酸排出減少 藥物（如高劑量的阿司匹林）可影響腎臟的排泄而致血尿酸升高,,,痛風(fēng)癥的治療機(jī)制,,黃嘌呤氧化酶,,別嘌呤醇與PRPP反應(yīng)生成別嘌呤核苷酸，一方面消 耗體內(nèi)的PRPP，同時(shí)也可抑制嘌呤核苷酸的合成。,第二節(jié)嘧啶核苷酸的代謝Metabolism of Pyrimidine Nucleotides,嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu),從頭合成途徑 利用氨基酸、 CO2及磷酸核糖等簡(jiǎn)單

11、物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成嘧啶核苷酸的途徑。補(bǔ)救合成途徑 利用體內(nèi)游離的嘧啶或嘧啶核苷，經(jīng)過簡(jiǎn)單的反應(yīng)，合成嘧啶核苷酸的過程，稱為補(bǔ)救合成途徑。,一、嘧啶核苷酸的合成代謝,嘧啶合成的元素來源,,氨基甲酰磷酸（谷氨酰胺+ CO2）,,合成過程,1. 尿嘧啶核苷酸的合成,2. 胞嘧啶核苷酸的合成,UDP,UTP,3. dTMP或TMP的生成,dUMP,脫氧胸苷一磷酸dTMP,,脫氨基,水解,UMP,UDP,UTP,C

12、TP,dUDP,,,CDP,,,CMP,dCDP,,,dCTP,,dUMP,,dTMP,,dTDP,dTTP,,,,,,,嘧啶核苷酸的合成簡(jiǎn)圖,IMP,AMP GMP,ADP GDP,ATP GTP,,,,,,,dATP,dGTP,dADP,dGDP,,,,嘌呤核苷酸的合成簡(jiǎn)圖,嘧啶核苷酸合成特點(diǎn)：,合成過程先以CO2，Gln，Asp形成嘧啶環(huán)后再與PRPP反應(yīng)合成尿苷酸（UMP ） 。乳清酸是一個(gè)重要的中間產(chǎn)物，是一

13、個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。,從頭合成的調(diào)節(jié),,,ATP + CO2+ 谷氨酰胺,氨基甲酰磷酸,UMP,氨基甲酸天冬氨酸,UTP,CTP,天冬氨酸,嘌呤核苷酸,ATP + 5-磷酸核糖,嘧啶核苷酸,,,,,PRPP,,,,（二） 嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成,嘧啶+PRPP,磷酸嘧啶核苷+PPi,,嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶,尿嘧啶核苷+ATP,,尿苷激酶,UMP +ADP,脫氧胸苷+ATP,,胸苷激酶,dTMP +ADP,（三）嘧啶核苷酸的抗代謝物,嘧啶類似物,胸腺

14、嘧啶(T),5-氟尿嘧啶(5-FU),氨基酸、葉酸類似物: 氮雜絲氨酸；甲氨蝶呤,FUTP,某些改變了核糖結(jié)構(gòu)的核苷類似物,氮雜絲氨酸,,阿糖胞苷,,氨甲碟呤,,5-氟尿嘧啶核苷酸（FdUMP）,,二、嘧啶核苷酸的分解代謝,胞嘧啶,,,NH3,尿嘧啶,,二氫尿嘧啶,,,H2O,CO2 + NH3,β-丙氨酸,胸腺嘧啶,,,,β-脲基異丁酸,β-氨基異丁酸,,,H2O,,,丙二酸單酰CoA,,乙酰CoA,,TAC,,肝,尿素,甲基丙二酸

15、單酰CoA,,琥珀酰CoA,,TAC,,糖異生,,小結(jié)：,知識(shí)復(fù)習(xí)點(diǎn),1. 嘌呤核苷酸從頭合成的特點(diǎn)？2. 簡(jiǎn)述嘌呤環(huán)上各元素的來源及合成順序？,3. 嘌呤核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)點(diǎn)有哪些？4. 嘌呤核苷酸的抗代謝物有哪些？5. 簡(jiǎn)述痛風(fēng)癥的產(chǎn)生機(jī)制及治療？,簡(jiǎn)述嘧啶環(huán)上各元素的來源？簡(jiǎn)述嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸合成的區(qū)別？3. 嘧啶核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)點(diǎn)有哪些？,45 36 2