核酸与核苷酸代谢 (2)精选课件.ppt

关于核酸与核苷酸代谢(2)第一页，本课件共有64页核苷酸是核酸的基本结构单位。核苷酸是核酸的基本结构单位。人人体体内内的的核核苷苷酸酸主主要要由由机机体体细细胞胞自自身身合合成成。因因此此，与与氨氨基基酸酸不不同同，核核苷苷酸酸不不属属于营养必需物质。于营养必需物质。概概 述述第二页，本课件共有64页核酸的分子组成核酸的分子组成 碱基碱基(base)(base)：嘌呤碱，嘧啶碱：嘌呤碱，嘧啶碱 戊糖戊糖(ribose)(ribose)：核糖，脱氧核糖：核糖，脱氧核糖 磷酸磷酸(phosphate)(phosphate)第三页，本课件共有64页嘌呤嘌呤(purine)(purine)碱碱 基基鸟嘌呤鸟嘌呤腺嘌呤腺嘌呤123456789第四页，本课件共有64页嘧啶嘧啶(pyrimidine)(pyrimidine)第五页，本课件共有64页戊戊 糖糖（构成（构成RNARNA）1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 核糖核糖(ribose)(ribose)（构成（构成DNADNA）脱氧核糖脱氧核糖(deoxyribose)(deoxyribose)第六页，本课件共有64页核苷：核苷：AR,GR,UR,CRAR,GR,UR,CR脱氧核苷：脱氧核苷：dAR,dGR,dTR,dCRdAR,dGR,dTR,dCR一、核苷酸的结构一、核苷酸的结构1.1.核苷核苷(ribonucleoside)(ribonucleoside)的形成的形成碱基和核糖（脱氧核糖）通过碱基和核糖（脱氧核糖）通过糖苷键糖苷键连接形成核苷（脱氧核苷）。连接形成核苷（脱氧核苷）。1 1 1 1第七页，本课件共有64页核苷酸：核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMPAMP,GMP,UMP,CMP脱氧核苷酸：脱氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP dAMP,dGMP,dTMP,dCMP 2.2.核苷酸核苷酸(ribonucleotide)(ribonucleotide)的结构与命名的结构与命名核苷核苷（脱氧核苷）和磷酸以脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键磷酸酯键连连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。第八页，本课件共有64页5端端3端端3.3.核苷酸的连接核苷酸的连接 核苷酸之间以核苷酸之间以磷酸二酯键磷酸二酯键连接形连接形成多核苷酸链，即成多核苷酸链，即核酸。核酸。CGA第九页，本课件共有64页l核酸的消化与吸收核酸的消化与吸收食物核蛋白食物核蛋白蛋白质蛋白质核酸核酸(RNA及及DNA)胃酸胃酸核苷酸核苷酸胰核酸酶胰核酸酶核苷核苷磷酸磷酸胰、肠核苷酸酶胰、肠核苷酸酶碱基碱基戊糖戊糖核苷酶核苷酶第十页，本课件共有64页n核苷酸的生理功用作为核酸合成的原料作为核酸合成的原料-最主要的功能最主要的功能 体内能量的利用形式体内能量的利用形式参与代谢与生理调节参与代谢与生理调节-cAMP,cGMP 组成辅酶组成辅酶-NAD,FAD,CoA 活化中间代谢物活化中间代谢物-UDPG,CDP-DG,SAM ATP-主要形式；主要形式；GTP-蛋白质合成蛋白质合成 UTP-糖原合成；糖原合成；CTP-磷脂合成磷脂合成利用本章知识，评价利用本章知识，评价“珍奥核酸珍奥核酸”的功能的功能第十一页，本课件共有64页第二节第二节 核苷酸的生物合成与分解核苷酸的生物合成与分解Metabolism of Purine Nucleotides第十二页，本课件共有64页l嘌呤核苷酸的结构嘌呤核苷酸的结构GMPAMP1嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成第十三页，本课件共有64页一、嘌呤核苷酸的合成途径一、嘌呤核苷酸的合成途径 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简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。单的反应过程，合成嘌呤核苷酸。n 从头合成途径从头合成途径(de novo synthesis)n 补救合成途径补救合成途径(salvage pathway)利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及COCO2 2等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸。合成嘌呤核苷酸。第十四页，本课件共有64页 肝肝是是体体内内从从头头合合成成嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的主主要要器器官官，其其次次是是小小肠肠和和胸胸腺腺，而而脑脑、骨骨髓髓则则无法进行此合成途径。无法进行此合成途径。（一）嘌呤核苷酸的从头合成（一）嘌呤核苷酸的从头合成n 哺乳动物合成部位哺乳动物合成部位1 1、从头合成途径除某些细菌外，几乎所有生、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。