核苷酸代谢生物化学 PPT课件.ppt
第八章 核苷酸代谢Biochemistry DepartmentDepartment of Basic Medical SciencesHangzhou Normal UniversityGuyisheng生物化学生物化学多媒体课件试用版（nucleotide metabolism）概述u核酸不属于必需营养物质u核酸的消化过程u核苷酸的生物学功能：核酸合成的原料（最主要功能）能量的利用形式（ATP等）参与代谢与生理调节（cAMP等）辅酶成分（NAD+等）活化中间代谢物（作为载体：如UDPG等）消化2024/4/142 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College第一节 嘌呤核苷酸代谢u一、嘌呤核苷酸的合成（两种途径）从头合成途径、补救合成途径（重新利用）u（一）从头合成（de novo systhesis）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（嘧啶核苷酸），称为从头合成途径2024/4/143 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical Collegeu元素（原料）来源天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、一碳单位、CO2、5-磷酸核糖u器官：肝（为主）、小肠、胸腺u细胞定位：胞液u特点：在5-磷酸核糖的基础上逐步合成u合成过程：两阶段基本原料IMPAMP、GMP原料来源嘌呤核苷酸合成的原料2024/4/144 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College嘌呤核苷酸的从头合成过程u1、IMP的合成5-磷酸核糖 5-磷酸核糖-1-焦磷酸PRPP 5-磷酸核糖胺 IMPu2、AMP和GMP的生成IMP合成AMP生成ATP AMPPRPP合成酶（磷酸核糖焦磷酸）（PRPP）酰胺转移酶（PRA）IMP AMP、GMPAMP（GMP）ADP（GDP）ATP（GTP）激酶激酶2024/4/145 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical CollegeR-5-P（5-磷酸核糖）磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶合成酶PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）磷酸核糖焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下天冬氨酸的逐步参与下IMP AMP GMPH2N-1-R-5-P（5-磷酸核糖胺）磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸酰胺转移酶酰胺转移酶IMP合成AMP生成2024/4/146 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 磷酸核糖酰胺转移酶磷酸核糖酰胺转移酶 GAR合成酶合成酶 转甲酰基酶转甲酰基酶 FGAM合成酶合成酶 AIR合合成成酶酶IMP合成AMP生成2024/4/147 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical CollegeIMP合成IMP合成AMP生成2024/4/148 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College从头合成的调节u意义：满足核酸合成时嘌呤核苷酸的需求节省营养物和能量（不“供大于求”）u调节方式：反馈u调节部位：PRPP合成酶、酰胺转移酶等IMP、AMP、GMP的反馈抑制作用PRPP、R-5-P的促进作用交叉调节嘌呤调节2024/4/149 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College（二）嘌呤核苷酸的补救合成u补救合成途径（salvage pathway）的概念细胞利用现成的嘌呤碱或嘌呤核苷，重新合成嘌呤核苷酸，称为补救合成特点：过程简单，耗能少1、嘌呤开始的补救合成腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）和次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）PRPP提供R-5-P反应式2024/4/1410 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical CollegeuAMP 合成为例腺苷激酶催化2、嘌呤核苷开始的补救合成u补救合成的意义：（1）节省能量与氨基酸消耗（2）脑、骨髓等重要（缺乏从头合成的酶类）（自毁容貌症的患儿，先天性缺乏HGPRT）附：嘌呤核苷酸的相互转变2024/4/1411 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College（三）脱氧核苷酸的生成u二磷酸核苷还原生成（NDPdNDP）udNDPdNTP复杂过程还原变构调节u复杂的酶体系：核糖核苷酸还原酶（变构酶）催化（B1、B2两个亚基结合时才有酶活性）NADPH参与硫氧化还原蛋白作为电子载体硫氧化还原蛋白还原酶（FAD）参与u核糖核苷酸还原酶的变构调节2024/4/1412 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College（四）嘌呤核苷酸的抗代谢物u三大类：嘌呤、氨基酸或叶酸类似物u机制：阻断或干扰嘌呤核苷酸的合成代谢竞争性抑制“以假乱真”方式u举例：6-巯基嘌呤（6-MP）等氮杂丝氨酸等氨甲蝶呤（MTX）等抗代谢物2024/4/1413 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College二、嘌呤核苷酸的分解代谢u器官：肝（为主）、小肠、肾u过程：类似于小肠中核苷酸的消化过程u代谢终产物：尿酸u尿酸与痛风症尿酸水溶性低，尿酸盐结晶别嘌呤醇抑制黄嘌呤氧化酶，尿酸生成消耗PRPP，抑制从头合成，嘌呤合成尿酸生成别嘌呤醇2024/4/1414 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College第二节 嘧啶核苷酸代谢u一、嘧啶核苷酸的合成代谢u（一）从头合成途径元素（原料）来源 谷氨酰胺、CO2、天冬氨酸原料来源氨基甲酰磷酸还有：5磷酸核糖（胸腺嘧啶核苷酸还需：一碳单位）2024/4/1415 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical Collegeu器官：肝（为主）u细胞定位：胞液u特点：先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连（PRPP提供）u过程：两阶段基本原料UMPCMP、dTMP嘧啶核苷酸从头合成的要点2024/4/1416 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College嘧啶核苷酸的从头合成过程u1、UMP的合成u2、CTP的生成UMP合成CTP生成氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸谷氨酰胺CO2磷酸核糖转移酶PRPPUMP乳清酸 天冬氨酸氨基甲酰磷酸转移酶天冬氨酸UMP UDP UTP CTP*多功能酶形式*两种氨基甲酰磷酸合成酶2024/4/1417 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College脱氧胸苷酸（dTMP）的生成u由dUMP生成（需一碳单位）（一磷酸核苷酸的水平上）udUMP的来源有两方面TMP合成UMP合成还原脱氨基 