12.3n 第12章 核苷酸代谢
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核苷酸代谢产物_概述及解释说明
核苷酸代谢产物概述及解释说明1. 引言1.1 概述核苷酸代谢产物是在细胞内核苷酸代谢途径中生成的一系列化合物，它们在生物体内扮演着重要的角色。
核苷酸是构成DNA和RNA等核酸分子的基本组成单位，通过与其他化合物发生相互转化，核苷酸代谢产物参与到多个生物过程中。
了解核苷酸代谢产物及其功能对于揭示生命科学和疾病发生机制具有重要意义。
1.2 文章结构本文将从以下几个方面对核苷酸代谢产物进行概述与解释说明。
首先，我们将介绍核苷酸代谢产物的定义与分类，包括其在细胞内的形成过程以及不同类型的核苷酸代谢产物。
接着，我们将阐述核苷酸代谢产物在生物体内的作用与功能，包括能量传递、细胞信号传导和蛋白质合成等方面。
此外，本文还将探讨核苷酸代谢异常与疾病关联的研究进展，并介绍新药开发和靶向治疗的相关内容。
最后，我们将对核苷酸代谢产物的重要性和多样性进行总结，并展望其在生命科学和医学领域未来的研究方向以及应用前景。
1.3 目的本文旨在全面介绍核苷酸代谢产物的概念、分类、作用与功能，以及其与疾病关联的研究进展。
通过对这些内容的探讨，旨在增进读者对核苷酸代谢产物的理解，并为相关领域的研究提供有益参考。
同时，本文也希望能够引起更多科学家和医生们对核苷酸代谢产物研究的重视，促进该领域的发展与应用。
2. 核苷酸代谢产物的定义与分类2.1 核苷酸代谢概述核苷酸是生物体内重要的小分子化合物，由核糖/脱氧核糖（ribose/deoxyribose）、碱基和磷酸组成。
它们在细胞中起着诸多重要的功能，包括能量传递、信号传导、DNA和RNA合成等。
2.2 核苷酸代谢产物的定义核苷酸代谢产物是指在核苷酸代谢过程中生成或消耗的中间产物。
它们可以通过各种代谢途径进行进一步转化，并参与细胞内复杂而精确的调控网络。
常见的核苷酸代谢产物包括AMP（腺苷酸）、GMP（鸟嘌呤核苷酸）、IMP（肌苷酸）等。
2.3 核苷酸代谢产物的分类和特点根据不同的分类方法和功能特点，核苷酸代谢产物可以分为以下几类：1. 能量相关核苷酸：ATP （三磷酸腺苷）和ADP （二磷酸腺苷）是细胞内重要的能量分子。
核苷酸代谢生物化学
嘧啶衍生物进一步分解为二氧化碳、 水和氨，而磷酸核糖则进一步发生代 谢。
核苷一磷酸的分解
核苷一磷酸在磷酸酶的作用下，将其中的特殊化学键转移给特殊化学物质，生成 相应的单糖和磷酸。
单糖进一步发生代谢，而磷酸则参与其他生化反应。
核苷二磷酸的分解
核苷二磷酸在磷酸酶的作用下，将其中的特殊化学键转移给特殊化学物质，生成相应的单糖和磷酸。
单糖进一步发生代谢，而磷酸则参与其他生化反应。
04
核苷酸代谢的调控
酶的调节
01
酶的激活与抑制
酶的活性可以通过共价修饰（如磷酸化、去磷酸化）、变构效应、与配
体的结合等方式进行激活或抑制，从而调节核苷酸代谢的速度和方向。
Hale Waihona Puke 02酶的浓度调节酶的合成和降解可以调节其在细胞内的浓度，进而影响核苷酸代谢的速
率。
核苷酸的分解代谢
嘌呤核苷酸的分解
嘌呤核苷酸首先在核苷酸酶的作用下 ，将其中的特殊化学键转移给特殊化 学物质，生成相应的嘌呤衍生物和磷 酸核糖。
嘌呤衍生物进一步分解为尿酸，而磷 酸核糖则进一步发生代谢。
嘧啶核苷酸的分解
嘧啶核苷酸在核苷酸酶的作用下，将 其中的特殊化学键转移给特殊化学物 质，生成相应的嘧啶衍生物和磷酸核 糖。
合成过程包括脱氧、磷酸化等步骤，最终 形成脱氧核苷酸。
脱氧核苷酸是DNA的重要组成部分，对 维持生物体的遗传信息具有重要意义。
核苷三磷酸的合成
核苷三磷酸是由核苷二磷酸在激酶催化下 合成的。
合成过程需要消耗能量，如ATP等。
