二、嘌呤核苷酸的分解代谢
核苷酸代谢
2个短反馈调节:由AMP反馈抑制ASS，由GMP反馈 抑制IMPD的活性所进行的反馈抑制来调节嘌呤 核苷酸的从头合成。
嘌呤从头合成
合成原料：Asp Gly Gln CO2 一碳单位 重要中间产物：PRPP 关键酶： PRPP合成/激酶 酰胺转移酶 阻断剂：氨基酸或一碳单位结构类似物 过程：在磷酸核糖的分子上逐步合成
药物名称 正常代谢物 治疗的疾病 主要作用的酶 作用的代谢途
别嘌呤醇(APO) 黄嘌呤、乌嘌呤、次黄嘌呤 黄嘌呤氧化酶 痛风 黄嘌呤氧化酶 嘌呤核苷酸分解
药物名称
正常代谢物 治疗的疾病 主要作用的酶 作用的代谢途径
利巴韦林（病毒唑），5-氮基咪唑4-羧酸核苷酸 5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸 广谱抗病毒药①呼吸道合胞病毒②流感 病毒③甲肝病毒④腺病毒等 5-磷酸核糖-5-氨基咪唑-4-N-琥珀基甲 酰胺合成酶（ SAICARS） 嘌呤核苷酸合成
氮杂硫嘌呤（azathiopurine，AZTP）
别嘌呤醇（allopurinol，APO）等
嘌呤核苷酸的代谢类似物
3.嘧啶核苷酸代谢类似物
5-氟尿嘧啶（5-fluorouracil，5-FU） 5-碘-2-脱氧尿嘧啶 5-iodo-2-deoxyuridine，5-IDU 6-氮杂尿嘧啶（6-azauridine，6-AU）
2．嘧啶核苷酸代谢障碍 先天性乳清 乳清酸磷酸 酸尿症 核糖转移酶 乳清酸核苷酸 脱羧酶
遗传缺陷 遗传缺陷
一些抗代谢药物的功能
药物名称 正常代谢物 治疗的疾病
6-巯基嘌呤(6MP) 嘌呤核苷酸 ①白血病②自身免疫性病③妊娠滋养 细胞肿瘤等 主要作用的酶 ①IMP脱氢酶②腺苷酸代琥珀酸合成酶 作用的代谢途径 嘌呤核核苷酸合成
嘧啶核苷酸 从头合成的调节
基础生物化学 第十二章(1-3节)-核酸的合成与分解
＋ H2 O
尿囊素
尿囊酸酶
＋ H2 O
尿囊酸 4NH3
2CO2
尿酶
＋2H2O
尿素
乙醛酸
二、嘧啶核苷酸的代谢1
1，尿嘧啶与胸腺嘧啶在哺乳动物体内分解时，先
还原成对应的二氢衍生物。
2，破开环状结构分别产生β-丙氨酸及β-氨基异
丁酸。
3，最后成为CO2和NH3
胞嘧啶具有氨基，所以要先在胞嘧啶脱氨酶的作
通过用同位素标记的化合物实验来 确定，即用标有同位素的各种营养物喂 鸽子，然后将其排出的尿酸进行分析。
（一）嘌呤环的元素来源2（图示）
天冬氨酸
N1
6C
CO2
甲酰FH4
C2
5C
N7
甘氨酸
C8 甲酰FH4 N3
谷氨酰胺
4C
N9
谷氨酰胺
（二）合成过程（总）
从头合成嘌呤的途径已于50年代被
Greenberg等基本搞清,此途径是在核糖－ 5－磷酸的第一碳原子上逐步增加原子生 成次黄苷酸（肌苷酸） ，然后再由次黄 苷酸转变为腺苷酸和鸟苷酸。 反应分为两个阶段： 1，次黄苷酸的合成（11步反应） 2，腺苷、鸟苷的生成 （南大P480，图12－2）
途径称为补救途径。通过补救途径可以重新 利用核酸分解产生的嘌呤和嘧啶或它们的衍 生物。
从胸腺嘧啶或胸苷转变成胸苷酸的补救途径，
除真菌外，对所有细胞都是一样的，故常利 用放射性同位素标记胸腺嘧啶或胸苷参入DNA 的实验作为检查DNA合成的手段。
三、核苷酸合成的补救途径2
核苷 核糖-1-磷酸
激酶
核糖-5-磷酸
1．鸟嘌呤的分解
动物组织中广泛含有鸟嘌呤酶，可以催化 鸟嘌呤水解脱氨产生黄嘌呤，然后黄嘌呤在黄 嘌呤氧化酶的作用下氧化成尿酸。
11第十章 核苷酸代谢
第十章核苷酸代谢核苷酸是核酸的基本结构单位。
人体内的核苷酸主要由机体细胞自身合成。
因此与氨基酸不同，核苷酸不属于营养必需物质。
食物中的核酸多以核蛋白的形式存在。
核蛋白在胃中受胃酸的作用，分解成核酸与蛋白质。
核酸进人小肠后，受胰液和肠液中各种水解酶的作用逐步水解（图10-1）。
核苷酸及其水解产物均可被细胞吸收，其他绝大部分在肠粘膜细胞中被进一步分解。
分解产生的戊糖被吸收而参加体内的戊糖代谢；嘌呤和嘧啶碱则主要被分解而排出体外。
因此，食物来源的嘌呤和嘧啶碱很少被机体利用。
核苷酸在体内分布广泛。
细胞中主要以5'-核苷酸形式存在，其中又以5'-ATP含量最多。
一般说来，细胞中核苷酸的浓度远远超过脱氧核苷酸，前者约在mmol范围，而后者只在μmol水平。
在细胞分裂周期中，细胞内脱氧核苷酸含量波动范围较大，核苷酸浓度则相对稳定。
不同类型细胞中各种核苷酸含量差异很大。
而在同一种细胞中，各种核苷酸含量虽也有差异，但核苷酸总含量变化不大。
核苷酸具有多种生物学功用：①作为核酸合成的原料，这是核苷酸最主要的功能。