dCDP dCMP dUMP UMP UDP dUDP dUMP 还原脱磷酸次要途径：UMP UDP UTP CTP CDP 磷酸化氨基化脱磷酸主要途径：2024/4/1418 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College嘧啶核苷酸合成的调节u主要调节酶类（反馈调节）：氨基甲酰磷酸合成酶（哺乳动物）天冬氨酸氨基甲酰磷酸转移酶（细菌）uPRPP合成酶（嘧啶核苷酸的反馈抑制）u嘧啶和嘌呤合成协调控制，两者合成速度平行u多功能酶的诱导和阻遏合成调节UMP合成2024/4/1419 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College（二）嘧啶核苷酸的补救合成u嘧啶开始的补救合成：（主要）嘧啶PRPP 嘧啶核苷酸PPi（对U、T和乳清酸起作用，但对C不起作用）嘧啶磷酸核糖转移酶u嘧啶核苷开始的补救合成尿嘧啶核苷ATP UMPADP脱氧胸苷ATP dTMPADP尿苷激酶胸苷激酶注：胸苷激酶在肝再生、恶性肿瘤时明显升高2024/4/1420 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物u与嘌呤类似，三类抗代谢物嘧啶类似物，如5-氟尿嘧啶（5-Fu）氮杂丝氨酸氨甲蝶呤（MTX）u改变核糖结构的核苷类似物：阿糖胞苷环胞苷u机制：干扰核苷酸合成，干扰RNA和DNA合成抗代谢物2024/4/1421 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College二、嘧啶核苷酸的分解代谢u器官：肝（为主）u特点：与嘌呤不同嘧啶环打开，生成CO2、NH3、-氨基酸代谢物溶于水，可随尿排出分解代谢 CO2、NH3、-丙氨酸胞嘧啶尿嘧啶u过程：嘧啶核苷酸 嘧啶核苷 嘧啶核苷酸酶核苷磷酸化酶PiPi 磷酸核糖胸腺嘧啶 CO2、NH3、-氨基异丁酸2024/4/1422 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College核酸的消化2024/4/1423 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical CollegeIMP合成的元素（原料）来源2024/4/1424 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College嘌呤核苷酸的从头合成（图解）2024/4/1425 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical CollegeAMP和GMP的合成（图解）2024/4/1426 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College嘌呤核苷酸合成的调节（图解）2024/4/1427 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College补救合成反应式u调节：AMP 反馈抑制 APRTGMP、IMP 反馈抑制 HGPRT2024/4/1428 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College嘌呤核苷酸的互相转变u相互转变，保持平衡2024/4/1429 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College脱氧核苷酸的生成（反应式）2024/4/1430 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College脱氧核苷酸的生成（图解）2024/4/1431 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College 核糖核苷酸还原酶的变构调节核糖核苷酸还原酶的变构调节被还原底物被还原底物 主要促进剂主要促进剂 主要抑制剂主要抑制剂 CDP ATP dATP、dGTP、dTTP UDP ATP dATP、dGTP ADP dGTP dATP、ATP GDP dTTP dATP2024/4/1432 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College嘌呤核苷酸抗代谢物的结构次黄嘌呤（IMP）6-巯基嘌呤（6-MP）鸟嘌呤（GMP）6-巯基鸟嘌呤2024/4/1433 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College嘌呤核苷酸的抗代谢物2024/4/1434 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College嘌呤核苷酸 的分解代谢2024/4/1435 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College别嘌呤醇的结构及作用2024/4/1436 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College嘧啶核苷酸的元素（原料）来源氨基甲氨基甲酰磷酸酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸2024/4/1437 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College嘧啶核苷酸的从头合成2024/4/1438 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical CollegeCTP的生成（图解）2024/4/1439 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较2024/4/1440 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College脱氧胸苷酸的生成（图解）TMP合酶合酶N5,N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2还原酶还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP2024/4/1441 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College嘧啶核苷酸合成的调节（图解）2024/4/1442 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College某些嘧啶抗代谢物的结构2024/4/1443 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College嘧啶合成的抗代谢物（图解）2024/4/1444 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College嘧啶核苷酸的分解代谢2024/4/1445 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College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2024/4/1446 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical CollegeGood by!2024/4/1447 Department of Biochemistry,Hangzhou Medical College