核苷三磷酸是RNA的重要组成部分，对 维持生物体的正常代谢具有重要意义。
03
细胞信号转导的调节
信号转导蛋白
细胞内的信号转导蛋白可以感知 核苷酸代谢产物的浓度，进而调 节核苷酸代谢酶的活性。
核苷一磷酸的分解
核苷一磷酸在磷酸酶的作用下，将其中的特殊化学键转移给特殊化学物质，生成 相应的单糖和磷酸。
单糖进一步发生代谢，而磷酸则参与其他生化反应。
核苷二磷酸的分解
核苷二磷酸在磷酸酶的作用下，将其中的特殊化学键转移给特殊化学物质，生成相应的单糖和磷酸。
单糖进一步发生代谢，而磷酸则参与其他生化反应。
04
核苷酸代谢的调控
酶的调节
01
酶的激活与抑制
酶的活性可以通过共价修饰（如磷酸化、去磷酸化）、变构效应、与配
体的结合等方式进行激活或抑制，从而调节核苷酸代谢的速度和方向。
Hale Waihona Puke 02酶的浓度调节酶的合成和降解可以调节其在细胞内的浓度，进而影响核苷酸代谢的速
率。
核苷酸的分解代谢
嘌呤核苷酸的分解
嘌呤核苷酸首先在核苷酸酶的作用下 ，将其中的特殊化学键转移给特殊化 学物质，生成相应的嘌呤衍生物和磷 酸核糖。
嘌呤衍生物进一步分解为尿酸，而磷 酸核糖则进一步发生代谢。
嘧啶核苷酸的分解
嘧啶核苷酸在核苷酸酶的作用下，将 其中的特殊化学键转移给特殊化学物 质，生成相应的嘧啶衍生物和磷酸核 糖。
合成过程包括脱氧、磷酸化等步骤，最终 形成脱氧核苷酸。
脱氧核苷酸是DNA的重要组成部分，对 维持生物体的遗传信息具有重要意义。
核苷三磷酸的合成
核苷三磷酸是由核苷二磷酸在激酶催化下 合成的。
合成过程需要消耗能量，如ATP等。
核苷三磷酸是RNA的重要组成部分，对 维持生物体的正常代谢具有重要意义。
03
细胞信号转导的调节
信号转导蛋白
细胞内的信号转导蛋白可以感知 核苷酸代谢产物的浓度，进而调 节核苷酸代谢酶的活性。
12核苷酸代谢
抗代谢物：是一些核苷酸合成代谢底物或辅酶类似物 核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、嘧啶、氨基酸、核 苷和叶酸的类似物。它们主要以竞争性抑制方式干扰、
阻断核苷酸合成代谢，或以假乱真掺入核酸，从而阻止
核酸以及蛋白质的生物合成。 这些核苷酸代谢类似物不仅是研究生化代谢途径的 工具，也是治疗某些疾病的有效药物。
12.4.1 嘌呤核苷酸的抗代谢物
参与补救合成途径的酶
腺嘌呤磷酸核糖转移酶 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT)
次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶
(hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase HGPRT)
（1）嘌呤核苷酸的补救合成
腺嘌呤 + PRPP 次黄嘌呤 + PRPP
黄嘌呤氧化酶 （次黄嘌呤） X （黄嘌呤）
H
G
黄嘌呤 氧化酶 人类嘌呤碱的最终 代谢产物
不同生物体内存在的酶不同 使嘌呤碱分解的终产物不同
人类和排尿酸动物—尿酸为终产物 其它哺乳动物—尿囊素 鱼类、两栖类—尿囊酸 无脊椎动物、甲壳类—NH3+CO2
•什么是痛风症？
痛风症一词来源于拉丁语“GUTTA”，指该病是由于一 种毒物一点一点地进入关节造成的。
叶酸类似物
NH 2 N N CH 2 N N R O C COOH
N
NH
CH CH 2
H 2N
CH 2
R
H
R
CH 3
COOH
氨蝶呤
Aminopterin, AP
氨甲蝶呤
Methotrexate, MTX
6-MP PRPP = 谷氨酰胺 （Gln） PRA 氮杂丝氨酸 甘氨酰胺 核苷酸 （GAR） 甲酰甘氨酰 胺核苷酸 （FGAR） =