②体内能量的利用形式。
ATP是细胞的主要能量形式。
此外GTP等也可以提供能量。
③参与代谢和生理调节。
某些核苷酸或其衍生物是重要的调节分子。
例如cAMP是多种细胞膜受体激素作用的第二信使；cGMP也与代谢调节有关。
④组成辅酶。
例如腺苷酸可作为多种辅酶（NAD、FAD、CoA等）的组成成分。
⑤活化中间代谢物。
核苷酸可以作为多种活化中间代谢物的载体。
例如UDP葡萄糖是合成糖原、糖蛋白的活性原料，CDP二酰基甘油是合成磷脂的活性原料，S-腺苷甲硫氨酸是活性甲基的载体等。
ATP还可作为蛋白激酶反应中磷酸基团的供体。
第一节嘌呤核苷酸的合成与分解代谢一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两种途径从头合成途径，利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸，称为从头合成途径（de novo synthesis）。
核苷酸代谢课件
<编号>
第二节 嘌呤核苷酸的分解代谢
类似于食物中核苷酸的消化过程。1.核苷酸在核苷酸酶的作用下水解成核苷2.核苷磷酸解成自由的碱基及1-磷酸核糖。3.1-磷酸核糖转变成5-磷酸核糖，成为PRPP的原料。4.嘌呤碱既可以参加补救合成，也可以分解产生尿酸。
<编号>
嘌呤代谢与临床
尿酸盐晶体可导致关节炎、尿路结石及肾病。痛风病可能与嘌呤核苷酸代谢缺陷有关，临床上用别嘌呤醇治疗。
<编号>
嘌呤核苷酸的相互转变
酶
<编号>
脱氧核苷酸的生成
dNDP+ATPdNTP+ADP
核糖核苷酸还原酶
<编号>
嘌呤核苷酸的抗代谢抑制物
嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸等的类似物。它们主要以竞争性抑制或“以假乱真”等方式干扰或阻断嘌呤核苷酸的合成代谢，从而进一步阻止核酸以及蛋白质的生物合成。嘌呤的类似物：6-巯基嘌呤(6MP)、 6-巯基鸟嘌呤、8-氮杂鸟嘌呤。氨基酸类似物：氮杂丝氨酸及6-重氮-5-氧正亮氨酸，结构与谷氨酰胺类似。
嘧啶磷酸核糖转移酶
尿苷激酶
<编号>
嘧啶核苷酸的抗代谢物
嘧啶类似物：5-氟尿嘧啶氨基酸类似物、叶酸类似物
<编号>
嘧啶核苷酸的分解代谢
通过核苷酸酶及核苷磷酸化酶的作用，分别除去磷酸及核糖和嘧啶胞嘧啶脱氨基转变成尿嘧啶。尿嘧啶还原成二氢尿嘧啶，并水解开环。最终生成NH3、CO2及-丙氨酸。胸腺嘧啶降解成-氨基异丁酸。嘧啶碱的代谢主要在肝中进行。产物易溶于水。
嘧啶＋PRPP 一磷酸嘧啶核苷＋PPi 尿嘧啶核苷＋ATP UMP＋ADP
腺苷酸代琥珀酸裂解酶
生物化学第八章 核苷酸代谢
嘌呤碱从头合成的元素来源
Gly
CO2
Asp N 1
6
5
N 7
一碳单位 2
甲酰-FH4
3 N
4
9 N
8
一碳单位 甲炔-FH4
Gln
• 从头合成途径 (1)IMP(次黄嘌呤核苷酸)的合成 (2)AMP（腺苷酸）和GMP（鸟苷酸）的生成
(1)、IMP的生成
PRPP
AMP ATP
（5’-磷酸核糖-1’-焦磷酸）PRPP合成酶
小结
1、嘌呤核苷酸补救合成定义、发生组织。 2、补救合成的生理意义。 3、脱氧核苷酸是在核苷二磷酸水平上进行的。 4、嘌呤代谢的终产物是尿酸、痛风病的致病 原因、治疗机制。
第三节 嘧啶核苷酸的代谢
嘧啶核苷酸的结构
一、嘧啶核苷酸的从头合成 （一）嘧啶核苷酸的从头合成
• 定义
嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核 糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物 质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶 核苷酸的途径。
很少能活至20岁，
补救合成的生理意义
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。
HGPRT完全缺失的患儿，表现为自毁容貌综 合征。
（四）脱氧核苷酸的合成代谢
在核苷二磷酸水平上进行
（N代表A、G、U、C等碱基）
脱氧核苷酸的生成
核糖核苷酸还原酶，Mg2+
第八章
核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
第一节、核苷酸的功能及消化与吸收 一、核苷酸的功能
是核酸的基本组成单位，合成核酸的原料 能量的利用形式，ATP是重要能量货币； 参与代谢和生理调节，cAMP是第二信使； 参与生物活性物质组成，NAD、 FAD、 CoA等； 其衍生物是许多生化反应的中间供体 ，如UDPG 、