物体都能合成嘌呤碱。n 亚细胞定位亚细胞定位:胞液胞液第十五页，本课件共有64页嘌呤碱合成的元素来源嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸天冬氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）甘氨酸甘氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）谷氨酰胺谷氨酰胺（酰胺基）（酰胺基）第十六页，本课件共有64页n 合成过程合成过程 IMP的合成的合成 AMP和和GMP的生成的生成第十七页，本课件共有64页 IMP的合成过程的合成过程1第十八页，本课件共有64页23456第十九页，本课件共有64页78910第二十页，本课件共有64页腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶脱氢酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶合成酶AMPAMP和和GMPGMP的生成的生成目目 录录第二十一页，本课件共有64页AMP腺苷酸激酶腺苷酸激酶 ADPATP ADPATP ADP腺苷酸激酶腺苷酸激酶ATPGMP鸟苷酸激酶鸟苷酸激酶 GDPATP ADPATP ADP鸟苷酸激酶鸟苷酸激酶GTP第二十二页，本课件共有64页l嘌呤核苷酸是在嘌呤核苷酸是在磷酸核糖磷酸核糖分子上逐步合成的。分子上逐步合成的。l先合成咪唑环，后合成嘧啶环。先合成咪唑环，后合成嘧啶环。l先合成先合成IMPIMP，合成，合成1 1分子分子IMPIMP需消耗需消耗5 5分子分子ATPATP。lAMPAMP或或GMPGMP的消耗又需要的消耗又需要1 1分子分子ATPATP（或（或GTP)GTP)，IMPIMP是重要的中间物质，是是重要的中间物质，是AMPAMP和和GMPGMP的前体的前体 。lPRPPPRPP是是5-5-磷酸核糖的活性供体。磷酸核糖的活性供体。n嘌呤核苷酸从头合成特点嘌呤核苷酸从头合成特点第二十三页，本课件共有64页 利利用用体体内内游游离离的的嘌嘌呤呤或或嘌嘌呤呤核核苷苷，经经过过简简单单的的反反应应，合合成成嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的过过程程，称为补救合成（或重新利用）途径。称为补救合成（或重新利用）途径。（二）嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式（二）嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式定义定义第二十四页，本课件共有64页腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adenine phosphoribosyl transferase,APRT)次黄嘌呤次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase,HGPRT)腺苷激酶腺苷激酶(adenosine kinase)参与补救合成的酶参与补救合成的酶第二十五页，本课件共有64页补救合成过程补救合成过程第二十六页，本课件共有64页补救合成的生理意义补救合成的生理意义l补救合成节省从头合成时的能量补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。和一些氨基酸的消耗。l体内某些组织器官，如体内某些组织器官，如脑、骨髓脑、骨髓等只能进行补救合成。等只能进行补救合成。第二十七页，本课件共有64页嘌呤核苷酸从头合成和补救合成比较嘌呤核苷酸从头合成和补救合成比较从头合成从头合成补救合成补救合成原原料料天冬氨酸、谷胺酰天冬氨酸、谷胺酰胺、甘氨酸、胺、甘氨酸、CO2CO2、甲酰基甲酰基游离的嘌呤碱游离的嘌呤碱部部位位肝、肠、胸腺肝、肠、胸腺脑、骨髓、脾脏脑、骨髓、脾脏比比例例主要合成途径，占主要合成途径，占9090。次要合成途径，占总次要合成途径，占总合成的合成的1010。第二十八页，本课件共有64页（三）嘌呤核苷酸的相互转变（三）嘌呤核苷酸的相互转变IMPAMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶鸟苷酸还原酶NADPH+H+NADP+NH3第二十九页，本课件共有64页（四）（四）脱氧核糖核苷酸的生成脱氧核糖核苷酸的生成体内脱氧核糖核苷酸是通过相应的核糖核苷体内脱氧核糖核苷酸是通过相应的核糖核苷酸酸还原还原生成的。生成的。这种还原反应是由这种还原反应是由核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶催化，催化，在在二磷酸核苷（二磷酸核苷（NDPNDP）水平）水平上进行的。上进行的。