第10章核苷酸.及遗传信息的储存精选文档.ppt

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1、第10章核苷酸.及遗传信息的储存本讲稿第一页，共四十七页l核酸的消化与吸收核酸的消化与吸收概概 述述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本讲稿第二页，共四十七页核苷酸的生物功用核苷酸的生物功用l作为核酸合成的原料作为核酸合成的原料(最主要）最主要）l体内能量的利用形式（体内能量的利用形式（ATPATP、GTPGTP、UTPUTP、CTPCTP）l参与代谢和生理调节：参与代谢和生理调节：（ATP/ADP/AMP,ATP/ADP/AMP,第第二信使二信使cAMPcA

2、MP、cGMPcGMP）l组成辅酶（组成辅酶（CoACoA、FADFAD、NADNAD+、NADPNADP+含含腺苷腺苷酸酸 ）l活化中间代谢物活化中间代谢物本讲稿第三页，共四十七页尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)AMP本讲稿第四页，共四十七页第一节第一节 嘌呤核苷酸的代谢嘌呤核苷酸的代谢Metabolism of Purine Nucleotides本讲稿第五页，共四十七页l嘌呤核苷酸的结构嘌呤核苷酸的结构GMPAMPIMP本讲稿第六页，共四十七页一、核苷酸的合成代谢一、核苷酸的合成代谢l从头合成途径从头合成途径(de novo synthesis pathway)l

3、补救合成途径补救合成途径(salvage synthesis pathway)本讲稿第七页，共四十七页嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的从从头头合合成成途途径径是是指指利利用用磷磷酸酸核核糖糖、氨氨基基酸酸、一一碳碳单单位位及及二二氧氧化化碳碳等等简简单单物物质质为为原原料料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。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、骨骨髓髓则则无无法法进进行行此此合合成成途途径。径。（一）嘌呤核苷酸的从头合成（一）嘌呤核苷酸的从头合成定义定义合成部位合成部位本

4、讲稿第八页，共四十七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）本讲稿第九页，共四十七页嘌呤核苷酸合成的原料嘌呤核苷酸合成的原料5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）RCO2P磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径本讲稿第十页，共四十七页过程过程1.IMP的合成的合成2.AMP和和GMP的生成的生成本讲稿第十一页，共四十七页R-5-P（5-磷酸核糖）磷酸核糖）ATPAMP

5、PRPP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、一碳在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下的逐步参与下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本讲稿第十二页，共四十七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2、AMP和和GMP的生成的生成目目 录录本讲稿第十三页，共四十七页 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐

6、步合成的。的。嘌呤核苷酸从头合成嘌呤核苷酸从头合成特点特点本讲稿第十四页，共四十七页 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，称称为为补补救救合合成成（或重新利用）途径。（或重新利用）途径。2.2.嘌呤核苷酸的补救合成途径嘌呤核苷酸的补救合成途径定义定义本讲稿第十五页，共四十七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 pho

7、sphoribosyl 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本讲稿第十六页，共四十七页腺嘌呤腺嘌呤+PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤+PRPPHGPRTGMP+PPi合成过程合成过程腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP本讲稿第十七页，共四十七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和一些补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。氨基酸的消耗。l体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行体内某些组织器官，如

8、脑、骨髓等只能进行补救合成。补救合成。本讲稿第十八页，共四十七页3.嘌呤核苷酸的相互转变嘌呤核苷酸的相互转变IMPIMPAMPAMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPXMPGMPGMPNH3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本讲稿第十九页，共四十七页性质性质:嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌 呤、呤、氨基酸或叶酸等的类似物氨基酸或叶酸等的类似物.机制机制:竞争性抑制或竞争性抑制或“以假乱真以假乱真”方式干方式干 扰或阻断嘌呤核苷酸的合成代谢扰或阻断嘌呤核苷酸的合成代谢,进而阻止核酸及蛋白质的生物合成进而阻止核酸及蛋白质的生物

9、合成.意义意义:抗肿瘤作用抗肿瘤作用.（五）（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物嘌呤核苷酸的抗代谢物本讲稿第二十页，共四十七页嘌呤类似物嘌呤类似物氨基酸类似氨基酸类似物物叶酸类似物叶酸类似物6-6-巯基嘌呤巯基嘌呤6-6-巯基鸟嘌呤巯基鸟嘌呤8-8-氮杂鸟嘌呤氮杂鸟嘌呤等等氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸等等氨蝶呤氨蝶呤氨甲蝶呤氨甲蝶呤等等本讲稿第二十一页，共四十七页次黄嘌呤次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤巯基嘌呤(6-MP)6-巯基嘌呤巯基嘌呤的结构的结构本讲稿第二十二页，共四十七页6-6-巯基嘌呤巯基嘌呤(6(6MP)MP)作用作用 其化学结构与次黄嘌呤相似其化学结构与次黄嘌呤相似,并可在体并可在体内转变成内转变成6

10、 6MPMP核苷酸核苷酸.1 1、抑制、抑制IMPIMP转变为转变为AMPAMP及及GMP;GMP;2 2、通过竞争性抑制影响次黄嘌呤、通过竞争性抑制影响次黄嘌呤-鸟鸟 嘌呤磷酸核糖转移酶嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)HGPRT)而阻止而阻止 了补救合成途径了补救合成途径;3 3、反馈抑制、反馈抑制PRPPPRPP酰基转移酶而阻断从头酰基转移酶而阻断从头 合成途径合成途径.本讲稿第二十三页，共四十七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