嘌呤核苷酸的分解代谢
嘌呤核苷酸的分解代谢
嘌呤核苷酸的分解代谢主要发生在肝、小肠及肾，最终分解为尿酸。
具体过程如下：
首先，细胞中的核苷酸在核苷酸酶的作用下水解成核苷。
核苷经核苷磷酸化酶作用，磷酸解成自由的碱基及核糖-1-磷酸。
嘌呤碱基可以参加核苷酸的补救合成，也可以进一步水解。
人体内，嘌呤碱基最终分解生成尿酸，随尿排出体外。
这个过程中，黄嘌呤氧化酶是分解代谢中重要的酶。
嘧啶核苷酸的分解代谢有所不同，胞嘧啶脱氨基转变成尿嘧啶，尿嘧啶最终生成NH3、CO2及β-丙氨酸。
胸腺嘧啶则降解成β-氨基异丁酸。
嘌呤核苷酸的分解代谢
AMP+PPi
次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶
I/G+PRPP
IMP/GMP+PPi
（三）抗代谢药物对嘌呤核苷酸合成的抑制：
➢能够抑制嘌呤核苷酸合成的一些抗代谢药物。 ➢通常是属于嘌呤、氨基酸或叶酸的类似物。 ➢主要通过对代谢酶的竞争性抑制作用，来干扰 或抑制嘌呤核苷酸的合成，因而具有抗肿瘤治疗 作用。
尿苷胞苷激酶
ATP
ADP
UMP/CMP
脱氧胸苷激酶
TdR
dTMP
ATP
ADP
（三）抗代谢药物对嘧啶核苷酸合成的抑制
➢能够抑制嘧啶核苷酸合成的抗代谢药物也是一 些嘧啶核苷酸的类似物，通过对酶的竞争性抑制 而干扰或抑制嘧啶核苷酸的合成。 ➢主要的抗代谢药物是5-氟尿嘧啶（5-FU）
5-FU在体内可转变为F-dUMP，其结构与dUMP 相似，可竞争性抑制胸苷酸合成酶的活性，从而 抑制胸苷酸的合成。
第十章 核苷酸代谢
Chapter 9 Metabolism of nucleotide
➢核苷酸(nucleotide)是构成核酸(nucleic acid)的基本单位，人体所需的核苷酸 都是由机体自身合成的。
➢食物中的核酸或核苷酸类物质基本上 不能被人体所利用。
胃 核蛋白
HCl
蛋白质
小肠
小肠 磷酸
磷酸核糖焦磷酸合成酶 10步反应
5，-磷酸核糖
PRPP→→→→IMP
ATP
⑵ 腺苷酸及鸟苷酸的合成：
NAD+（受氢体）
IMP
Asp（NH3）
黄苷酸 （XMP）
腺苷酸代琥珀酸 （AMP-S）
Gln（NH3）
GMP
AMP
核苷酸的代谢
不同的嘧啶碱其分解代谢途径和产物不
同。
1.胞嘧啶和尿嘧啶的降解：
胞嘧啶脱氨酶
胞嘧啶
尿嘧啶
二氢尿嘧啶脱氢酶 二氢 二氢嘧啶酶
尿嘧啶 H 2O
-脲基丙酸 H 2O
H2O
NH3
NADPH+H+ NADP+
-脲基丙酸酶
尿素
NH3 + CO2 -丙氨酸
TCA
乙酰CoA
丙二酸单酰CoA
2.胸腺嘧啶的降解：
核苷二磷 酸激酶 ATP
CTP合成酶 UTP CTP
ATP
ADP Gln+ATP Glu+ADP+Pi
合成RNA
《3》 脱氧嘧啶核苷酸的合成：
磷酸酶 CTP H2O Pi CDP NADPH+H+ H2O Pi dCMP H2O 核糖核苷 酸还原酶 UDP dUDP 磷酸酶 NH3 脱氨酶 dUMP 胸苷酸合酶 核苷单磷酸激酶 dTTP 核苷二磷 酸激酶 dTDP 核糖核苷酸还原酶 dCDP NADP++H2O ATP 磷酸酶 ADP 核苷二磷酸激酶 dCTP
第八章
核苷酸代谢
一 核酸的酶促降解 二 嘌呤和嘧啶的分解 三 核苷酸的生物合成
核甘酸是构成核酸的基本单位，人体所 需的核苷酸都是由机体自身合成的。
核苷酸类物质在人体的生理功用：
① 作为合成核酸的原料：如用ATP，GTP，CTPБайду номын сангаасUTP合成RNA，
用dATP，dGTP，dCTP，dTTP合成DNA。
（一）.嘌呤碱的分解
NH 2 N N
G
NH2
N H
N
NH2 次黄嘌呤
《生物化学》第十一章
第一节
核苷酸的合成代谢 二、嘧啶核苷酸的合成代谢
2．CTP 的合成 UMP 是所有其他嘧啶核苷酸的前体。由尿嘧啶核苷酸转变成胞嘧啶核苷酸是 在核苷三磷酸水平上进行的。UMP 经尿苷酸激酶和二磷酸核苷激酶的作用， 先生成 UTP（三磷酸尿苷），然后在 CTP 合成酶的催化下，由谷氨酰胺提供 氨基，使 UTP 转变为 CTP（三磷酸胞苷）。此过程消耗 1 分子 ATP 。
- 18 -
第一节
核苷酸的合成代谢 二、嘧啶核苷酸的合成代谢
3．dTMP的合成 脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）由脱氧尿嘧啶核苷酸（dUMP）甲基化生成。催 化此反应的酶是胸苷酸合酶，N5, N10-甲烯四氢叶酸为甲基供体。 在正常的肝细胞中，胸苷酸合酶活性很低，当肝里出现恶性肿瘤时，此酶活性 升高。而且，肿瘤的恶性程度与胸苷酸合酶的活性值成正相关。
