第十章-核酸的降解和核苷酸的代谢课件.ppt

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1、第六章第六章 生物氧化生物氧化第八章第八章 脂质代谢脂质代谢第七章第七章 糖代谢糖代谢第十章第十章 核酸的降解和核苷酸代谢核酸的降解和核苷酸代谢第二篇第二篇 新陈代谢新陈代谢 第十章第十章 核酸的降解和核苷酸代谢核酸的降解和核苷酸代谢第一节第一节 核酸和核苷酸的分解代谢核酸和核苷酸的分解代谢第二节第二节 核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢第一节第一节 核酸和核苷酸的分解代谢核酸和核苷酸的分解代谢核酸核酸磷酸磷酸核苷酸核苷酸核苷核苷水水水水解解解解核酸酶核酸酶核苷酸酶核苷酸酶核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶何处去？何处去？分解分解分解分解合成合成合成合成碱基碱基戊糖戊糖-1-磷酸磷酸进入戊糖磷酸途径进入戊

2、糖磷酸途径或或重新合成核酸重新合成核酸核酸的分解过程核酸的分解过程:一、嘌呤碱的分解代谢一、嘌呤碱的分解代谢GMPAMP（一）嘌呤碱的分解过程（一）嘌呤碱的分解过程1、代谢场所、代谢场所代谢场所：代谢场所：肝脏、小肠及肾脏肝脏、小肠及肾脏生物体内嘌呤的分解可分别在生物体内嘌呤的分解可分别在碱基、核苷、核苷碱基、核苷、核苷酸水平酸水平上进行，进行的反应有上进行，进行的反应有脱氨、氧化脱氨、氧化等。等。2、代谢过程、代谢过程1）在碱基水平上在碱基水平上2）在核苷酸水平上）在核苷酸水平上次黄嘌呤次黄嘌呤 黄嘌呤黄嘌呤尿酸尿酸 黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷

3、酸脱氨可发生在核苷脱氨可发生在核苷/核苷酸水平核苷酸水平I I嘌呤碱的最终嘌呤碱的最终代谢产物代谢产物小结：小结：鸟嘌呤核苷鸟嘌呤核苷鸟嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸鸟嘌呤鸟嘌呤腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷次黄嘌呤核苷次黄嘌呤次黄嘌呤 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腺嘌呤核苷脱氨酶腺嘌呤核苷脱氨酶腺嘌呤核苷酸脱氨酶腺嘌呤核苷酸脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶4、痛风症、痛风症由由于于体体内内嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸分分解解代代谢谢异异常常，可可致致血血中中尿尿酸酸水水平平升升高高，以以尿尿酸

4、酸钠钠晶晶体体沉沉积积于于软软骨骨、关关节节、软软组组织织及及肾肾脏脏，临临床床上上表表现现为为皮皮下下结结节，关节疼痛等。节，关节疼痛等。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练习题：练习题：1、GMP和和AMP分解过程中产生的共同中间产物是（分解过程中产生的共同中间产物是（）？）？AXMP B黄嘌呤（黄嘌呤（X）C腺嘌呤（腺嘌呤（A）D鸟嘌呤（鸟嘌呤（G）ECO22、痛风症患者血中含量升高的物质是（、痛风症患者血中含量升高的物质是（）？）？A尿素尿素 BNH3 C胆红素胆红素 D尿酸尿酸 E肌酸肌酸3、动物体内直接催

5、化尿酸生成的酶是（）？、动物体内直接催化尿酸生成的酶是（）？A尿酸氧化酶尿酸氧化酶 B腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶 C黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶 D次黄嘌呤氧化酶次黄嘌呤氧化酶 E以上均不是以上均不是二、嘧啶碱的分解代谢二、嘧啶碱的分解代谢-脲脲基丙酸基丙酸DHUDHU 胞嘧啶和尿嘧啶的降解过程胞嘧啶和尿嘧啶的降解过程 胸腺嘧啶的降解过程胸腺嘧啶的降解过程 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CoATCA肝肝尿素尿素甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰CoA琥

6、珀酰琥珀酰CoATCA糖异生糖异生小结：小结：练习题：练习题：嘧啶核苷酸分解代谢产物有嘧啶核苷酸分解代谢产物有()?ANH3 B尿酸尿酸 CCO2 D-丙氨酸丙氨酸 E-氨基异丁酸氨基异丁酸从头合成途径从头合成途径(de novo synthesis pathway)利用利用氨基酸氨基酸等作为原料合成等作为原料合成补救合成途径补救合成途径(salvage synthesis pathway)利用利用体内游离的碱基或核苷体内游离的碱基或核苷合成合成核苷酸生物合成的基本途径核苷酸生物合成的基本途径一、嘌呤核苷酸的合成一、嘌呤核苷酸的合成（一）嘌呤碱的元素来源（一）嘌呤碱的元素来源谷氨酰胺（酰胺氮）

