第八章核苷酸代谢PPT.pptx

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1、会计学1第八章核苷酸代谢第八章核苷酸代谢(dixi)第一页，共45页。n n 核酸核酸核酸核酸(h sun)(h sun)(h sun)(h sun)的消化与吸收的消化与吸收的消化与吸收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1页/共45页第二页，共45页。n n 核苷酸的生物核苷酸的生物核苷酸的生物核苷酸的生物(shngw)(shngw)(shngw)(shngw)功功功功用用用用作为核酸合成的原料作为核酸合成的原料作为核酸合成的原料作为核酸合成的原料

2、体内能量的利用形式体内能量的利用形式体内能量的利用形式体内能量的利用形式参与代谢和生理调节参与代谢和生理调节参与代谢和生理调节参与代谢和生理调节组成组成组成组成(z chn)(z chn)(z chn)(z chn)辅酶辅酶辅酶辅酶活化中间代谢物活化中间代谢物活化中间代谢物活化中间代谢物AMP尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)第2页/共45页第三页，共45页。第一节第一节 嘌呤嘌呤(piolng)(piolng)核苷酸的合成与核苷酸的合成与分解代谢分解代谢 Metabolism of Purine Nucleotides第3页/共45页第四页，共45页。n n嘌呤嘌呤嘌呤

3、嘌呤(piolng)(piolng)(piolng)(piolng)核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸的结构的结构的结构的结构GMPAMP第4页/共45页第五页，共45页。一、嘌呤核苷酸的合成一、嘌呤核苷酸的合成(hchng)存在从存在从头合成头合成(hchng)和补救合成和补救合成(hchng)两种途径两种途径 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应反应(fnyng)过程，合成嘌呤核苷酸。过程，合成嘌呤核苷酸。n 从头合成途径从头合成途径(tjng)(de novo synthesis)(tjng)(de novo synthesis)n 补救合成途径补救

4、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CO2等等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸。呤核苷酸。第5页/共45页第六页，共45页。肝肝是是体体内内从从头头合合成成(hchng)(hchng)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、骨骨髓髓则无法进行此合成则无法进行此合成(hchng)(hchng)途径。途径。（一）嘌呤（一）嘌呤(piolng)核苷酸的从头合成核苷酸的从头合成n 哺乳动物合成哺乳动物合成(hchng)(hchn

5、g)部位部位1 1、从头合成途径除某些细菌外，几乎所有生物体都能、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。合成嘌呤碱。第6页/共45页第七页，共45页。n 嘌呤碱合成嘌呤碱合成(hchng)(hchng)的元素来源的元素来源CO2天冬氨酸天冬氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位（一碳单位(dnwi)）甘氨酸甘氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位（一碳单位(dnwi)）谷氨酰胺谷氨酰胺（酰胺基）（酰胺基）第7页/共45页第八页，共45页。n 合成合成(hchng)(hchng)过程过程 IMP的合成的合成(hchng)AMP和和GMP的生成的生成(shn chn)第8页/共45页第九页，共45页。R

6、-5-P（5-磷酸磷酸(ln sun)核糖）核糖）ATPAMPPRPP合成酶合成酶PP-1-R-5-P（磷酸（磷酸(ln sun)核核糖焦磷酸糖焦磷酸(ln sun)）在谷氨酰胺、甘氨酸、在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳一碳单位、二氧化碳(r(r yng hu tn)yng hu tn)及天冬氨酸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第9页/共45页第十页，共45页。IMP的合成的合成(hchng)过程过程 磷酸磷酸(ln sun)核糖酰胺转移核糖酰胺转移酶酶 GAR合成

7、酶合成酶 转甲酰基酶转甲酰基酶 FGAM合成酶合成酶 AIR合成酶合成酶第10页/共45页第十一页，共45页。第11页/共45页第十二页，共45页。IMP生成生成(shn chn)总总反应过程反应过程第12页/共45页第十三页，共45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腺苷酸代琥珀酸裂解(li ji)酶酶 GMP合成酶合成酶 AMP AMP和和和和GMPGMP的生成的生成的生成的生成(shn chn)(shn chn)第13页/共45页第十四页，共45页。AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激