- 32 -
第三节 核苷酸的抗代谢物
四、核苷类似物
阿糖胞苷、环胞苷是改变了核糖结 构的核苷类似物。阿糖胞苷能抑制 CDP （二磷酸胞苷）还原成 dCDP（二磷酸脱 氧胞苷），进而影响 DNA 的合成，它是 重要的抗癌药。
的 6 位酮基被氨基取代即为 AMP。此反应分为两步： ① 由腺苷酸代琥珀酸合成酶催化，GTP（三磷酸鸟苷）水解供能，天冬氨酸的氨基 与IMP相连生成腺苷酸代琥珀酸。 ② 腺苷酸代琥珀酸在腺苷酸代琥珀酸裂解酶作用下脱去延胡索酸生成 AMP。
-9-
第一节
核苷酸的合成代谢 一、嘌呤核苷酸的合成代谢
GMP 的生成过程也包含了两步反应：
APRT 受 AMP 的反馈抑制，HGPRT 受 IMP 与 GMP 的反馈抑制。
- 12 -
第一节
核苷酸的合成代谢 一、嘌呤核苷酸的合成代谢
最新生物化学及分子生物学(人卫第九版)-09核苷酸代谢讲解学习
O=C
H2O
H
O CC
C N H
O
N
N
CH
FH4
10
转甲酰基酶
K+
H2N
N10-甲酰FH4
C
C C
R-5'-P
H2N
N CH N R-5'-P
9
延胡索酸
5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸，FAICAR
5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸，AICAR
生物化学与分子生物学（第9版）
第二阶段：由IMP生成AMP和GMP
胰核酸酶
核苷酸
核苷
胰、肠核苷酸酶
磷酸
碱基
核苷酶
戊糖
生物化学与分子生物学（第9版）
三、核苷酸的代谢包括合成和分解代谢
核苷酸的合成代谢 核苷酸的分解代谢
第二节
嘌呤核苷酸的合成与分解代谢
Synthesis and Degradation of Purine Nucleotides
生物化学与分子生物学（第9版）
Asp,ATP,Mg2+
N CC H
C H2 N
R-5'-P
N
CH N R-5'-P
5-氨基咪唑核苷酸，AIR
5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸，CAIR
N-琥珀酰-5-氨基咪唑-4-甲酰胺 核苷酸，SAICAR
O
C HN
C
N
HC C CH
N H
N
R-5'-P
次黄嘌呤核苷酸, IMP
11 H2N
IMP合酶
ATP
_
_
IMP
腺苷酸代 琥珀酸
XMP
AMP ADP ATP GMP GDP GTP
十二 核苷酸的代谢
（11）、 脱水环化
★5-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸 → 次黄嘌呤核苷酸+H2O 此反应是在次黄苷酸环水解酶的催化下进行的。
IMP的合成过程总结
★上述反应中（1）是磷酸基转移反应,（2）,（5） 是氨基化反应,（3）,（4）,（8）,（10）是合成酰 胺键的反应,（6）和（11）是脱水反应,（7）是酰 基化反应,（9）为裂解反应。
次黄苷
尿囊素
尿囊酸
二 嘧啶的分解
★P234 图11-3 嘧啶的分解代谢
胞嘧啶脱氨基即转化为尿嘧啶，尿嘧啶和胸腺嘧 啶经还原打破环内双键后，水解开环化合物，继 续水解成CO2、NH3、丙氨基异丁酸，后者脱氨基后 进入有机酸代谢或直接排出体外。
★人和某些动物体内脱氨基过程有的发生 在核苷或核苷酸上。脱下的NH3可进一步转 化成尿素排出。
氨甲酰天冬氨酸
(3) 二氢乳清酸的生成
-O
O
C
+
O
H2O
C HN CH2 H C COON H
NH3 CH2 H 二氢乳清酸酶 C C O N COOH
O
C
二氢乳清酸
(4) 乳清酸合成
O
C
O
C
HN
O
C
CH2 二氢乳清酸脱氢酶 HN H C C H2 O O2 O COON H
CH
C COO-
N H
乳清酸
2.胞嘧啶、尿嘧啶核苷酸的合成
▲UTP和CTP的合成与IMP的合成过程相同，起始 物同样是PRPP。 CO2 PPi ▲反应过程为：
PRPP+乳清酸 ① 乳清苷酸
②
UMP
③
ATP
ADP
注: ①乳清苷酸焦磷酸化酶
9.核苷酸代谢
重点、考点分析
核苷酸代谢
2008.04 2008.07 2009.04 2009.07 2010.04 2010.07 2011.04 2012.04 2013.04 2014.04
名词解释
简答题 论述题
嘌呤核 苷酸从 头合成 的原料 有哪些？ 该途径 的调控 机制是 什么?