7、谷氨酰胺（酰胺氮）一碳基团一碳基团（甲酸盐）（甲酸盐）一碳基团一碳基团（甲酸盐）（甲酸盐）甘氨酸甘氨酸二氧化碳二氧化碳天冬氨酸天冬氨酸CO2天冬氨酸天冬氨酸甲酸盐甲酸盐（一碳单位）（一碳单位）甘氨酸甘氨酸甲酸盐甲酸盐（一碳单位）（一碳单位）谷氨酰胺谷氨酰胺（酰胺基）（酰胺基）“甘甘氨氨酸酸中中间间站站，谷谷胺胺坐坐两两边边。左左 上上 天天 冬冬 氨氨，头头顶顶二二氧氧化化碳碳”。嘌呤环上的四个氮原子来源于（嘌呤环上的四个氮原子来源于（）？）？A.天冬氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、甘甘氨酸氨酸B.天冬氨酸、谷氨酰胺、氨天冬氨酸、谷氨酰胺、氨C.天冬氨酸、天冬氨酸、甘甘氨酸氨酸D.甘甘氨酸

8、、谷氨酰胺、氨氨酸、谷氨酰胺、氨E.尿素、氨尿素、氨（二）嘌呤核苷酸的合成（二）嘌呤核苷酸的合成1、从头合成的概念及部位从头合成的概念及部位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，经经过过一一系系列列酶酶促促反反应应，合合成成嘌呤核苷酸的途径。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径。途径。合成部位合成部位定义定义2、从头合成的过程从头合成的过程1）合成原料：合成原料：天冬氨酸、谷氨酰胺

9、、甘氨酸、一天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、一碳基团、碳基团、CO2、磷酸核糖、磷酸核糖。2）合成特点：合成特点：磷酸核糖为起始物磷酸核糖为起始物，逐步加原料合，逐步加原料合成成嘌呤环嘌呤环，形成重要中间产，形成重要中间产物物 IMP（次黄嘌呤核次黄嘌呤核苷酸），再由它转变为苷酸），再由它转变为AMP和和GMP。3）合成过程合成过程合成过程合成过程I.IMP的合成的合成II.AMP和和GMP的生成的生成I.I.次黄嘌呤核苷酸的合成次黄嘌呤核苷酸的合成磷酸核糖焦磷酸激酶磷酸核糖焦磷酸激酶5-磷酸核糖磷酸核糖-1-焦磷酸（焦磷酸（PRPP）15磷酸核糖焦磷酸激酶磷酸核糖焦磷酸激酶（1）第一阶段的反应第

10、一阶段的反应酰胺转移酶酰胺转移酶5-5-磷酸核糖胺磷酸核糖胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸PRPP-构构型型-构构型型5-磷酸核糖胺磷酸核糖胺甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核糖甘氨酰胺核糖核苷酸合成酶核苷酸合成酶甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸转甲酰基酶转甲酰基酶来自甲酸（盐）来自甲酸（盐）N10-甲酰四氢叶酸甲酰四氢叶酸四氢叶酸四氢叶酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨脒核苷酸甲酰甘氨脒核苷酸合成酶合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸甲酰甘氨脒核苷酸甲酰甘氨脒核苷酸5-氨基氨基-咪唑核苷酸咪唑核苷酸合成酶合成酶（2）第二阶段的反应第二阶段的反应N5

11、-羧基氨基咪唑核苷酸羧基氨基咪唑核苷酸5-氨基氨基-咪唑核苷酸咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸合成酶合成酶5-氨基氨基-4-羧酸咪唑核苷酸羧酸咪唑核苷酸N5-羧基氨基咪唑核苷酸羧基氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸变位酶变位酶N-琥珀酸琥珀酸-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸羧酰胺核苷酸5-氨基氨基-4-羧酸咪唑核苷酸羧酸咪唑核苷酸合成酶合成酶5-氨基咪唑氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸羧酰胺核苷酸延胡索酸延胡索酸N-琥珀酸琥珀酸-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸羧酰胺核苷酸腺苷酸琥珀酸腺苷酸琥珀酸裂合酶裂合酶N-甲酰氨基咪唑甲酰氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸羧酰胺核苷酸5-氨

