第12章核酸的降解和核苷酸代谢.pptx

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1、导 学1.掌握核苷酸分解的特点和终产物。了解嘌呤核苷酸与痛风症的关系及治疗的一般方法。2.掌握核苷酸从头合成途径的嘌呤环、嘧啶环的原子来源、合成特点（嘌呤和嘧啶合成异同点）。3.掌握脱氧核苷酸生成的特点。4.掌握嘌呤抗代谢物和嘧啶抗代谢物的作用机理，了解主要类型。第1页/共48页12.1 12.1 核酸的酶促降解12.2 12.2 核苷酸的分解代谢12.3 12.3 核苷酸的合成代谢第2页/共48页12.1 12.1 核酸的酶促降解核酸的酶促降解核酸酶核酸酶：作用于核酸的磷酸二酯键的酶。：作用于核酸的磷酸二酯键的酶。底物的底物的 专一性专一性切割位点切割位点核糖核酸酶（核糖核酸酶（RNaseR

2、Nase）脱氧核糖核酸酶（脱氧核糖核酸酶（DNaseDNase）非特异性核酸酶非特异性核酸酶核酸内切酶核酸内切酶核酸外切酶核酸外切酶核酸核酸核酸酶核酸酶单核苷酸单核苷酸第3页/共48页细胞外核酸的消化食物核蛋白食物核蛋白蛋白质蛋白质核酸核酸 (RNA(RNA及及DNA)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尿酸尿酸戊糖代谢戊糖代谢第4页/共48页核苷酸核苷核苷酸酶Pi核苷磷酸化酶碱基（脱氧）核糖-1-磷酸12.212.2 核苷酸的分解代谢核苷酸的分解代谢第5页/共48页尿酸人类嘌呤碱的最终代谢产物AMPGMPIG G

3、X X（黄嘌呤）（黄嘌呤）黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶（次黄嘌呤）鸟嘌呤脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶12.2.1 嘌呤核苷酸的分解代谢特点：氧化降解，环不打破；终产物：尿酸。第6页/共48页嘌呤代谢紊乱：痛风病血中尿酸超过正常值。第7页/共48页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痛风症的治疗机制竞争性抑制。第8页/共48页 12.2.2 12.2.2 嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶核苷酸的分解代谢第9页/共48页嘧啶核苷酸分解代谢特点嘧啶核苷酸分解代谢特点还原降解，环被打破；还原降解，环被打破；终产物：终产物：NHNH3 3 、COCO

4、2 2、-丙氨酸、丙氨酸、-氨基异丁酸氨基异丁酸CO2+NH3-氨基异丁酸丙二酸单酰CoA乙酰CoATCA肝尿素甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰CoATCA糖异生-丙氨酸胞嘧啶胸腺嘧啶第10页/共48页12.3 核苷酸的生物合成12.3.1 核苷酸生物合成的基本途径12.3.2 嘌呤核苷酸的合成12.3.3 嘧啶核苷酸的合成12.3.4 核苷二磷酸和核苷三磷酸的合成12.3.5 脱氧(核糖)核苷酸的合成12.3.6 核苷酸的抗代谢物第11页/共48页12.3.1 核苷酸生物合成的基本途径从头合成途径(de novo synthesis pathway)以核糖磷酸、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为

5、原料，经一系列酶促反应合成核苷酸的过程；补救合成途径(salvage synthesis pathway)利用体内游离的碱基或核苷，经过简单的反应过程合成核苷酸的途径。第12页/共48页12.3.2 嘌呤核苷酸的合成一、嘌呤核苷酸的从头合成合成场所器官：肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行此合成途径；亚细胞定位：胞液。第13页/共48页 嘌呤环上原子的来源嘌呤环上原子的来源1 16 62 23 34 45 57 78 89 9第14页/共48页过程过程1.IMP的合成2.AMP和GMP的生成第15页/共48页关键酶：PRPP合成酶、PRPP酰胺转移酶在谷

6、氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下 AMP GMP5-磷酸核糖焦磷酸第16页/共48页AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶第17页/共48页从头合成的特点：嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的；先合成 IMP，再转变成 AMP或GMP；PRPP是5-磷酸核糖的活性供体；关键酶：PRPP合成酶、PRPP酰胺转移酶；IMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键。AMP或GMP的合成又需1个ATP。第18页/共48页从头合成的调节：反馈方式：反馈调节和交叉调节调节的意义：既满足需要，又不致于浪费；维持

7、ATP与GTP浓度的平衡。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+_+第19页/共48页二、嘌呤核苷酸的补救合成HGPRT：次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase)APRT：腺嘌呤磷酸核糖转移酶（adenine phosphoribosyl transferase）核苷激酶补救合成过程及调节补救合成过程及调节腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷ATPATPADPADP核苷激酶核苷激酶第20页/共48页补救合成的生