1 道单选题或1道多选题
在核苷二磷酸水平上进行
（N代表A、G、U、C等碱基）
dNDP + ATP 激酶 dNTP + ADP
2010.04 核糖核苷酸还原酶反应中的供氢体是: B A．NADH B．NADPH C．FMNH2 D．FADH2
（五） 嘌呤核苷酸的抗代谢物
• 嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、 氨基酸或叶酸等的类似物。
程某些酶活性
些酶活性
抗代谢物 6MP，6-巯基鸟嘌呤，氮 5-FU，氮杂丝氨酸，MTX 杂丝氨酸、MTX等
代谢产物
尿酸
β-丙氨酸，β-氨基异丁酸
2009.04 同时参与嘌呤、嘧啶核苷酸从头合成途径的物质是: D A. 丙氨酸 B. 甘氨酸 C. 谷氨酸 D. 谷氨酰胺
2008.04 简答题 简述抗代谢药物调控核苷酸合成的具体部位
2。 FdUMP与dUMP的结构相似，是胸苷酸合成酶的抑制剂，使 TMP合成受到阻断
3。可以FUMP的形式参入RNA分子，从而破坏RNA的结构与功能
5-Fu
FdUMP
dUMP 胸苷酸合成酶
dTMP
FUTP 掺入RNA 功能障碍
2008.成 C．胞苷酸合成 D．胸苷酸合成
•过程 1. IMP的合成 2. AMP和GMP的生成
2、AMP和GMP的生成
次黄嘌呤核苷酸 黄嘌呤核苷酸
专科(生物化学)第9章 核苷酸代谢
酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后
裂解产生AMP；
• IMP也可在IMP脱氢酶的催化下，以NAD+为受氢体，
脱氢氧化为黄嘌呤核苷酸（XMP），后者再在鸟苷 酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸 （GMP）。
2、AMP和GMP的生成
HOOCCH2CHCOOH
NH2 NH C N C N C 延胡索酸 N HN C CH CH HC C N N HC C 腺苷酸代琥珀 N N R-5'-P
1.嘌呤类似物:
6-巯基嘌呤(6MP)、6-巯基鸟嘌呤、 8-氮杂鸟嘌呤
其中, 6MP临床应用较多.其化学结构与次黄嘌
呤相似,并可在体内转变成6MP核苷酸.因而可抑 制IMP转变为AMP及GMP;可通过竞争性抑制影 响次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)而 阻止了补救合成途径;还可反馈抑制PRPP酰基转
MTX
AICAR FAICAR
6MP
IMP
AMP
PPi
A
PRPP
6MP
GMP
PPi
I G
PRPP
氮杂丝氨酸
嘌呤核苷酸抗代谢物的作用
6MP
二、
嘧啶核苷酸的合成
合成途径：
从头合成
补救合成
嘧啶核苷酸的结构
（一）嘧啶核苷酸的从头合成
•定义
嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷
酸核糖、氨基酸、二氧化碳等简单物
2.体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补
救合成。
（基因缺陷导致HGPRT完全缺乏的患儿,表现为自
毁容貌征或称: Lesch-Nyhan综合征 ）
1、病因：
自毁容貌症（Lesch-Nyhan综合症）
生化教材第九章以后笔记
第九章核苷酸代谢医学考研网（）一、核苷酸类物质的生理功用：核苷酸类物质在人体内的生理功用主要有：①作为合成核酸的原料：如用ATP，GTP，CTP，UTP合成RNA，用dATP，dGTP，dCTP，dTTP合成DNA。
②作为能量的贮存和供应形式：除ATP之外，还有GTP，UTP，CTP等。
③参与代谢或生理活动的调节：如环核苷酸cAMP和cGMP作为激素的第二信使。
④参与构成酶的辅酶或辅基：如在NAD+，NADP+，FAD，FMN，CoA中均含有核苷酸的成分。
⑤作为代谢中间物的载体：如用UDP携带糖基，用CDP携带胆碱，胆胺或甘油二酯，用腺苷携带蛋氨酸（SAM）等。
二、嘌呤核苷酸的合成代谢：1．从头合成途径：利用一些简单的前体物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳单位及CO2等，逐步合成嘌呤核苷酸的过程称为从头合成途径。
这一途径主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺。
嘌呤环中各原子分别来自下列前体物质：Asp →N1；N10-CHO FH4 →C2 ；Gln →N3和N9 ；CO2 →C6 ；N5,N10=CH-FH4 →C8 ；Gly →C4 、C5 和N7。
合成过程可分为三个阶段：⑴次黄嘌呤核苷酸的合成：在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗ATP，由5'-磷酸核糖合成PRPP(1'-焦磷酸-5'-磷酸核糖)。
然后再经过大约10步反应，合成第一个嘌呤核苷酸——次黄苷酸（IMP）。
⑵腺苷酸及鸟苷酸的合成：IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后裂解产生AMP；IMP也可在IMP脱氢酶的催化下，以NAD+为受氢体，脱氢氧化为黄苷酸（XMP），后者再在鸟苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMP）。
⑶三磷酸嘌呤核苷的合成：AMP/GMP被进一步磷酸化，最后生成ATP/GTP，作为合成RNA 的原料。
ADP/GDP则可在核糖核苷酸还原酶的催化下，脱氧生成dADP/dGDP，然后再磷酸化为dATP/dGTP，作为合成DNA的原料。
嘌呤核苷酸的分解代谢
IMP is first formed before being converted to AMP and GMP.