12、基咪唑氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸羧酰胺核苷酸N10-甲酰四氢叶酸甲酰四氢叶酸四氢叶酸四氢叶酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸N-甲酰氨基咪唑甲酰氨基咪唑-4-羧酰胺核苷酸羧酰胺核苷酸II.AMP和和GMP的合成的合成（1）AMP的合成的合成IMPAsp腺苷酸琥珀酸腺苷酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸AMP腺苷酸琥珀酸合成酶腺苷酸琥珀酸合成酶腺苷酸琥珀酸裂合酶腺苷酸琥珀酸裂合酶（2）GMP的合成的合成IMP次黄嘌呤核苷酸脱氢酶次黄嘌呤核苷酸脱氢酶XMP黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸鸟苷酸鸟苷酸细菌直接以细菌直接以氨氨作为氨基供体作为氨基供体鸟嘌呤核苷酸合成酶鸟嘌呤核苷酸合成酶小小结：AMPAMP和和GMPGMP的

13、合成的合成小小结：AMPAMP和和GMPGMP的合成的合成3、从头合成的特点、从头合成的特点嘌呤核苷酸是在嘌呤核苷酸是在磷酸核糖磷酸核糖分子上逐步合成的。分子上逐步合成的。IMP的合成需的合成需6个个ATP，7个高能磷酸键。个高能磷酸键。AMP或或GMP的合成又需的合成又需1个个GTP或或ATP。4、嘌呤核苷酸合成代谢的调节、嘌呤核苷酸合成代谢的调节调节方式：调节方式：反馈调节和交叉调节反馈调节和交叉调节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+_反馈调节反馈调节_+l交叉调节：相互调

14、整，比例平衡交叉调节：相互调整，比例平衡IMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP1、嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸从从头头合合成成的的原原料料包包括括下下列列哪哪些些物质？物质？A、磷酸核糖、磷酸核糖 B、CO2 C、一碳单位、一碳单位 D、谷氨酰胺和天冬氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸 练习题：练习题：2、关于嘌呤核苷酸的合成描述正确的是、关于嘌呤核苷酸的合成描述正确的是（）A利用氨基酸、一碳单位和利用氨基酸、一碳单位和CO2为原料，首先合成嘌呤环再与为原料，首先合成嘌呤环再与5-磷酸核糖结合而成磷酸核糖结合而成B以一碳单位、以一碳单位、CO2、NH3和和5磷酸

15、核糖为原料直接合成磷酸核糖为原料直接合成C5磷酸核糖为起始物，在酶的催化下与磷酸核糖为起始物，在酶的催化下与ATP作用生成作用生成PRPP，再与氨基酸、，再与氨基酸、CO2和一碳单位作用，逐步形成嘌呤核苷酸和一碳单位作用，逐步形成嘌呤核苷酸 D在氨基甲酰磷酸的基础上，逐步合成嘌呤核苷酸在氨基甲酰磷酸的基础上，逐步合成嘌呤核苷酸3、合成嘌呤核苷酸过程中首先合成的是（）？、合成嘌呤核苷酸过程中首先合成的是（）？AGMP BAMP CXMP DTMP EIMP（三）由嘌呤碱和核苷酸合成核苷酸（三）由嘌呤碱和核苷酸合成核苷酸“补救合成补救合成”-salvage synthesis定定义义：利利用用体体

16、内内游游离离的的碱碱基基或或相相应应的的核核苷苷，经经过过简简单单的的反反应应，合合成成核核苷苷酸酸的的过过程程，称称为为补补救救合合成（或重新利用）途径。成（或重新利用）途径。1 1、定义、定义(脑和骨髓脑和骨髓)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 phosphoribosyl transferase,HGPRT)腺苷激酶腺苷激酶(adenosine kinase)催化的主要酶：催化的主要酶：催化的主要酶：

17、催化的主要酶：2、合成机制、合成机制Lesch-Nyhan综合症（综合症（Lesch-Nyhan syndrome）：）：也称为也称为自毁容貌症，自毁容貌症，是由于是由于次黄嘌呤次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖鸟嘌呤磷酸核糖转移酶转移酶的遗传缺陷引起的。缺乏该酶使得次黄嘌呤和鸟的遗传缺陷引起的。缺乏该酶使得次黄嘌呤和鸟嘌呤不能转换为嘌呤不能转换为IMP和和GMP，而是，而是降解为尿酸降解为尿酸，过量尿，过量尿酸将导致酸将导致Lesch-Nyhan综合症。综合症。1、嘌呤核苷酸补救合成途径的主要器官是、嘌呤核苷酸补救合成途径的主要器官是 A脑组织脑组织 B肝脏肝脏 C肾脏肾脏 D小肠小肠 E胸腺胸腺练习