阻断核苷酸合成代谢，或以假乱真掺入核酸，从而阻止
核酸以及蛋白质的生物合成。 这些核苷酸代谢类似物不仅是研究生化代谢途径的 工具，也是治疗某些疾病的有效药物。
12.4.1 嘌呤核苷酸的抗代谢物
参与补救合成途径的酶
腺嘌呤磷酸核糖转移酶 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT)
次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶
(hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase HGPRT)
（1）嘌呤核苷酸的补救合成
腺嘌呤 + PRPP 次黄嘌呤 + PRPP
黄嘌呤氧化酶 （次黄嘌呤） X （黄嘌呤）
H
G
黄嘌呤 氧化酶 人类嘌呤碱的最终 代谢产物
不同生物体内存在的酶不同 使嘌呤碱分解的终产物不同
人类和排尿酸动物—尿酸为终产物 其它哺乳动物—尿囊素 鱼类、两栖类—尿囊酸 无脊椎动物、甲壳类—NH3+CO2
•什么是痛风症？
痛风症一词来源于拉丁语“GUTTA”，指该病是由于一 种毒物一点一点地进入关节造成的。
叶酸类似物
NH 2 N N CH 2 N N R O C COOH
N
NH
CH CH 2
H 2N
CH 2
R
H
R
CH 3
COOH
氨蝶呤
Aminopterin, AP
氨甲蝶呤
Methotrexate, MTX
6-MP PRPP = 谷氨酰胺 （Gln） PRA 氮杂丝氨酸 甘氨酰胺 核苷酸 （GAR） 甲酰甘氨酰 胺核苷酸 （FGAR） =
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
核苷酸代谢
（一） 嘌呤与PRPP经磷酸核糖转移酶催化 生成核苷酸
参与合成的酶
腺嘌呤磷酸核糖转移酶 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT)
细胞内核酸的消化
细胞内同样存在核酸酶，使细胞内部 的核酸逐步分解为核苷酸，或进一步分 解为碱基、戊糖和磷酸，以维持细胞内 遗传物质的稳定。
核苷酸的补救合成途径回收利用现成 的嘌呤/嘧啶碱或核苷合成核苷酸。
四、磷酸核糖焦磷酸是从头合成和补救 合成途径的交叉点
PRPP合 成酶
（5-磷酸核糖） ATP
细胞定位：胞质
•合成过程 首先合成嘌呤核苷酸的共同前体 IMP ， 然后由IMP转化为AMP和GMP。
（一）嘌呤核苷酸从头合成途径中最先合成的 核苷酸是IMP
IMP合成途径可分为二阶段11步反应 第一阶段生成 5′磷酸核糖-1 ′-焦磷酸（PRPP） 5 ′-磷酸核糖与ATP，经PRPP激酶 或称PRPP合 成酶 ，催化，生成PRPP。 第二个阶段生成IMP
PP-1-R-5-P（PRPP) AMP ① ATP
（磷酸核糖焦磷酸）
PRPP合成酶 （5-磷酸核糖）
（PRPPK）
R-5-P
谷氨酰胺
酰胺转移酶
(GPAT) ②
谷氨酸
H2N-1-R-5´-P（PRA)
（5´-磷酸核糖胺）
③～11
•谷氨酰胺 ——酰胺基N •N10——甲酰四氢叶酸 •天冬氨酸——α-氨基N •甘氨酸 •二氧化碳
IMP
• 关键酶 PRPP合成酶或称PRPP激酶（PRPPK） 谷氨酰胺PRPP酰胺转移酶(GPAT)
《核苷酸代谢》PPT课件 (2)
3’
5’
5’
3’
OH P
➢拓扑异构酶(旋转酶)
消除DNA 的超螺旋,根据作用方式不同而分为两种: 旋转酶Ⅰ
旋转酶Ⅱ
✓旋转酶І：使DNA一条链发生断裂(切口反应) 和再连接(封口反应)。作用是松解负超螺旋，
不需要能量。
✓旋转酶Π：使DNA两条链发生断裂和再连 接。可以形成负超螺旋,需要由ATP或GTP提 供能量.