8、酶ADPATP激酶激酶第14页/共45页第十五页，共45页。嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子(fnz)(fnz)上逐步合上逐步合上逐步合上逐步合成的。成的。成的。成的。IMP IMP的合成需的合成需的合成需的合成需5 5个个个个ATPATP，6 6个高能磷酸键。个高能磷酸键。个高能磷酸键。个高能磷酸键。AMP AMP 或或或或GMPGMP的合成又需的合成又需的合成又需的合成又需1 1个个个个ATPATP。n n 嘌呤嘌呤嘌呤嘌呤(piolng)(piolng)(piolng)(piolng)核苷酸从头合成核苷酸从头合成核苷

9、酸从头合成核苷酸从头合成特点特点特点特点第15页/共45页第十六页，共45页。2 2、从头合成的调节、从头合成的调节(tioji)(tioji)R-5-PATPPRPP合成酶合成酶PRPP酰胺转移酶酰胺转移酶PRAIMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸AMP ADPATPXMPGMPGDP GTP+_IMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP_+调节调节(tioji)方式：反馈调节方式：反馈调节(tioji)和交和交叉调节叉调节(tioji)第16页/共45页第十七页，共45页。(二二二二)嘌呤核苷酸的补救合成嘌呤核苷酸的补救合成嘌呤核苷酸的补救合成嘌

10、呤核苷酸的补救合成(hchng)(hchng)(hchng)(hchng)有两种方有两种方有两种方有两种方式式式式腺嘌呤磷酸腺嘌呤磷酸(ln sun)(ln sun)核糖转移酶核糖转移酶(adenine phosphoribosyl transferase,APRT)(adenine phosphoribosyl transferase,APRT)次黄嘌呤次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸鸟嘌呤磷酸(ln sun)(ln sun)核糖转移酶核糖转移酶(hypoxanthine-(hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase,HGPRT)guanine pho

11、sphoribosyl transferase,HGPRT)腺苷激酶腺苷激酶(adenosine kinase)(adenosine kinase)n 参与参与(cny)补救合成的酶补救合成的酶第17页/共45页第十八页，共45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+PPin 合成合成(hchng)(hchng)过程过程腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP第18页/共45页第十九页，共45页。n n 补救补救补救补救(bji)(bji)(bji)(bji)合成的生理意义合成的生理

12、意义合成的生理意义合成的生理意义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(nngling)(nngling)(nngling)(nngling)和一些氨基酸的消耗。和一些氨基酸的消耗。和一些氨基酸的消耗。和一些氨基酸的消耗。体内某些组织器官，如脑、骨髓等只体内某些组织器官，如脑、骨髓等只体内某些组织器官，如脑、骨髓等只体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。能进行补救合成。能进行补救合成。能进行补救合成。第19页/共45页第二十页，共45页。（三）嘌呤（三）嘌呤（三）嘌呤（三）嘌呤(piolng)(piolng)核

13、苷酸的相互转核苷酸的相互转核苷酸的相互转核苷酸的相互转变变变变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20页/共45页第二十一页，共45页。（四）脱氧核糖核苷酸的生成（四）脱氧核糖核苷酸的生成（四）脱氧核糖核苷酸的生成（四）脱氧核糖核苷酸的生成(shn chn)(shn chn)(shn chn)(shn chn)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）第21页/共45页第二十二页，共45页。dNDP+ATP 激酶激酶dNTP+ADP二磷酸脱氧核苷二

14、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+还原还原(hun yun)型型硫氧化还原硫氧化还原(hun yun)蛋白蛋白-(SH)2氧化氧化(ynghu)型型硫氧化硫氧化(ynghu)还还原蛋白原蛋白SS硫氧化硫氧化(ynghu)还原蛋白还原还原蛋白还原酶酶(FAD)第22页/共45页第二十三页，共45页。（五）嘌呤（五）嘌呤(piolng)(piolng)核苷酸的抗代谢物核苷酸的抗代谢物嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些(yxi)(yxi)嘌呤、氨基嘌呤、氨基酸或叶酸等的类似物。酸或叶酸等的类似

15、物。嘌呤类似物嘌呤类似物氨基酸类似物氨基酸类似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-氮杂鸟嘌呤等氮杂鸟嘌呤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第23页/共45页第二十四页，共45页。次黄嘌呤次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤巯基嘌呤(6-MP)6-巯基嘌呤的结构巯基嘌呤的结构(jigu)第24页/共45页第二十五页，共45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

16、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 录录第25页/共45页第二十六页，共45页。二、嘌呤二、嘌呤二、嘌呤二、嘌呤(piolng)(piolng)核苷酸的分核苷酸的分核苷酸的分核苷酸的分解代谢解代谢解代谢解代谢核苷酸核苷酸核苷核苷核苷酸酶核苷酸酶Pi Pi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶

17、碱基碱基1-1-磷酸磷酸(ln sun)(ln sun)核糖核糖第26页/共45页第二十七页，共45页。嘌呤嘌呤(piolng)(piolng)碱的最终碱的最终代谢产物代谢产物AMPGMPH（次黄嘌呤）（次黄嘌呤）GX（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第27页/共45页第二十八页，共45页。n 痛风痛风(tn fn)(tn fn)症的症的治疗机制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别嘌呤醇第28页/共45页第二十九页，共45页。第二节第二节嘧啶嘧啶(m dn)(m dn)核苷酸的合成与

18、核苷酸的合成与分解代谢分解代谢Metabolism of Pyrimidine Nucleotides第29页/共45页第三十页，共45页。n n 嘧啶嘧啶嘧啶嘧啶(m dn)(m dn)(m dn)(m dn)核苷酸的结构核苷酸的结构核苷酸的结构核苷酸的结构第30页/共45页第三十一页，共45页。一、嘧啶一、嘧啶(m dn)核苷酸的合成同样有从核苷酸的合成同样有从头合成与补救合成两条途径头合成与补救合成两条途径(一一)嘧啶核苷酸的从头合成比嘌呤嘧啶核苷酸的从头合成比嘌呤(piolng)(piolng)核苷核苷酸简单酸简单n 合成合成(hchng)(hchng)部位部位主要是肝细胞胞液主要是肝

19、细胞胞液n 合成原料合成原料谷氨酰胺、谷氨酰胺、CO2和天冬氨酸和天冬氨酸 第31页/共45页第三十二页，共45页。n 嘧啶合成的元素嘧啶合成的元素(yun s)(yun s)来源来源氨基甲氨基甲酰磷酸酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸第32页/共45页第三十三页，共45页。n 合成合成(hchng)(hchng)过程过程 尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成(hchng)(hchng)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第33页/共45页第三十四页，共45页。第34页/共45页第三十五页，共45页。第35页/

20、共45页第三十六页，共45页。胞嘧啶核苷酸的合成胞嘧啶核苷酸的合成(hchng)(hchng)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第36页/共45页第三十七页，共45页。dTMP或或TMP的生成的生成(shn chn)TMP合酶合酶N5,N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2还原酶还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧脱氧(tu yng)胸苷一磷酸胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP第37页/共45页第三十八页，共45页

21、。n n 从头合成的调节从头合成的调节从头合成的调节从头合成的调节(tioji)(tioji)(tioji)(tioji)-ATP+CO2+谷氨酰胺谷氨酰胺氨基氨基(nj)甲酰磷酸甲酰磷酸UMP氨基氨基(nj)甲酸天冬氨酸甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸天冬氨酸嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸ATP+5-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸PRPP-第38页/共45页第三十九页，共45页。（二）嘧啶核苷酸的补救（二）嘧啶核苷酸的补救（二）嘧啶核苷酸的补救（二）嘧啶核苷酸的补救(bji)(bji)(bji)(bji)合成合成合成合成嘧啶嘧啶 +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

22、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39页/共45页第四十页，共45页。（三）嘧啶（三）嘧啶（三）嘧啶（三）嘧啶(m dn)(m dn)(m dn)(m dn)核苷酸的抗代谢物核苷酸的抗代谢物核苷酸的抗代谢物核苷酸的抗代谢物n嘧啶嘧啶(m dn)(m dn)类类似物似物胸腺嘧啶胸腺嘧啶(m dn)(T)5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶(5-FU)第40页/共45页第四十一页，共45页。n某些某些(mu xi)(mu xi)改变了核糖结构的核苷类似物改变了核糖结构的核苷类似物第41页/共45页第四十二页，

23、共45页。UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸阿糖胞苷阿糖胞苷氨甲碟呤氨甲碟呤氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸第42页/共45页第四十三页，共45页。二、嘧啶二、嘧啶二、嘧啶二、嘧啶(m dn)(m dn)(m dn)(m dn)核苷酸的分解核苷酸的分解核苷酸的分解核苷酸的分解代谢代谢代谢代谢嘧啶碱嘧啶碱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43页/共45页第四十四页，共45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(m dn)-脲基异丁酸脲基异丁酸-氨基氨基(nj)异丁酸异丁酸H2O丙二酸单酰丙二酸单酰CoA乙酰乙酰CoATAC肝肝尿素尿素(nio s)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44页/共45页第四十五页，共45页。