⒉ 从头合成的调节
IMP AMP GMP
（＋）
单体
二聚体
（有活性） （＋） （无活性） PRPP
The biosynthesis of AMP and GMP is regulated mainly by sequential feedback inhibition (no covalent regulation)
（三）嘌呤核苷酸的相互转变
（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物 为嘌呤﹑氨基酸或叶酸等的类似物，充当竞争性抑制剂， 干扰或阻断合成代谢，具有抗肿瘤的作用。 嘌呤类似物： 6-巯基嘌呤（6MP） 6-巯基鸟嘌呤 8-氮杂鸟嘌呤 氨基酸类似物：氮杂丝氨酸（重氮丝氨酸） 与谷氨酰胺类似 6-重氮-5-氧正亮氨酸 N-羟-N-甲酰甘氨酸 与天冬氨酸类似 （羽田杀菌素）
2H2O
+
乙醛酸
H2O
脲酶
4NH3 + 2CO2
（海洋无脊椎动物）
别嘌呤醇作用的机理：
别嘌呤醇：
别黄嘌呤 底物类似物经酶 作用后成为酶的 灭活物，称之为 自杀作用物。 自杀性底物
二﹑嘧啶核苷酸的分解代谢
⒈ 嘧啶核苷酸的水解 嘧啶核苷酸
核苷酸酶
嘧啶核苷
Pi
核苷磷酸化酶
嘧啶碱→ → →
H2O
Pi
1-磷酸核糖
一﹑嘌呤核苷酸的合成代谢
两条途径： 一﹑补救合成途径（salvage pathway）: 利用游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程， 合成嘌呤核苷酸的过程。 （脑﹑骨髓等只能进行此途径） 二﹑从头合成途径（de novo synthesis）: 不以现成的碱基为原料，而是以磷酸核糖﹑氨基酸﹑ 一碳单位﹑CO2等简单物质为原料，经过一系列酶 促反应，合成嘌呤核苷酸的过程。 （主要合成途径，肝组织进行此途径）
核苷酸代谢与其他物质代谢之间的联系
核苷酸代谢与其他物质代谢之间的联系一、引言核苷酸代谢是生物体内重要的代谢过程之一，其在维持生物体正常功能方面起着重要作用。
与核苷酸代谢密切相关的还有其他物质的代谢，这些代谢过程之间存在着紧密的联系和相互影响。
本文将探讨核苷酸代谢与其他物质代谢之间的联系。
二、核苷酸代谢1. 核苷酸结构及种类核苷酸是由碱基、糖和磷酸组成的化合物，包括腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸两类。
其中，腺嘌呤核苷酸包括AMP、ADP和ATP三种；而鸟嘌呤核苷酸包括GMP、GDP和GTP三种。
2. 核苷酸合成途径核苷酸合成途径主要分为两个部分：脱氧核糖核苷酸（dNTPs）合成途径和脱氧核糖基（dNMPs）合成途径。
其中，dNTPs合成途径主要通过ribonucleotide reductase（RNR）酶催化核苷酸的还原反应完成；而dNMPs合成途径则主要通过核苷酸合成酶（NS）催化反应完成。
3. 核苷酸代谢的生物学作用核苷酸在生物体内有着重要的生物学作用，包括能量转移、信号转导、DNA和RNA合成等。
此外，核苷酸还能参与一些重要代谢途径，如糖原分解、脂肪代谢等。
三、其他物质代谢1. 糖代谢糖代谢是生物体内最基本的代谢途径之一，其主要功能是提供能量和碳源。
糖代谢过程包括糖原合成和分解、糖酵解和三羧酸循环等。
2. 脂质代谢脂质是生物体内最主要的能量来源之一，其在维持生命活动方面起着重要作用。
脂质代谢过程包括脂肪合成、脂肪分解等。
3. 氨基酸代谢氨基酸是构成蛋白质的基本单元，其在维持生命活动方面起着重要作用。
氨基酸代谢过程包括氨基酸合成和分解等。
四、核苷酸代谢与其他物质代谢之间的联系1. 核苷酸代谢与糖代谢之间的联系核苷酸代谢与糖代谢之间存在着紧密的联系。
在糖原分解过程中，AMP能够促进糖原分解，从而提供能量；而ATP则能够抑制糖原分解，从而维持生物体内能量平衡。
此外，在三羧酸循环中，ATP也是重要的参与者。
2. 核苷酸代谢与脂质代谢之间的联系核苷酸代谢与脂质代谢之间也存在着一定的联系。
嘌呤、嘧啶核苷酸的分解代谢与合成代谢的途径
嘌呤和嘧啶核苷酸是人体内重要的生物分子，它们在细胞分裂和蛋白质合成中扮演着重要的角色。
在人体内，嘌呤和嘧啶核苷酸的分解代谢与合成代谢的途径非常复杂，同时也与许多疾病的发生发展密切相关。
在本篇文章中，我们将深入探讨嘌呤和嘧啶核苷酸的分解代谢与合成代谢的途径，以便更深入地了解这一重要的生物化学过程。
1. 嘌呤的分解代谢途径嘌呤是人体内重要的有机化合物，它是DNA和RNA的组成单位之一，同时也是ATP和GTP等能量分子的前体。
嘌呤在人体内主要通过嘌呤核苷酸循环来进行代谢，分为两个主要部分：凝集酶和红蛋白氧化酶。
在凝集酶途径中，嘌呤首先被嘌呤核苷酸磷酸化酶（AMP酶）和具有磷酸酶活性的核苷酸激酶降解为次黄嘌呤酸和腺嘌呤酸，然后再被核苷酸化酵素和磷酸酰化酶转变为次黄嘌呤酸和次硫酸腺苷，最终转化为尿酸。
在红蛋白氧化酶途径中，嘌呤被输送至线粒体，并经过鸟嘌呤核苷酸转化为腺嘌呤酸，然后再通过黄嘌呤氧化酶进行氧化转化为次黄嘌呤酸，最终也转化为尿酸。