✓ 限制性核酸内切酶：在细菌细胞内存在的一类能 识别并水解外源双链DNA的核酸内切酶，可用于 特异切割DNA,常作为基因工程工具酶。
牛脾磷酸二酯酶 从5’端3-核苷酸
பைடு நூலகம்
蛇毒磷酸二酯酶 从3’端移去5-核苷酸
嘌呤的降解：
腺嘌呤
鸟嘌呤
H2O
H2O
腺嘌呤脱氨酶
NH3
NH3 鸟嘌呤脱氨酶
次黄嘌呤 黄嘌呤氧化酶 黄嘌呤
二氢尿嘧啶脱氢酶
胸腺嘧啶
二氢胸腺嘧啶
NAD(P)H+H+ NAD(P)+
H2O
二氢嘧啶酶
NH3+CO2 +β-氨基异丁酸
脲基丙酸酶 β-脲基异丁酸
H2O
第二节 核苷酸的生物合成
嘌呤核苷酸的合成 嘧啶核苷酸的合成
核苷酸的合成有2条途径:
从头合成:利用CO2、NH3、某些氨基酸、磷酸核糖
等简单物质为原料,经过一系列酶促反应
排泄动物 人类、灵长类动物、鸟类、昆虫 除灵长类外其它哺乳类动物 某些硬骨鱼类 大多数鱼类、两栖类动物 甲壳类动物、软体动物
嘧啶的降解：
胞嘧啶
胞嘧啶脱氨酶 尿嘧啶
二氢尿嘧啶脱氢酶
二氢尿嘧啶
H2O NH3
《核苷酸代谢 》课件
要点二
脱氧核糖一磷酸与脱氧核糖一磷 酸一腺苷的相互转化
在细胞内，脱氧核糖一磷酸可被转化为脱氧核糖一磷酸一 腺苷，反之亦然。这种转化对于DNA的合成和修复同样具 有重要意义。
04 嘌呤核苷酸代谢
嘌呤核苷酸的合成
总结词
描述嘌呤核苷酸合成的起始物质、关键酶、合成途径 和调节机制。
详细描述
嘌呤核苷酸的合成是从磷酸戊糖开始，经过一系列酶 促反应，最终生成腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸。合 成过程中需要磷酸戊糖、谷氨酰胺等物质作为起始物 质，同时需要多种酶的参与，如氨基甲酰磷酸合成酶 、天冬氨酸氨基转移酶等。合成途径分为两条，一是 从头合成，二是补救合成。合成过程受到多种因素的 调节，如磷酸戊糖的浓度、谷氨酰胺的供应等。
核糖核苷酸的分解是核苷酸代谢的重要环节，涉及到多种酶的参与和能量的释放。
详细描述
核糖核苷酸的分解首先从特定的核糖核苷酸开始，经过水解、氧化、磷酸化等反应，最终形成磷酸、 糖类、氨基酸等物质。这个过程中需要特定的酶来催化每一步反应，同时伴随着能量的释放。分解产 生的物质可以用于合成其他重要的生物分子。
详细描述
核苷酸的合成主要通过磷酸戊糖途径、糖酵解途径和三羧酸循环等途径，从简单的原料合成核苷一磷酸，再合成 核苷二磷酸和核苷三磷酸。核苷酸的降解主要通过核苷酶和核苷酸酶的作用，将核苷一磷酸、核苷二磷酸和核苷 三磷酸分别降解为相应的单磷酸、二磷酸和三磷酸核苷。
02 核糖核苷酸代谢
核糖核苷酸的合成
总结词
核苷酸代谢的重要性
总结词
核苷酸代谢对于维持生物体的正常生理功能至关重要。
详细描述
核苷酸是细胞内重要的生物分子，参与DNA和RNA的合成与修复，影响基因的 表达和遗传信息的传递。核苷酸代谢的异常会导致一系列疾病，如代谢性疾病 、癌症等。
第十二章-核苷酸代谢PPT课件
.
39
（二） 脱氧胸苷酸（dTMP）的合成
.
40
脱氧核苷酸合成（小结 ）
1) NDP
脱氧还原
dNDP
2） DP
N5, N10 - CH2 - FH4
dUMP
dTMP
3） dNDP / dTMP
ATP
磷酸化
dNTP / dTTP
作为DNA合成原料
.