8、理意义补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。第21页/共48页先天缺乏HGPRT自毁容貌症第22页/共48页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+NH3三、嘌呤核苷酸的相互转变第23页/共48页合成部位：合成部位：肝细胞的胞液肝细胞的胞液12.3.3 嘧啶核苷酸的合成一、嘧啶核苷酸的从头合成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24页/共48页过程过程尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成第25页/共48页酶酶CPS-IC

9、PS-II场所场所线粒体线粒体胞浆胞浆底物底物CO2/NH3CO2/谷氨酰胺谷氨酰胺产物产物氨甲磷酸氨甲磷酸氨甲磷酸氨甲磷酸谷氨酸谷氨酸激活剂激活剂N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸无无功能功能尿素合成尿素合成嘧啶合成嘧啶合成氨甲磷酸合成酶I与II的异同点第26页/共48页 第27页/共48页胞嘧啶核苷酸的合成：胞嘧啶核苷酸的合成：在在三磷酸水平上三磷酸水平上进行进行u动物u细菌CTPCTP合成酶合成酶MgMg2+2+UTP+NH3+ATPCTP+ADP+Pi第28页/共48页dTMPdTMP或或TMPTMP的生成：在的生成：在一磷酸水平一磷酸水平上进行上进行 TMP合成酶合成酶第29页/共48页从头合

10、成的特点先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连。先合成UMP，再转变成dTMP和CTP。第30页/共48页从头合成的调节第31页/共48页尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷 +ATP+ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP+ADPUMP+ADP胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷 +ATP+ATP胸苷激酶胸苷激酶TMP+ADPTMP+ADP二、嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶嘧啶 +PRPPPRPP磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷 +PPi+PPi嘧啶磷酸核糖转移酶嘧啶磷酸核糖转移酶第32页/共48页12.3.4 核苷二磷酸和核苷三磷酸的合成(d)NMP+ATP (d)NDP+ADP核苷单磷酸激酶核苷单磷酸激酶核苷单磷酸激酶对碱基专一，对戊糖无特殊要求

11、核苷单磷酸激酶对碱基专一，对戊糖无特殊要求(d)NDP+ATP (d)NTP+ADP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶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34页/共48页12.4 12.4 脱氧脱氧(核糖核糖)核苷酸的合成核苷酸的合成特点：特点：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还原而而成；成；通常，核糖核苷酸在核苷通常，核糖核苷酸在核苷二磷酸水平二磷酸水平上被还原生上被还原生成成脱氧脱氧核糖核苷酸。核糖核苷酸。第35页/共48页OP-P-CH2BOHOHOP-P-CH2BOHH+H2O过程：第36页/共48页对核糖

12、核苷酸还原酶的调节第37页/共48页12.5 12.5 核苷酸的抗代谢物核苷酸的抗代谢物定义：定义：嘌呤或嘌呤或嘧啶嘧啶、氨基酸或叶酸等的类似物。、氨基酸或叶酸等的类似物。原理：原理：主要以主要以竞争性抑制竞争性抑制干扰或阻断核苷酸的干扰或阻断核苷酸的合成合成代谢，从而进一步阻止核酸及蛋白质的生物合成。代谢，从而进一步阻止核酸及蛋白质的生物合成。第38页/共48页氨基酸类似物：氮杂丝氨酸（AS）是Gln的类似物第39页/共48页碱基类似物：6-巯基嘌呤（6-Mercaptopurine，6-MP)5-氟尿嘧啶（5-FU）第40页/共48页叶酸类似物：氨基蝶呤（AP）和甲氨基蝶呤（MTX）第41

13、页/共48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42页/共48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

14、酸MTXMTX第43页/共48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5-FU5-FU5-FdUMP5-FdUMP5-FUTP5-FUTPdUMPdUMPdTMPdTMP合成合成RNARNA破坏破坏 RNARNA的结构的结构第44页/共48页核苷酸的合成及相互关系第45页/共48页第46页/共48页核酸的酶促降解：核酸的酶促降解：细胞外的消化；细胞外的消化；核苷酸的分解：核苷酸的分解：特点和终产物；特点和终产物；核苷酸的合成：核苷酸的合成：核苷酸的从头合成：核苷酸的从头合成：原子的来源、原子的来源、特点、特点、IMPIMP的合成（前两步反应及关键酶）、的合成（前两步反应及关键酶）、AMPAMP和和GMPGMP的生成、的生成、UMPUMP的生成；的生成；核苷酸的补救合成；核苷酸的补救合成；脱氧核脱氧核苷酸的合成、核苷二磷酸和核苷三磷酸的合成苷酸的合成、核苷二磷酸和核苷三磷酸的合成。第47页/共48页感谢您的观看！第48页/共48页