核苷酸代谢 (3)课件.ppt

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1、第1页，此课件共42页哦核苷酸的功能核苷酸的功能1 1、核酸合成的原料（、核酸合成的原料（最主要最主要）2 2、体内能量的利用形式：、体内能量的利用形式：ATPATP是细胞的主要能量形式；是细胞的主要能量形式；GTPGTP也可提供能量也可提供能量3 3、参与代谢和生理调节：、参与代谢和生理调节：ATP/ADP/AMP,ATP/ADP/AMP,第二信使第二信使cAMPcAMP、cGMPcGMP4 4、组成辅酶、组成辅酶:如如腺苷酸腺苷酸CoACoA、FADFAD、NADNAD+、NADPNADP+5 5、活化中间代谢产物：、活化中间代谢产物：UDP-UDP-葡萄糖葡萄糖糖原合成糖原合成 CDP-

2、CDP-二脂酰甘油二脂酰甘油磷脂合成磷脂合成 第2页，此课件共42页哦第一节第一节 核酸的酶促降解核酸的酶促降解核核酸酸酶酶的的分分类类作用于核酸磷酸二酯键的酶称为核酸酶作用于核酸磷酸二酯键的酶称为核酸酶第3页，此课件共42页哦核酸核酸核酸酶核酸酶单核苷酸单核苷酸磷酸单脂酶磷酸单脂酶核苷核苷嘧啶（嘌呤）嘧啶（嘌呤）核糖核糖(脱氧核糖脱氧核糖)核苷酶核苷酶核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶嘧啶（嘌呤）嘧啶（嘌呤）核糖核糖-1-磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖-1-磷酸磷酸核糖核糖-5-磷酸磷酸磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径醛缩酶醛缩酶乙醛乙醛甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸第4页，此课件共42页哦第二节第二节 嘌呤和嘧啶的分

3、解嘌呤和嘧啶的分解一、嘌呤的分解一、嘌呤的分解人体内嘌呤分解代谢特点人体内嘌呤分解代谢特点:1 1、氧化降解，环不打破、氧化降解，环不打破;2 2、最终产物、最终产物:尿酸尿酸;3 3、嘌呤代谢障碍、嘌呤代谢障碍:痛风症痛风症第5页，此课件共42页哦第6页，此课件共42页哦嘌呤代谢的终产物嘌呤代谢的终产物尿酸尿酸灵长类，鸟类、爬虫类、软体动物、海鞘灵长类，鸟类、爬虫类、软体动物、海鞘类、昆虫类、昆虫尿囊素尿囊素哺乳动物（灵长类除外）、腹足类哺乳动物（灵长类除外）、腹足类尿囊酸尿囊酸硬骨鱼硬骨鱼尿素尿素大多数鱼类、两栖类、淡水瓣鳃类大多数鱼类、两栖类、淡水瓣鳃类氨氨甲壳类、咸水瓣鳃类甲壳类、咸水

4、瓣鳃类第7页，此课件共42页哦二、嘧啶的分解二、嘧啶的分解嘧啶分解代谢特点嘧啶分解代谢特点1 1、还原降解，环被打破、还原降解，环被打破2 2、终产物、终产物:NH:NH3 3、COCO2 2、-丙氨酸、丙氨酸、-氨基异丁酸氨基异丁酸第8页，此课件共42页哦第9页，此课件共42页哦第三节第三节 核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成一、核苷酸生物合成的基本途径一、核苷酸生物合成的基本途径 1.1.从头合成途径主要是肝组织从头合成途径主要是肝组织 以核糖磷酸、氨基酸、一碳单位及以核糖磷酸、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质等简单物质为原料，经一系列酶促反应合成核苷酸为原料，经一系列酶促反应合成核苷酸

5、2.2.补救途径脑、骨髓等补救途径脑、骨髓等 利用体内游离的碱基或核苷合成核苷酸利用体内游离的碱基或核苷合成核苷酸第10页，此课件共42页哦甲酸甲酸天冬氨酸天冬氨酸甲酸甲酸甘氨酸甘氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺 嘌呤环上原子的来源嘌呤环上原子的来源二、嘌呤核苷酸的从头合成二、嘌呤核苷酸的从头合成第11页，此课件共42页哦嘌呤环原子来源：嘌呤环原子来源：Asp、Gln、Gly、甲酸、甲酸、CO2 合成部位：合成部位：胞液胞液特点：特点：嘌呤最初不是以游离碱基的形式合成，而嘌呤最初不是以游离碱基的形式合成，而是从是从5-磷酸核糖磷酸核糖-1-焦磷酸焦磷酸(PRPP)开始，开始，经一系经一系列酶促反应，列酶促