11、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目目 录录本讲稿第二十四页，共四十七页l从头合成途径从头合成途径l补救合成途径补救合成途径（二）、嘧啶核苷酸的合成代谢（二）、嘧啶核苷酸的合成代谢本讲稿第二十五页，共四十七页l嘧啶核苷酸的结构嘧啶核苷酸的结构本讲稿第二十六页，共

12、四十七页1.嘧啶核苷酸的从头合成嘧啶核苷酸的从头合成主要是肝细胞胞液主要是肝细胞胞液嘧嘧啶啶核核苷苷酸酸的的从从头头合合成成是是指指利利用用磷磷酸酸核核糖糖、氨氨基基酸酸、一一碳碳单单位位及及二二氧氧化化碳碳等等简简单单物物质质为为原原料料，经经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。定义定义合成部位合成部位本讲稿第二十七页，共四十七页嘧啶合成的元素来源嘧啶合成的元素来源氨基甲氨基甲酰磷酸酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸本讲稿第二十八页，共四十七页天冬氨酸天冬氨酸=o=o嘧啶碱合成的元素来源嘧啶碱合成的元素来源GlnCO2本讲稿第二十九页，共四十七页合成过程合成过

13、程1.尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺谷氨酰胺+HCO3-氨基甲酰磷氨基甲酰磷酸合成酶酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸谷氨酸+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸本讲稿第三十页，共四十七页本讲稿第三十一页，共四十七页2.胞嘧啶核苷酸的合成胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺ATP谷氨酸谷氨酸ADP+Pi本讲稿第三十二页，共四十七页3.dTMP或或TMP的生成的生成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

14、苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP本讲稿第三十三页，共四十七页2.嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶嘧啶+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本讲稿第三十四页，共四十七页3.3.嘧啶核苷酸的抗代谢物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(T)5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶(5-FU)本讲稿第三十五页，共四十七页嘧啶类似物嘧啶类似物：5-5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶（5-5

15、-FUFU）与与TMPTMP类似类似,1 1、代谢为、代谢为FdUMPFdUMP抑制胸苷酸合酶，抑制胸苷酸合酶，2 2、代谢为、代谢为FUTPFUTP以以FUMPFUMP掺入掺入RNA,RNA,破坏破坏RNARNA结构，结构，消化道癌乳癌消化道癌乳癌(毒性大毒性大)本讲稿第三十六页，共四十七页（三）三磷酸核苷的合成AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶本讲稿第三十七页，共四十七页（四）（四）脱氧核糖核苷酸的生成脱氧核糖核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上进行在核苷二磷酸水平上进行（N代表代表A、G、U、C等碱基）等碱基）本

16、讲稿第三十八页，共四十七页dNDP+ATP 激酶激酶dNTP+ADP二磷酸脱氧核苷二磷酸脱氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷二磷酸核糖核苷NADP+NADPH+H+核糖核苷酸还原酶，核糖核苷酸还原酶，Mg2+还原型硫氧化还还原型硫氧化还原蛋白原蛋白-(SH)2氧化型硫氧氧化型硫氧化还原蛋白化还原蛋白SS硫氧化还原蛋白还原酶硫氧化还原蛋白还原酶（FAD）脱氧核苷酸的生成脱氧核苷酸的生成本讲稿第三十九页，共四十七页二、核苷酸的分解代谢二、核苷酸的分解代谢（一）嘌呤核苷酸的分解代谢（一）嘌呤核苷酸的分解代谢核苷酸核苷酸核苷核苷核苷酸酶核苷酸酶Pi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶碱基碱基1-1-磷酸核糖磷酸核

17、糖本讲稿第四十页，共四十七页嘌呤碱的最终嘌呤碱的最终代谢产物代谢产物AMPAMPGMPGMPH H（次黄嘌呤）（次黄嘌呤）G GX X（黄嘌呤）（黄嘌呤）黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤黄嘌呤氧化酶氧化酶本讲稿第四十一页，共四十七页嘌呤核苷酸分解代谢特点嘌呤核苷酸分解代谢特点:1 1、环打不破、环打不破;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:痛风症痛风症本讲稿第四十二页，共四十七页 血尿酸正常含量血尿酸正常含量:0.12-0.360.12-0.36mmol/L,mmol/L,溶解溶解度低度低.嘌呤代谢障碍时嘌呤代谢障碍时,血尿酸浓度升高血尿酸浓度升高,尿酸盐尿

18、酸盐结晶沉积于软组织、软骨及关节等处结晶沉积于软组织、软骨及关节等处,而导致关而导致关节炎、尿路结石及肾脏疾病节炎、尿路结石及肾脏疾病.临床常用临床常用别嘌呤别嘌呤醇醇治疗痛风症。因别嘌呤醇与次黄嘌呤结构治疗痛风症。因别嘌呤醇与次黄嘌呤结构相似，可抑制黄嘌呤氧化酶而抑制尿酸生成。相似，可抑制黄嘌呤氧化酶而抑制尿酸生成。另外另外,别嘌呤醇可与别嘌呤醇可与PRPPPRPP结合结合,产物可反馈抑产物可反馈抑制从头合成的酶。制从头合成的酶。本讲稿第四十三页，共四十七页痛风症的治疗机制痛风症的治疗机制鸟嘌呤鸟嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤尿酸尿酸黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶别嘌呤醇

19、别嘌呤醇本讲稿第四十四页，共四十七页（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本讲稿第四十五页，共四十七页胞嘧啶胞嘧啶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糖异生糖异生本讲稿第四十六页，共四十七页嘧啶核苷酸分解代谢特点嘧啶核苷酸分解代谢特点1 1 环被打开环被打开2 2 终产物终产物:NHNH3 3 /CO/CO2.2./丙氨酸丙氨酸 -氨基异丁酸氨基异丁酸本讲稿第四十七页，共四十七页