2. 嘧啶核苷酸的分解代谢途径嘧啶核苷酸是DNA和RNA的组成单位之一，它们在细胞分裂和蛋白质合成中具有重要作用。
在人体内，嘧啶核苷酸主要通过脱氧嘧啶核苷酸代谢途径进行分解，分为三个主要部分：核苷酸脱氧酶、核苷酸酶和脱氧核糖核苷酸酶。
核苷酸脱氧酶首先将嘧啶核苷酸转化为脱氧嘧啶核苷酸，然后进一步被核苷酸酶水解为脱氧嘧啶核糖核苷酸，最终通过脱氧核糖核苷酸酶的催化将其转化为脱氧尿嘧啶核苷酸。
3. 嘌呤和嘧啶核苷酸的合成代谢途径嘌呤和嘧啶核苷酸的合成代谢途径同样复杂，包括新核苷酸的合成和嘌呤核苷酸的合成两个主要部分。
在新核苷酸的合成中，嘌呤和嘧啶核苷酸均需要通过核苷酸盐酸和腺苷酸氨基酶的催化，将多聚核苷酸转化为新的核苷酸。
而在嘌呤核苷酸的合成中，则需要通过核苷酸合成酶和苦瓜苷化酶的作用，将腺嘌呤核苷酸逐步合成为DNA和RNA所需的嘌呤核苷酸。
在嘧啶核苷酸的合成过程中，通过核苷酸合成酶和嘧啶工具酶的催化，将脱氧尿嘧啶核苷酸合成为DNA和RNA所需的嘧啶核苷酸。
嘌呤核苷酸代谢
N
C6氨基化
N
N
O
（Asp） GTP
R-5'-P
HN
N
AMP
N
N
C2氧化 (NAD )
氨基化 (Gln)
O
R-5'-P IM P
ATP
HN
N
H2N N
N
R-5'-P
GMP
HOOC CH CH2 COOH
NH
H2O
HN N
N
延胡索酸
AM P AMPS裂解酶 N
Asp AGMTPPS合成酶 IMP NAD+ + H2O
3. 叶酸类似物：
主要有氨蝶呤和氨甲蝶呤（MTX）等。 能竞争性抑制二氢叶酸还原酶，使叶酸 不能还原成FH2和FH4。由此嘌呤合成原料 一碳单位得不到供应，从而抑制嘌呤核 苷酸的合成。
二、嘌呤核苷酸的分解代谢
R-5-P
磷酸戊糖途径 PRPP 补救合成
H2O Pi
Pi R-1-P
核苷酸
核苷
嘌呤碱
核苷酸酶
构成辅酶：腺苷酸可参与组成NAD＋、 FAD、辅酶A等。
活化中间代谢物：如UDPG、CDP－胆 碱等、SAM、PAPS等。
CONH 2
NH 2 N
N
+
N
H
H
O
O
N
N
CH2 O P O P O CH2 O
OH HO
OH OH
H
H
H
O
H
H
H
OH OH
NAD+
AMP
核苷酸代谢概况
合成代谢
从头合成途径 (de novo synthesis pathway)
第8章 核苷酸代谢
（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径 (salvage synthesis)
1、部位：骨髓、脑等组织 2、过程： 利用现成的嘌呤或嘌呤核苷
生物化学与分子生物学教研室
（1）利用嘌呤：
腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）
次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）
腺嘌呤 +PRPP 次黄嘌呤 鸟嘌呤 +PRPP
⑩次黄嘌呤核 苷酸（IMP）
生物化学与分子生物学教研室
（3）由IMP合成AMP及GMP
HOOCCH2CHCOOH
NH2
NH HN C C N
CH
延胡索酸
C N
C
N
CH
HC C
O
腺H苷C 酸N C代NR琥-5'珀-P 腺酸苷酸酸裂代解琥酶珀
NN
AMP R-5'-P
HN C C N
CH
HC C NN
NAD+ H2O
核苷酸酶
嘧啶核苷酸
核苷
H2O Pi
核
Pi 苷
磷
酸
化 R-1-P 酶
嘧啶碱
生物化学与分子生物学教研室
NH2 C N CH
O=C CH
N H
胞嘧啶
NH2
O C N CH O=C CH N
H 尿嘧啶
O C HN C-CH3 O=C CH N 胸腺嘧啶 H
NADPH+H+ NADP+
O C HN CH-CH3 O=C N CH2
－5，－P
生物化学与分子生物学教研室
氨基咪唑核 苷酸合成酶
－5，－P
⑤5-氨基咪唑核 苷酸(AIR)
－5，－P
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氨甲酰天冬氨酸 UMP
乳清酸
② 胞苷酸的合成：
激酶
UMP
UDP
ATP ADP
激酶
CTP 合成酶
UTP
CTP
ATP ADP
Gln+ATP Glu+ADP+Pi
③ 脱氧嘧啶核苷酸的合成：
CTP H2O
CDP Pi
核糖核苷酸还原酶 dCDP
NADPH+H+ NADP++H2O
H2O
激酶
dCTP
ATP ADP
Pi
dCMP
H2O
脱氨酶
NH3
dUMP
N5,N10-CH3-FH4
胸苷酸合成酶
FH4 dTMP
dTDP
dTTP
（二）补救合成途径：
1、概念：由分解代谢产生的嘧啶/嘧啶核苷转 变为嘧啶核苷酸的过程称为补救合成途径 (salvage pathway)。以嘧啶核苷的补救合成途 径较重要。 2、机理：
UR/CR
AMP+PPi
次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶
I/G+PRPP
IMP/GMP+PPi
（三）抗代谢药物对嘌呤核苷酸合成的抑制：