6、反应，先生成次黄嘌呤核苷酸先生成次黄嘌呤核苷酸(肌苷酸肌苷酸,IMP)，然后再转变为，然后再转变为AMP和和GMP。嘌呤的各个原子是在嘌呤的各个原子是在PRPP的的C1上逐渐加上上逐渐加上去的（由去的（由Asp、Gln、Gly、甲酸、甲酸、CO2 提供提供N和和C）。）。第12页，此课件共42页哦HNNNNOR-5-PPRPP(PRA)(IMP)R-5-PATP AMPPRPP合成酶Gln Glu酰胺转移酶5-磷酸核糖胺9 步反应次黄嘌呤核苷酸(1)IMP的合成的合成1.IMP的合成的合成第13页，此课件共42页哦HHOOOHHHOHCH2OPPOPHHCH2OOOHHHOHOHPAMPATP

7、Mg2+PPiOOHHHOHHNH2HCH2OPGln酰胺转移酶5-磷酸核糖1-焦磷酸 （PRPP）5-磷酸核糖(R-5-P)PRPP合成酶5-磷酸核糖胺Glu第14页，此课件共42页哦HOH2NCCCNCHNOR-5-PH2NCHCNCHNR-5-PCH2CNHCHHNR-5-PHNOCH2CNHCHHNR-5-POOCO2H2OATPOOHHHOHHHN HCH2OCOH2CNH2POHCOH2CNH2FH4ATPOOHHHOHHNH2HCH2OPATPGlnGlu5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸（CAIR）5-氨基咪唑核苷酸（AIR）甲酰甘氨咪核苷酸（FGAM）甲酰甘氨酰胺核苷酸（FGAR）

8、羧化酶甘氨酰胺核苷酸（GAR）Gly转甲酰基酶ADP+PiGAR合成酶PRAN10-CHO FH4FGAM合成酶AIR合成酶第15页，此课件共42页哦HNHCNCCCNCHNOR-5-PH2NHCNHCCCNCHNOR-5-POH2NH2NCCCNCHNOR-5-PH2OFH4NHH2NCCCNCHNOR-5-PHCCH2COOHCOOHHOH2NCCCNCHNOR-5-PH2OATPIMP 5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺 核苷酸（FAICAR）5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸（AICAR）环水解酶转甲酰基酶N10-CHO FH45-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸)甲酰胺核苷酸(SAICAR)延胡索酸

9、裂解酶5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸（CAIR）Asp合成酶第16页，此课件共42页哦第17页，此课件共42页哦l在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环；在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环；lPRPPPRPP是重要的中间代谢物，它不仅参与嘌是重要的中间代谢物，它不仅参与嘌呤核苷酸的从头合成，而且参与嘧啶核苷呤核苷酸的从头合成，而且参与嘧啶核苷酸的从头合成及两类核苷酸的补救合成。酸的从头合成及两类核苷酸的补救合成。是是5-5-磷酸核糖的活性供体；磷酸核糖的活性供体；lPRPPPRPP合成酶和酰胺转移酶为合成酶和酰胺转移酶为关键酶关键酶。第18页，此课件共42页哦HNNNNNHCHHOOCCH2COOHHNNH

10、NNOOHNNHNNOHNNNNNH2HNNNNH2NOIMPXMPH2OGlnGluATPAMPGTPAspNADH+H+腺苷酸代琥珀酸（AMPS）AMPS 裂解酶延胡索酸GMP 合成酶NAD+H2OR-5-PR-5-PR-5-PR-5-PGMPR-5-PAMPS合成酶IMP脱氢酶第19页，此课件共42页哦三、嘧啶核苷酸的合成三、嘧啶核苷酸的合成N3C2N1C6C5C4天冬氨酸天冬氨酸=o=o嘧啶环原子的来源嘧啶环原子的来源NH3CO2第20页，此课件共42页哦嘧啶环原子来源：嘧啶环原子来源：NH3、CO2、Asp特点：特点：先利用小分子化合物形成嘧啶环，再先利用小分子化合物形成嘧啶环，再与