41
（三） 嘧啶核苷酸的抗代谢物
1. 嘧啶类似物 5-氟尿嘧啶（5-FU）
乳清酸
（嘧啶环）
PRPP
PPi
UMP
ATP
ATP
Gln
2） UMP → UDP → UTP → CTP
3) UTP、CTP
作为RNA合成原料
.
36
（二） 嘧啶核苷酸的补救合成
嘧啶磷酸核糖转移酶
嘧啶 + PRPP
嘧啶核苷酸 + PPi
嘧啶核苷 + ATP
嘧啶核苷激酶
嘧啶核苷酸 + ADP
脱氧胸苷 + ATP
2. 叶酸类似物 氨基喋呤、氨甲喋呤(MTX)
3. 阿糖胞苷（Ara-C）
.
42
胸腺嘧啶（T）
5-氟尿嘧啶（5-FU）
5-FU
FdUMP, 其结构与dUMP类似
FdUMP与dUMP相互竞争，抑制胸苷酸合酶活
性，进而阻断dTMP乃至DNA的合成。
.
43
OH N
N
H2N
N
N
CH2
N H
O COOH C-NH-CH-CH2-CH2-COOH
R-5-P
aa、“-C”、CO2等
核苷酸
生物化学简明教程第四版12核苷酸代谢共37页文档
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
生化学简明教程第四版12 核苷酸代谢
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
核苷酸的 代谢(shangchuan)
蛋白质 核酸 碳水化合物 脂类 生物大分子
氨基酸 核苷酸 葡萄糖 脂肪酸/甘油 构件分子
6-磷酸-葡萄糖
丙酮酸
共同降解物
尿
乙酰COA
素
TCA循环
循
o 环 H++ e- 电子传递链 2
氧化磷酸化
含氮终产物 ADP ATP
CO2
代谢终产物
H2O
第十二章 核酸的 酶促降解和核苷酸代谢
一、核酸的酶促降解 二、核苷酸的分解代谢 三、核苷酸的生物合成
1、嘌呤核苷酸的 生物合成
★ ① 次黄嘌呤核苷酸 途径（从头合成途径）
②补救途径：
调 控 ：
2、嘧啶核苷酸的 生物合成：
★ ①尿嘧啶核苷酸的 合成（从头合成途径）
②补救途径：
尿嘧啶嘧啶核苷酸的合成：
氨甲酰磷酸合成酶II
天冬氨酸转氨甲酰酶
ATCase
二氢乳清酸
二氢乳清酸
乳清酸
一磷酸水平
dTMP的形成:
2、嘧啶核苷酸的 生物合成：
★ ①尿嘧啶核苷酸的 合成（从头合成途径）
②补救途径：
尿嘧啶核苷酸从头合成的调节
三、核苷酸的生物合成
1、嘌呤核苷酸的生物合成 2、嘧啶核苷酸的生物合成 3、脱氧核糖核苷酸的生物合成 4、核苷酸生物合成的相互关系
3、脱氧核糖核苷酸的合成
核糖核苷二磷酸 还原酶
脱氧核糖核苷酸是在二磷酸水平 上由核糖核苷酸加一对氢产生的：
dTMP的形成
•嘧啶核苷酸的合成是先 合成嘧啶环。
•再与PRPP结合形成一磷 酸尿嘧啶核苷酸。
•由尿嘧啶核苷酸再进一 步合成CTP和dTMP。
②补救途径：
磷酸核糖转移酶 尿嘧啶+PRPP 胞嘧啶+PRPP
氨基酸 核苷酸 葡萄糖 脂肪酸/甘油 构件分子
6-磷酸-葡萄糖
丙酮酸
共同降解物
尿
乙酰COA
素
TCA循环
循
o 环 H++ e- 电子传递链 2
氧化磷酸化
含氮终产物 ADP ATP
CO2
代谢终产物
H2O
第十二章 核酸的 酶促降解和核苷酸代谢
一、核酸的酶促降解 二、核苷酸的分解代谢 三、核苷酸的生物合成
1、嘌呤核苷酸的 生物合成
★ ① 次黄嘌呤核苷酸 途径（从头合成途径）
②补救途径：
调 控 ：
2、嘧啶核苷酸的 生物合成：
★ ①尿嘧啶核苷酸的 合成（从头合成途径）
②补救途径：
