嘧啶核苷酸代谢
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一、嘧啶核苷酸的合成代谢
（一）嘧啶核苷酸的从头合成
1. 嘧啶碱合成的元素来源
C Gl n C O2 N3 C2
4 5C
As p
1 6C
N
2. 合成部位：主要在肝细胞胞液中进行
3. 合成特点：
（1）先合成嘧啶环，再与PRPP连接； （2）先合成UMP，再转变成其他嘧啶核苷 酸。
4. 合成过程：
（1）UMP的合成
3. AMP C6、GMP C2及CTP C4的氨基和
dTMP C5的甲基供体各是什么？
4. 试从合成原料及合成程序方面比较嘌呤
核苷酸与嘧啶核苷酸从头合成的异同点。 5. 试述PRPP在核苷酸代谢中的重要性。
6. 氨甲酰磷酸合成酶（CPS）Ⅰ和Ⅱ有何 区别？
7. 脱氧胸腺嘧啶核苷酸、脱氧核糖核苷酸 和胞嘧啶核苷酸各在几磷酸水平上合成 的？ 8. 嘌呤碱、尿嘧啶、胞嘧啶及胸腺嘧啶的 代谢终产物各是什么？
（2）CTP的合成 （3）dTMP的合成
UMP的合成：
2ATP Gln + HC O32ADP+Pi 氨基甲酰磷酸 + Glu 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ (C PS-II)
氨基甲酰磷酸合成酶I、II的区别
CPSⅠ 分布 氮源 线粒体（肝脏) NH3 CPSⅡ 胞液(所有细胞) Gln
别构激活剂
反馈抑制剂 功能
N-乙酰谷氨酸
无 尿素合成
无
UMP(哺乳类动物) 嘧啶合成
O HO C 天冬氨酸 NH2 C O O P 氨基甲酰磷酸 H2N
CH2 CH COOH Pi
O
O
天冬氨酸氨基 甲酰基转移酶
H2O HO C C CH HN CH2 2 NH2 C CH C CH 二氢乳清酸酶 O N O N COOH COOH H H 氨甲酰天冬氨酸 脱氢酶 二氢乳清酸 NADH+H+
O HN O N CO2 HN
O
PPi
PRPP HN
O NAD+ N H 乳清酸 COOH
脱羧酶O
N
COOH
R-5'-P 尿嘧啶核苷酸 （ UMP ）
磷酸核糖 转移酶
O
R-5'-P 乳清酸核苷酸 （ OMP ）
合成途径中的前三个酶和后两个
酶各为一个多功能酶，由此更有利于 以均匀的速度合成UMP。
CTP的合成：
尿嘧啶
胸腺嘧啶
β -脲基丙酸 H2O H2N CH2 CH2 COOH β -丙氨酸
β -脲基异丁酸 H2O H2N CH2 CH COOH CH3 β -氨基异丁酸
CO2 + NH3
嘧啶碱主要在肝脏分解。
嘧啶分解产物－丙氨酸和－氨基异丁
酸可随尿排出或继续分解利用。
嘌呤核苷酸合成的总结：
dADP
dATP
AMP
IMP
ADP GDP
dGDP
ATP GTP
dGTP
GMP
嘧啶核苷酸合成的总结：
dTMP
dUMP
dTDP
dUDP
dTTP
UMP
UDP
UTP
CTP
CDP
dCMP
dCDP
dCTP
复习思考题：
1. 概念：（1）从头合成途径 （2）补救合成途径 （3）核苷酸的抗代谢物 2. 试完成下列反应： （1）IMP → AMPS → AMP （2）IMP → XMP → GMP （3）UTP → CTP （4）dUMP → dTMP
O TMP 合成酶 HN N d R 5' P dTMP NADPH+H + CH 3
FH2
NLeabharlann BaiduDP +
4. 从头合成的调节：
ATP + CO2 + Gln 氨基甲酰磷酸 嘌呤核苷酸 ATP + R-5-P 嘧啶核苷酸 C TP
氨基甲酰天冬氨酸 PRPP UMP UTP
（二）嘧啶核苷酸的补救合成
是在核苷三磷酸水平上进行的
NH 2 Gl n UMP UDP UTP ATP Gl u O N N R 5' PPP C TP
CTP合成酶
dTMP的合成：
是在核苷一磷酸水平上进行的
dUDP H2O Pi dUMP O dCMP H2O NH3 N ,N -CH2-FH4 FH2 还原酶 FH4
5 10
尿嘧啶 + PRPP UMP + PPi
嘧啶磷酸核糖转移酶
ATP 尿嘧啶核苷
ADP UMP
尿苷激酶
ATP 脱氧胸苷
ADP dTMP
胸苷激酶
（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物
是一些嘧啶、氨基酸或叶酸的类似物。
对代谢的影响及抗肿瘤作用类似于嘌呤 核苷酸抗代谢物。
嘧啶类似物：主要有5-氟尿嘧啶（5-FU）
FdUMP 5－FU FUTP 合成RNA 破坏RNA结构与功能 抑制dTMP合成 抑制DNA合成
氨基酸类似物：
氮杂丝氨酸能抑制CTP的生成。
叶酸类似物： 氨蝶呤、氨甲蝶呤使dUMP不能利用
一碳单位甲基化成dTMP。
核苷类似物：
阿糖胞苷等抑制CDP还原成dCDP，
而影响DNA的合成。
二、嘧啶核苷酸的分解代谢
嘧啶核苷酸 核苷酸酶 H 2O Pi 核苷