dNDP+ATP 激酶激酶dNTP+ADP第三十页，本课件共有64页 脱氧核糖核苷酸的生成过程脱氧核糖核苷酸的生成过程第三十一页，本课件共有64页第三十二页，本课件共有64页次黄嘌呤次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤巯基嘌呤(6-MP)嘌呤类似物：主要有嘌呤类似物：主要有6-巯基嘌呤巯基嘌呤(6-Mercaptopurine，6-MP)N OHNNNH N 8-8-氮杂鸟嘌呤氮杂鸟嘌呤N SHNNNH H2N 6-6-巯基鸟嘌呤巯基鸟嘌呤第三十三页，本课件共有64页 6-MP6-MP核苷酸核苷酸从头合成途径从头合成途径补救合成途径补救合成途径HGPRTPRPP酰胺转移酶酰胺转移酶IMPAMP 和和 GMP-6-MP6-MP核苷酸是核苷酸是IMPIMP的类似物的类似物第三十四页，本课件共有64页氨基酸类似物：氨基酸类似物：抑制有抑制有谷氨酰胺谷氨酰胺参与的反应参与的反应氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸 (AS)(AS)是是 GlnGln的类似物的类似物.N+NCH2CCH2CH2CHCOOHO NH2 6-重氮重氮-5-氧正亮氨酸氧正亮氨酸第三十五页，本课件共有64页叶酸类似物：叶酸类似物：抑制有抑制有一碳单位一碳单位参与的反应参与的反应氨蝶呤氨蝶呤(AP)(AP)和甲氨蝶呤和甲氨蝶呤 (MTX)(MTX)MTX第三十六页，本课件共有64页第三十七页，本课件共有64页甲酰甘氨酰甲酰甘氨酰胺核苷酸胺核苷酸（FGAR）PRPP谷氨酰胺谷氨酰胺（Gln）=PRA甘氨酰胺甘氨酰胺核苷酸核苷酸（GAR）=甲酰甘氨甲酰甘氨脒核苷酸脒核苷酸（FGAM）5-氨基异咪唑氨基异咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（AICAR）=5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（FAICAR）IMP次黄嘌呤次黄嘌呤（H）PRPPPPi=AMP=PRPPPPi=腺嘌呤（腺嘌呤（A）GMP=PRPPPPi鸟嘌呤鸟嘌呤(G)6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸MTXMTX第三十八页，本课件共有64页二、嘌呤核苷酸的分解代谢二、嘌呤核苷酸的分解代谢第三十九页，本课件共有64页第四十页，本课件共有64页痛风（gout)核酸大量分解（白血病，肿瘤）核酸大量分解（白血病，肿瘤）高嘌呤饮食高嘌呤饮食 尿酸尿酸肾疾病肾疾病 尿酸水溶性较差，当血浆中尿酸含量超过尿酸水溶性较差，当血浆中尿酸含量超过8mg%时，即可形成尿酸盐晶体。时，即可形成尿酸盐晶体。痛风症痛风症患者由患者由于体内于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常嘌呤核苷酸分解代谢异常，可致血中，可致血中尿酸尿酸水平升高水平升高，以，以尿酸钠尿酸钠晶体沉积于软骨、关节、软晶体沉积于软骨、关节、软组织及肾，临床上表现为皮下结节，关节疼痛等。组织及肾，临床上表现为皮下结节，关节疼痛等。第四十一页，本课件共有64页别嘌呤醇别嘌呤醇（allopurinol）治疗痛风症的作用机制治疗痛风症的作用机制C C OH OHN NN NN NH H H HN NN N OH OHN NN NN NH H CHCH次黄嘌呤次黄嘌呤别嘌呤醇别嘌呤醇PRPP别嘌呤醇核苷酸别嘌呤醇核苷酸嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸 从头合成的酶从头合成的酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶 嘌呤核苷酸合成嘌呤核苷酸合成 (结构类似IMP)第四十二页，本课件共有64页 第二节第二节嘧啶核苷酸的合成与分解代谢嘧啶核苷酸的合成与分解代谢Metabolism of Pyrimidine Nucleotides第四十三页，本课件共有64页l嘧啶核苷酸的结构嘧啶核苷酸的结构第四十四页，本课件共有64页一、嘧啶核苷酸的合成同样有从头合成与一、嘧啶核苷酸的合成同样有从头合成与补救合成两条途径补救合成两条途径(一一)嘧啶核苷酸的从头合成比嘌呤核苷酸简单嘧啶核苷酸的从头合成比嘌呤核苷酸简单n 合成部位合成部位主要是肝细胞胞液主要是肝细胞胞液n 合成原料合成原料谷氨酰胺、谷氨酰胺、COCO2 2和天冬氨酸和天冬氨酸 第四十五页，本课件共有64页嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、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，合成嘧啶为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。核苷酸的途径。定义定义先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连。先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连。先合成先合成UMP，再转变成，再转变成dTMP和和CTP。