能够抑制嘌呤核苷酸合成的一些抗代谢药物。 通常是属于嘌呤、氨基酸或叶酸的类似物。 主要通过对代谢酶的竞争性抑制作用，来干扰 或抑制嘌呤核苷酸的合成，因而具有抗肿瘤治疗 作用。
尿苷胞苷激酶
ATP
ADP
UMP/CMP
脱氧胸苷激酶
TdR
dTMP
ATP
ADP
（三）抗代谢药物对嘧啶核苷酸合成的抑制
能够抑制嘧啶核苷酸合成的抗代谢药物也是一 些嘧啶核苷酸的类似物，通过对酶的竞争性抑制 而干扰或抑制嘧啶核苷酸的合成。 主要的抗代谢药物是5-氟尿嘧啶（5-FU）
5-FU在体内可转变为F-dUMP，其结构与dUMP 相似，可竞争性抑制胸苷酸合成酶的活性，从而 抑制胸苷酸的合成。
ATP ADP
NADPH+H+
核糖核苷酸还原酶
NADP+ +H2O
dADP/dGDP 激酶 dATP/dGTP
ATP ADP
（二）补救合成途径
1、概念：指利用分解代谢产生的自由嘌呤碱和 PRPP合成嘌呤核苷酸的过程。这一途径可在大 多数组织细胞中进行。
2、过程：
腺嘌呤磷酸核糖转移酶
A + PRPP
痛风症患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常， 可致血中尿酸水平升高，以尿酸钠晶体沉积于 软骨、关节、软组织及肾脏，临床上表现为皮 下结节，关节疼痛等。
尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。 但在鸟类，尿酸则可继续分解产生尿囊素。
核苷酸酶
AMP
AR
H 2O Pi H 2O
脱氨酶
IR
NH 3
NAD+、NADP+、FAD、
④ 参与构成酶的辅酶或辅基 FMN、CoASH 等
⑤参与组成活性中间代谢物 UDPG、CDP-胆碱、
CDP-乙醇胺等
第一节 嘌呤核苷酸的代谢
Metabolism of purine nucleotide
一、嘌呤核苷酸的合成代谢
（一）从头合成途径：
1. 概念 2. 原料：PRPP、Gly、Asp、 Gln、
NADPH+H+ NADP+
H2O
β -脲基丙酸酶 -丙氨酸+ NH3 +CO2
H2O
（二）胸腺嘧啶的降解
二氢胸腺嘧啶脱氢酶
T
DHT
NADPH+H+
NADP+
二氢嘧啶酶 β -脲基异丁酸
H2O
β -脲基异丁酸酶 -氨基异丁酸+ NH3 +CO2
H2O
在临床上应用较多的嘌呤核苷酸类似物主要是6巯基嘌呤（6-MP）。
6-MP的化学结构与次黄嘌呤类似，因而可以抑 制IMP转变为AMP或GMP，从而干扰嘌呤核苷酸 的合成。
二、嘌呤核苷酸的分解代谢
嘌呤核苷酸的分解首先是在核苷酸酶的催化下， 脱去磷酸生成嘌呤核苷，然后再在核苷酶的催 化下分解生成嘌呤碱，最后经氧化生成尿酸 (uric acid)，经尿液排出体外。
(2)原料：PRPP、 Asp、Gln、CO2
氨基甲酰磷酸
Gln → CO 2→
C4
N3
C5
|‖
C2
C6
N1
← Asp
嘧啶核各原子的来源
(3)嘧啶核苷酸的主要合成步骤：
① 尿苷酸（uridine monophosphate)的合成：
Gln+CO2+2ATP
酶Ⅱ
氨基甲酰磷酸
转氨甲酰酶 Asp
PRPP
Pi
核苷酶 I
R -1-P
核苷酸酶
核苷酶
鸟嘌呤酶
GMP
GR
G
X
H 2O Pi
Pi R -1-P H 2O
Pi
黄嘌呤氧化酶
尿酸
第二节 嘧啶核苷酸的代谢
Metabolism of pyrimidine nucleotide
一、嘧啶核苷酸的合成代谢
（一）从头合成途径
(1)概念：指利用一些简单的前体物逐步合成 嘧啶核苷酸的过程。该过程主要在肝脏的胞 液中进行。
CO2、一碳单位.
CO2 ↓ C6 Asp→N1 C5 N7 ←Gly（4，5，7） ||| N10-CHO FH4→C2 C4 C8 ←N5,N10=CH-FH4 N3 N9 ↑↑
Gln
嘌呤环各原子的来源
AMP
→
Asp
Gln
3.过程：原料→ IMP → XMP → GMP
可分为三个阶段：
⑴ 次黄嘌呤核苷酸的合成：
二、嘧啶核苷酸的分解代谢
嘧啶核苷酸可首先在核苷酸酶和核苷磷酸化酶的 催化下，除去磷酸和核糖，产生的嘧啶碱可在体 内进一步分解代谢。不同的嘧啶碱其分解代谢的 产物不同，其降解过程主要在肝脏进行。
（一）胞嘧啶和尿嘧啶的降解
胞嘧啶脱氨酶 二氢尿嘧啶脱氢酶
二氢嘧啶酶
C
U
DHU
β -脲基丙酸
H2O
NH3
胃 核蛋白
HCl
蛋白质
小肠
小肠 磷酸
核酸
单核苷酸
肠
胰核酸酶
核苷酸酶 核苷
核苷酶
戊糖 含氮碱
核苷酸生理功用： ① 作为合成核酸的原料
ATP，GTP，CTP，UTP
dATP，dGTP，dCTP，dTTP
ATP GTP
② 作为能量的贮存和供应形式
UTP CTP
③ 参与代谢或生理活动的调节：cAMP和cGMP
磷酸核糖焦磷酸合成酶 10步反应
5，-磷酸核糖
PRPP→→→→IMP
ATP
⑵ 腺苷酸及鸟苷酸的合成：
NAD+（受氢体）
IMP
Asp（NH3）
黄苷酸 （XMP）
腺苷酸代琥珀酸 （AMP-S）
Gln（NH3）
GMP
AMP
⑶ 三磷酸嘌呤核苷的合成：
激酶
激酶
AMP/GMP
ADP/GDP
ATP/GTP
ATP ADP