Pi
R-1-P
核 苷 磷 酸 化 酶
嘧啶碱
胞嘧啶
（一）嘧啶核苷酸的从头合成
1. 嘧啶碱合成的元素来源
C Gl n C O2 N3 C2
4 5C
As p
1 6C
N
2. 合成部位：主要在肝细胞胞液中进行
3. 合成特点：
（1）先合成嘧啶环，再与PRPP连接； （2）先合成UMP，再转变成其他嘧啶核苷 酸。
4. 合成过程：
（1）UMP的合成
3. AMP C6、GMP C2及CTP C4的氨基和
dTMP C5的甲基供体各是什么？
4. 试从合成原料及合成程序方面比较嘌呤
核苷酸与嘧啶核苷酸从头合成的异同点。 5. 试述PRPP在核苷酸代谢中的重要性。
6. 氨甲酰磷酸合成酶（CPS）Ⅰ和Ⅱ有何 区别？
7. 脱氧胸腺嘧啶核苷酸、脱氧核糖核苷酸 和胞嘧啶核苷酸各在几磷酸水平上合成 的？ 8. 嘌呤碱、尿嘧啶、胞嘧啶及胸腺嘧啶的 代谢终产物各是什么？
（2）CTP的合成 （3）dTMP的合成
UMP的合成：
2ATP Gln + HC O32ADP+Pi 氨基甲酰磷酸 + Glu 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ (C PS-II)
氨基甲酰磷酸合成酶I、II的区别
CPSⅠ 分布 氮源 线粒体（肝脏) NH3 CPSⅡ 胞液(所有细胞) Gln
别构激活剂
反馈抑制剂 功能
N-乙酰谷氨酸
无 尿素合成
无
UMP(哺乳类动物) 嘧啶合成
O HO C 天冬氨酸 NH2 C O O P 氨基甲酰磷酸 H2N
CH2 CH COOH Pi
O
O
天冬氨酸氨基 甲酰基转移酶
H2O HO C C CH HN CH2 2 NH2 C CH C CH 二氢乳清酸酶 O N O N COOH COOH H H 氨甲酰天冬氨酸 脱氢酶 二氢乳清酸 NADH+H+
O HN O N CO2 HN
O
PPi
PRPP HN
O NAD+ N H 乳清酸 COOH
脱羧酶O
N
COOH
R-5'-P 尿嘧啶核苷酸 （ UMP ）
磷酸核糖 转移酶
O
R-5'-P 乳清酸核苷酸 （ OMP ）
合成途径中的前三个酶和后两个
酶各为一个多功能酶，由此更有利于 以均匀的速度合成UMP。
CTP的合成：
尿嘧啶
胸腺嘧啶
β -脲基丙酸 H2O H2N CH2 CH2 COOH β -丙氨酸
β -脲基异丁酸 H2O H2N CH2 CH COOH CH3 β -氨基异丁酸
CO2 + NH3
嘧啶碱主要在肝脏分解。
嘧啶分解产物－丙氨酸和－氨基异丁
酸可随尿排出或继续分解利用。
嘌呤核苷酸合成的总结：
dADP
dATP
AMP
IMP
ADP GDP
dGDP
ATP GTP
dGTP
GMP
嘧啶核苷酸合成的总结：
dTMP
dUMP
dTDP
dUDP
dTTP
UMP
UDP
UTP
CTP
CDP
dCMP
dCDP
dCTP
复习思考题：
1. 概念：（1）从头合成途径 （2）补救合成途径 （3）核苷酸的抗代谢物 2. 试完成下列反应： （1）IMP → AMPS → AMP （2）IMP → XMP → GMP （3）UTP → CTP （4）dUMP → dTMP
O TMP 合成酶 HN N d R 5' P dTMP NADPH+H + CH 3
FH2
NLeabharlann BaiduDP +
4. 从头合成的调节：
ATP + CO2 + Gln 氨基甲酰磷酸 嘌呤核苷酸 ATP + R-5-P 嘧啶核苷酸 C TP
氨基甲酰天冬氨酸 PRPP UMP UTP
（二）嘧啶核苷酸的补救合成
是在核苷三磷酸水平上进行的
NH 2 Gl n UMP UDP UTP ATP Gl u O N N R 5' PPP C TP
CTP合成酶
dTMP的合成：
是在核苷一磷酸水平上进行的
dUDP H2O Pi dUMP O dCMP H2O NH3 N ,N -CH2-FH4 FH2 还原酶 FH4
5 10
尿嘧啶 + PRPP UMP + PPi
嘧啶磷酸核糖转移酶
ATP 尿嘧啶核苷
ADP UMP
尿苷激酶
ATP 脱氧胸苷
ADP dTMP
胸苷激酶
（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物
是一些嘧啶、氨基酸或叶酸的类似物。
对代谢的影响及抗肿瘤作用类似于嘌呤 核苷酸抗代谢物。
嘧啶类似物：主要有5-氟尿嘧啶（5-FU）
FdUMP 5－FU FUTP 合成RNA 破坏RNA结构与功能 抑制dTMP合成 抑制DNA合成
氨基酸类似物：
氮杂丝氨酸能抑制CTP的生成。
叶酸类似物： 氨蝶呤、氨甲蝶呤使dUMP不能利用
一碳单位甲基化成dTMP。
核苷类似物：
阿糖胞苷等抑制CDP还原成dCDP，
而影响DNA的合成。
二、嘧啶核苷酸的分解代谢
嘧啶核苷酸 核苷酸酶 H 2O Pi 核苷
Pi
R-1-P
核 苷 磷 酸 化 酶
嘧啶碱
胞嘧啶