特点特点第四十六页，本课件共有64页嘧啶合成的元素来源嘧啶合成的元素来源氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸第四十七页，本课件共有64页尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成n 合成过程合成过程第四十八页，本课件共有64页CPSCPS CPSCPS 分布分布 线粒体线粒体 (肝肝)胞液胞液 (所有细胞所有细胞)氮源氮源 NHNH3 3 Gln Gln 变构激活剂变构激活剂 AGA AGA 无无 变构抑制剂变构抑制剂无无UMPUMP功能功能 尿素合成尿素合成 嘧啶合成嘧啶合成 氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶和和 的区别的区别 第四十九页，本课件共有64页 第五十页，本课件共有64页ATP 胞嘧啶核苷酸胞嘧啶核苷酸(CTP)(CTP)的合成的合成C O HN C CHCHNOR-5-P 尿苷酸激酶尿苷酸激酶 UDPUMP二磷酸二磷酸 尿苷激酶尿苷激酶 ADP UTPC O N C CHCHNNH2 R-5-P-P-P Gln,ATP Glu,ADP+Pi ATP ADP CTPCTP合成酶合成酶 在三磷酸水平上进行在三磷酸水平上进行第五十一页，本课件共有64页 dTMP或或TMP的生成的生成是在一磷酸水平上进行的是在一磷酸水平上进行的第五十二页，本课件共有64页（二）（二）嘧啶核苷酸的补救合成途径嘧啶核苷酸的补救合成途径与嘌呤核苷酸类似与嘌呤核苷酸类似嘧啶嘧啶 +PRPP磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷 +PPi嘧啶磷酸核糖转移酶嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷 +ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷 +ATP胸苷激酶胸苷激酶TMP+ADP第五十三页，本课件共有64页（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物嘧啶类似物嘧啶类似物胸腺嘧啶胸腺嘧啶5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶5-5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶(5-FU)(5-FU)是胸腺嘧啶的类似物。是胸腺嘧啶的类似物。第五十四页，本课件共有64页5-FU5-FdUMP5-FUTPdUMPdTMP合成合成RNA破坏破坏 RNA的结构的结构第五十五页，本课件共有64页 氨基酸类似物氨基酸类似物如氮杂丝氨酸抑制如氮杂丝氨酸抑制CTPCTP的合成。的合成。如甲氨喋呤抑制如甲氨喋呤抑制dTMPdTMP的合成。的合成。叶酸类似物叶酸类似物第五十六页，本课件共有64页核苷类似物核苷类似物阿糖胞苷阿糖胞苷胞嘧啶胞嘧啶第五十七页，本课件共有64页UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸阿糖胞苷阿糖胞苷氨甲蝶呤氨甲蝶呤 5FU第五十八页，本课件共有64页二、嘧啶核苷酸的分解代谢二、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶碱嘧啶碱1-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸核苷核苷 核苷酸酶核苷酸酶PPi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶第五十九页，本课件共有64页胞嘧啶胞嘧啶NH3尿嘧啶尿嘧啶二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶 H2OCO2+NH3-丙氨酸丙氨酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶-脲基异丁酸脲基异丁酸-氨基异丁酸氨基异丁酸H2O丙二酸单酰丙二酸单酰CoA乙酰乙酰CoATAC肝肝尿素尿素甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰琥珀酰CoATAC糖异生糖异生第六十页，本课件共有64页嘌呤核苷酸合成小结嘌呤核苷酸合成小结IMP第六十一页，本课件共有64页嘧啶核苷酸合成小结嘧啶核苷酸合成小结UMP第六十二页，本课件共有64页嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶碱基碱基A A、G GC C、U U、T T从头合成从头合成在嘌呤核糖分子上逐步在嘌呤核糖分子上逐步合成合成先合成嘧啶环，再先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连与磷酸核糖相连部位部位肝、小肠胸腺肝、小肠胸腺肝脏肝脏原料原料天冬氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、甘氨酸、CO2CO2、甲酰基、甲酰基天冬氨酸、氨基甲天冬氨酸、氨基甲酰磷酸酰磷酸关键酶关键酶PRPPPRPP合成酶、合成酶、PRPPPRPP酰胺酰胺转移酶转移酶氨基甲酰磷酸合成氨基甲酰磷酸合成酶酶中间产物中间产物IMPIMPUMPUMP嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸合成区别嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸合成区别第六十三页，本课件共有64页感感谢谢大大家家观观看看第六十四页，本课件共有64页