11、核糖磷酸（与核糖磷酸（PRPP提供）结合成乳清酸提供）结合成乳清酸，然后生成，然后生成UMP。其他嘧啶核苷酸由尿。其他嘧啶核苷酸由尿苷酸转变而成。苷酸转变而成。第21页，此课件共42页哦1.从头合成途径从头合成途径1、尿嘧啶核苷酸的合成、尿嘧啶核苷酸的合成氨甲酰磷酸合成酶2ATP2ADP+PiGluGlnHCO3-+(CPS-)氨甲酰磷酸COPO3H2H2NO+第22页，此课件共42页哦CPS CPS 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 NH3 Gln 变构激活剂变构激活剂 AGA 无无 变构抑制剂变构抑制剂无无UMP功能功能 尿素合成尿素合成 嘧啶合成嘧啶合成

12、 氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶和和 的区别的区别 AGA:N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸第23页，此课件共42页哦 HNNOOHNNOOCOOHHNNHOOCOOHHNCNHCCH2COOCOOHHNH2CNHCCH2COOCOOHHHONH2CH2NCCH2COOCOOHHHOOP氨氨甲甲酰酰磷磷酸酸氨氨甲甲酰酰天天冬冬氨氨酸酸H2O二二氢氢乳乳清清酸酸酶酶NAD+NADH+H+PRPPPPiCO2 UMPPiR-5-PR-5-P天天冬冬氨氨酸酸氨氨甲甲酰酰转转移移酶酶Asp二二氢氢乳乳清清酸酸脱脱氢氢酶酶 UTP磷磷酸酸核核糖糖转转移移酶酶脱脱羧羧酶酶乳乳清清酸酸核核苷苷酸酸乳乳清清酸酸二二

13、氢氢乳乳清清酸酸第24页，此课件共42页哦2、CTP的合成的合成 是在三磷酸水平上进行的。是在三磷酸水平上进行的。UTPCTPGln+ATPGlu+ADP+PiCTP NNNH2OR5 PPPHNNOOR5 PPP第25页，此课件共42页哦3、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。dUMPdUDPdCMPdTMPH2OPiH2ONH3NADPHNADP+thymidylate synthaseHNNOOR 5 PdCH3reductaseHNNOOR 5 Pd+H+FH2第26页，此课件共42页哦四、核苷酸转化成核苷三磷酸四、核苷酸转化成核苷三磷酸（d）

14、NMP+ATP （d）NDP+ADP（d）NDP+ATP （d）NTP+ADP核苷单磷酸激酶核苷单磷酸激酶核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶核苷单磷酸激酶对碱基专一，对戊糖无特殊要求核苷单磷酸激酶对碱基专一，对戊糖无特殊要求核苷二磷酸激酶对碱基、戊糖均无特殊要求核苷二磷酸激酶对碱基、戊糖均无特殊要求第27页，此课件共42页哦五、脱氧五、脱氧(核糖核糖)核苷酸的合成核苷酸的合成 生物体内的脱氧核糖核苷酸由核糖核苷酸生物体内的脱氧核糖核苷酸由核糖核苷酸还原而成。还原而成。通常，核糖核苷酸是在核苷二磷酸的水平上通常，核糖核苷酸是在核苷二磷酸的水平上被还原而生成脱氧核糖核苷酸的。被还原而生成脱氧核糖核苷酸的

15、。第28页，此课件共42页哦NADP+NADPH+H+硫氧还蛋白硫氧还蛋白还原酶还原酶FAD核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶（B12）ATP、Mg2+硫氧还蛋白硫氧还蛋白（还原型）（还原型）SHSH硫氧还蛋白硫氧还蛋白（氧化型）（氧化型）SSOP-P-CH2BOHOH核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸OP-P-CH2BOHH+H2O脱氧核糖核苷二磷酸脱氧核糖核苷二磷酸第29页，此课件共42页哦 胸腺嘧啶核苷酸合成酶胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H+SerNADP+Gly N5,N10 CH2-FH4 FH2二氢叶酸二氢叶酸还原酶还原酶SerSer羟甲基羟甲基转移酶转移酶ONHNOdR-PCH3ON

16、HN OdR-PdUMPdTMP第30页，此课件共42页哦UMPUDP dUDPUTP dUMPCTP TMP核苷核苷二磷酸还原酶二磷酸还原酶TMP合成酶合成酶 甲基化甲基化ATPATPATPGlnMg+CTPCTP合成酶合成酶磷酸磷酸激酶激酶dCMP 脱氨基脱氨基第31页，此课件共42页哦七、核苷酸从头合成的调节七、核苷酸从头合成的调节 1.1.嘌呤核苷酸合成的调节嘌呤核苷酸合成的调节 2.2.嘧啶核苷酸合成的调节嘧啶核苷酸合成的调节第32页，此课件共42页哦第33页，此课件共42页哦 即满足机体需要，又不至于浪费；即满足机体需要，又不至于浪费；维持维持ATP与与GTP浓度的平衡。浓度的平衡