尿嘧啶嘧啶核苷酸的合成：
氨甲酰磷酸合成酶II
天冬氨酸转氨甲酰酶
ATCase
二氢乳清酸
二氢乳清酸
乳清酸
一磷酸水平
dTMP的形成:
2、嘧啶核苷酸的 生物合成：
★ ①尿嘧啶核苷酸的 合成（从头合成途径）
②补救途径：
尿嘧啶核苷酸从头合成的调节
三、核苷酸的生物合成
1、嘌呤核苷酸的生物合成 2、嘧啶核苷酸的生物合成 3、脱氧核糖核苷酸的生物合成 4、核苷酸生物合成的相互关系
3、脱氧核糖核苷酸的合成
核糖核苷二磷酸 还原酶
脱氧核糖核苷酸是在二磷酸水平 上由核糖核苷酸加一对氢产生的：
dTMP的形成
•嘧啶核苷酸的合成是先 合成嘧啶环。
•再与PRPP结合形成一磷 酸尿嘧啶核苷酸。
•由尿嘧啶核苷酸再进一 步合成CTP和dTMP。
②补救途径：
磷酸核糖转移酶 尿嘧啶+PRPP 胞嘧啶+PRPP
12核苷酸代谢 共92页
甲酰甘氨酰胺核苷酸（FGAR）
N-3
FGAM合成酶
SAICAR合成酶
甲酰甘氨脒核苷酸（FGAM) AIR合成酶
AIR羧化酶
5-氨基咪唑核苷酸（AIR）
酰胺转移酶 (限速酶)
5-磷酸核糖焦磷酸 （PRPP）
N-9 5-磷酸核糖胺
（PRA）
GAR合成酶
5-磷酸核糖胺 （PRA）
C-4
C-5
甘氨酰胺核苷酸
N5-CAIR 变位酶
N5-CAIR
5-氨基咪唑-4-羧酸核 苷酸（CAIR）
SAICAR 合成酶
5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸 （CAIR）
N-1
5-氨基咪唑-4(N-琥珀酸)甲酰胺核苷酸 （SAICAR）
裂解酶
5-氨基咪唑-4(N-琥珀酸)-甲 酰胺核苷酸（SAICAR）
5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷 酸（AICAR）
AMP、GMP
GMP
（1）嘌呤核苷酸的从头合成途径
天冬氨酸 甲酰基
甘氨酸
甲酰基 谷氨酰胺 （酰胺N）
次黄嘌呤核苷酸
（IMP）
5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰 胺核苷酸（FAICAR）
C-2
5-氨基咪唑-4-氨甲酰 核苷酸（AICAR）
5-氨基咪唑-4(N-琥珀 酸)-甲酰胺核苷酸 （SAICAR）
N-1
合成；过量GMP通过抑制IMP脱氢酶，反馈抑制GMP合成。
（2）嘌呤核苷酸的补救合成途径
①嘌呤碱与PRPP反应生成嘌呤核苷酸 ②嘌呤核苷磷酸化生成嘌呤核苷酸
• 参与补救合成的酶
Hale Waihona Puke 嘌呤 + PRPP 核苷-5'-磷酸 + PPi
核苷酸代谢
核苷酸代谢第十二章核苷酸代谢一、单项选择题1. 合成嘧啶和嘌呤环的共同原料是A. 一碳单位B. 甘氨酸C. 谷氨酸D. 天冬氨酸E. 蛋氨酸2. 嘌呤核苷酸的补救合成途径主要在下列器官进行A. 脑B. 肝脏C. 小肠粘膜D. 肾脏E. 胸腺3. 人体内嘌呤碱分解的终产物是A. 尿酸B. 尿素C. 肌酸D. β-丙氨酸E. 尿素氮4. 嘌呤核苷酸的从头合成途径中，先合成下列核苷酸A. AMPB. GMPC. XMPD. UMPE. IMP5. 嘧啶核苷酸的从头合成途径中，先合成下列核苷酸A. TMPB. CMPC. UMPD. UDPE. UTP6. 体内生成dTMP的直接前体是A.TMPB. dUMPC. dUDPD. dCMPE. dCDP7. 关于嘧啶碱分解的正确叙述是A. 产生尿酸B. 