18、题：练习题：练习题：练习题：2、自毁容貌症是由于基因缺陷而导致、自毁容貌症是由于基因缺陷而导致_完全完全缺失所致。缺失所致。HGPRT AMP GMP 增加增加 增加增加 3 3、嘌呤核、嘌呤核苷苷酸的合成中由酸的合成中由IMPIMP可可转变成成_和和_，过量的量的ATPATP导致致GMPGMP合成合成_，过量的量的GTPGTP导致致AMPAMP合成合成_。二、嘧啶核苷酸的合成二、嘧啶核苷酸的合成（一）嘧啶碱的元素来源（一）嘧啶碱的元素来源氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸天天冬冬氨氨酸酸右右边边站站，谷谷酰酰直直往往左左上上窜窜，剩剩余余废废物物二二氧氧化化碳碳（二）嘧啶核苷酸的从头合成（二）嘧啶核苷酸的

19、从头合成主要是主要是肝细胞胞液肝细胞胞液 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，经经过过一一系系列列酶酶促促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。反应，合成嘧啶核苷酸的途径。1、定义、定义2、合成部位、合成部位3、合成过程、合成过程合成原料：合成原料：谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、COCO2 2、磷酸核糖磷酸核糖。合成特点：用原料合成特点：用原料先合成嘧啶环先合成嘧啶环，然后再，然后再与磷酸核糖与磷酸核糖连接连接生成嘧啶核苷酸。生成嘧啶核苷酸。（1）UMP的合成的合成（2）胞嘧啶核苷酸的合成）胞嘧啶核苷酸的合成在核苷三磷酸

20、的水平上形成在核苷三磷酸的水平上形成在核苷三磷酸的水平上形成在核苷三磷酸的水平上形成CTPCTP（3）胸腺嘧啶核苷酸的合成）胸腺嘧啶核苷酸的合成FH2FH2还原酶还原酶NADPH+H+NADP胸前胸前“一滩屎一滩屎”（三）（三）嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶核苷酸的补救合成胞嘧啶核苷胞嘧啶核苷 尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷（四）嘧啶核苷酸生物合成的调节（四）嘧啶核苷酸生物合成的调节（五）（五）嘧啶核苷酸的抗代谢物嘧啶核苷酸的抗代谢物1、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)通过对酶的竞争性抑制而干扰或抑制嘧啶核苷酸的合成。通过对酶的竞争性抑制而干扰或抑制嘧啶核苷酸的合成。

21、d ddUMPdUMPdUMPdUMPN5,N10-CH2-FH4FH2FH2还原酶还原酶NADPH+H+NADPFH4丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸胸苷酸合成酶胸苷酸合成酶胸苷酸合成酶胸苷酸合成酶5-FUF-dUMP，可竞争性抑制，可竞争性抑制胸苷酸合成酶胸苷酸合成酶的活性，从而抑的活性，从而抑制胸苷酸的合成。制胸苷酸的合成。d dl氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸抑制抑制CTP合成合成；l氨甲蝶呤氨甲蝶呤抑制抑制dTMP合成。合成。2、氨基酸和叶酸类似物氨基酸和叶酸类似物3、某些改变了核糖结构的核苷类似物某些改变了核糖结构的核苷类似物抑制抑制CDPdCDP。UMPUTPCTPCDPd

22、CDPUDPdUDPdUMPdTMP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小结：嘧啶核苷酸合成的抗代谢物调节机制小结：嘧啶核苷酸合成的抗代谢物调节机制5-FU5-FU小结：小结：三、脱氧核糖核苷酸的合成三、脱氧核糖核苷酸的合成在核苷二磷酸水平上进行在核苷二磷酸水平上进行在核苷二磷酸水平上进行在核苷二磷酸水平上进行（N N代表代表代表代表A A、GG、U U、C C等碱基）等碱基）等碱基）等碱基）dNDP+ATP 激酶激酶dNTP+ADP脱氧核苷二磷酸脱氧核苷二磷酸NDPdNDP核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸NADP+NADPH+H+核糖核苷酸还原酶，核糖核苷酸还

23、原酶，Mg2+还原型硫氧化还原型硫氧化还原蛋白还原蛋白-(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 脱氧核糖核苷酸生成的主要方式是脱氧核糖核苷酸生成的主要方式是 A、直接由核糖还原、直接由核糖还原 B、由核苷还原、由核苷还原 C、由核苷酸还原、由核苷酸还原 D、由二磷酸核苷还原、由二磷酸核苷还原 E、由三磷酸核苷还原、由三磷酸核苷还原 课堂练习题：课堂练习题：第十章第十章 核酸的降解和核苷酸代谢核酸的降解和核苷酸代谢第一节第一节 核酸和核苷酸的分解代谢核酸和核苷酸的分解代谢第二节第二节 核苷酸的合成代谢核苷酸的合成代谢小结：核苷酸代谢小结：核苷酸代谢 核酸的酶促降解核酸的酶促降解 嘌呤和嘧啶的降解嘌呤和嘧啶的降解 嘌呤核苷酸的合成（嘌呤核苷酸的合成（PRPP）嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成 抗代谢物的种类和作用抗代谢物的种类和作用