17、。第34页，此课件共42页哦氨氨基基甲甲酰酰磷磷酸酸氨基甲酰天冬氨酸UMPATP+CO2+GlnPRPPUTPCTPATP+R-5-P嘌呤核苷酸嘧啶核苷酸哺乳动物细菌第35页，此课件共42页哦l抗代谢物即代谢抑制物（剂），都是与代谢抗代谢物即代谢抑制物（剂），都是与代谢物在结构上的类似物。它们在代谢反应中跟物在结构上的类似物。它们在代谢反应中跟正常的代谢物相拮抗，以减少正常代谢物参正常的代谢物相拮抗，以减少正常代谢物参加反应的机会，从而影响正常代谢。加反应的机会，从而影响正常代谢。l 核苷酸从头合成的抗代谢物以核苷酸从头合成的抗代谢物以竞争性抑制或竞争性抑制或“以假乱真以假乱真”方式干扰或方式

18、干扰或 阻断核苷酸的合成阻断核苷酸的合成代谢代谢,进而阻止核酸及蛋白质的生物合成，因进而阻止核酸及蛋白质的生物合成，因此具有抗肿瘤作用。此具有抗肿瘤作用。第36页，此课件共42页哦1.1.嘌呤类似物嘌呤类似物 6-巯基嘌呤巯基嘌呤(6MP)、6-巯基鸟嘌呤、巯基鸟嘌呤、8-氮杂鸟嘌呤氮杂鸟嘌呤 其中其中,6MP临床应用较多。其化学结构与次黄嘌呤相似临床应用较多。其化学结构与次黄嘌呤相似,并可并可在体内转变成在体内转变成6MP核苷酸，因而可抑制核苷酸，因而可抑制IMP转变为转变为AMP及及GMP；可通过竞争性抑制影响次黄嘌呤；可通过竞争性抑制影响次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移鸟嘌呤磷酸核糖转移酶酶

19、(HGPRT)而阻止补救合成途径；还可反馈抑制而阻止补救合成途径；还可反馈抑制PRPP酰基转移酰基转移酶而阻断从头合成途径。酶而阻断从头合成途径。NNNNHHHSHNNNNHHHO次黄嘌呤次黄嘌呤6-巯基嘌呤巯基嘌呤第37页，此课件共42页哦2.2.谷氨酰胺和天冬氨酸类似物谷氨酰胺和天冬氨酸类似物 重氮杂丝氨酸、重氮杂丝氨酸、6-6-重氮重氮-5-5-氧正亮氨酸氧正亮氨酸 其结构与谷氨酰胺相似其结构与谷氨酰胺相似,可干扰谷氨酰胺在嘌呤核苷酸合可干扰谷氨酰胺在嘌呤核苷酸合成中的作用而抑制其合成。成中的作用而抑制其合成。天冬氨酸类似物羽田杀菌素，能强烈抑制腺苷酸天冬氨酸类似物羽田杀菌素，能强烈抑制

20、腺苷酸琥珀酸合成酶的活性。琥珀酸合成酶的活性。HOC-NOH-CH2-COOH第38页，此课件共42页哦3.3.叶酸类似物叶酸类似物 氨基蝶呤、氨甲蝶呤氨基蝶呤、氨甲蝶呤(MTX)等等 竞争性抑制二氢叶酸还原酶竞争性抑制二氢叶酸还原酶,使叶酸不能还原成使叶酸不能还原成二氢叶酸及四氢叶酸。嘌呤分子中来自一碳单位的二氢叶酸及四氢叶酸。嘌呤分子中来自一碳单位的C2、8得不到供应而抑制其合成。得不到供应而抑制其合成。第39页，此课件共42页哦4.4.嘧啶类似物嘧啶类似物 5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶5.5.核苷类似物核苷类似物 阿糖胞苷阿糖胞苷 环胞苷环胞苷第40页，此课件共42页哦九、核苷酸的补救合成九、核苷酸的补救合成 1.嘌呤核苷酸合成的补救途径嘌呤核苷酸合成的补救途径 2.嘧啶核苷酸合成的补救途径嘧啶核苷酸合成的补救途径总结：总结：核苷酸生物合成与核酸生物合成的关系核苷酸生物合成与核酸生物合成的关系第41页，此课件共42页哦感谢大家观看感谢大家观看第42页，此课件共42页哦