代谢异常可引起痛风症C. 需要黄嘌呤氧化酶D. 产生NH3、CO2与α-氨基酸E. 产生NH3、CO2与β-氨基酸8. 5-氟尿嘧啶（5Fu）治疗肿瘤的机理是A. 本身直接杀伤作用B. 抑制胞嘧啶合成C. 抑制尿嘧啶合成D. 抑制胸苷酸合成E. 抑制四氢叶酸合成9、在体内能分解为β-氨基异丁酸的核苷酸是A. CMPB. AMPC. TMPD. UMPE. IMP10. 使用谷氨酰胺的类似物作抗代谢物，不能阻断核酸代谢的哪些环节？A. IMP的生成B. XMP→GMPC. UMP→CMPD. UMP→dTMPE. UTP→CTP11．临床常用别嘌呤醇治疗痛风症，主要通过抑制下列酶活性而减少尿酸的生成A. 磷酸酶B. 转氨酶C. 合成酶D. 黄嘌呤氧化酶E. 水解酶12．下列代谢途径需要PRPP提供R－5 －P，例外的是A. 嘌呤核苷酸的从头合成途径B. 嘧啶核苷酸的从头合成途径C. 嘌呤核苷酸的补救合成途径D. 嘧啶核苷酸的补救合成途径E. 脱氧尿嘧啶核苷酸代谢转变为脱氧胸腺嘧啶核苷酸13．脱氧核苷二磷酸（dNDP）是在下列核苷酸水平上还原生成A. NMPB. NDPC. NTPD. dNMPE. dNTP14. dUMP分子的C-5发生甲基化生成dTMP, 其－CH3是由下列形式的一碳单位提供A. N5-甲基四氢叶酸B. N5亚氨甲基四氢叶酸C. N5,N10－甲炔基四氢叶酸D. N5－甲酰基四氢叶酸E. N5,N10－甲烯基四氢叶酸二、多项选择题1. 下列辅酶或辅基分子中哪些含AMP成分A. NAD+B. NADP+C. FMND. HSCoAE. FAD2. 合成嘧啶环的原料是A. 谷氨酸B. 谷氨酰胺C. 天冬氨酸D. CO2E. 一碳单位3. 合成嘌呤环的原料是A. CO2B. 天冬氨酸C. 谷氨酸D. 谷氨酰胺E. 甘氨酸4. 下列哪些物质可以作为合成嘌呤环和嘧啶环的原料A. 甘氨酸B. 一碳单位C. 天冬氨酸D. 谷氨酰胺E. CO25. 痛风症可能与下列情况有关A. 核酸大量的摄入B. 核酸大量分解C. 核酸排泄障碍D. 嘌呤碱分解减少E. 嘧啶碱分解增多6. 人体内下列哪些核苷酸分解的终产物是尿酸A. AMPB. UMPC. IMPD. GMPE. CMP7. 6－巯基嘌呤抗代谢物，可以抑制下列核苷酸的合成A. AMPB. GMPC. CMPD. IMPE. XMP8. 嘧啶核苷酸分解代谢的产物有A. NH3B. 尿酸C. CO2D. β－氨基异丁酸E. β－氨基酸9. PRPP（磷酸核糖焦磷酸）参与的反应有：A. IMP从头合成B. AMP补救合成C. GMP补救合成D. UMP从头合成E. IMP的补救合成10. 核苷酸在体内有许多重要功能，如A. dNTP作为合成DNA的原料B. NDP作为合成RNA的原料C. ATP是生物体内的直接供能物质D. AMP参与多种辅酶或辅基的合成E. cAMP/cGMP 作为激素的第二信使三、填空题1. 嘌呤环合成的原料有、、、和；2．嘧啶环合成的原料有、和；3．嘧啶环和嘌呤环进一步合成核苷酸还需要PRPP提供；后者由途径产生。
生化12.3 嘌呤核苷酸的生物合成
n HMP途径
（2）IMP合成的过程 10步反应
IMP的合成1-3
转酰胺酶 5-磷酸核糖-α-焦磷酸
PRPP
（注意转酰胺后核糖1位构型的变化）
5-磷酸核糖-β-胺 合成酶
转甲酰基酶 甲酰甘氨酰胺核苷酸 FGAR
甘氨酰胺核苷酸 GAR
IMP的合成4-7
甲酰甘氨脒 核苷酸 FGAM
合成酶
合成酶
接前页
核苷酸的功能
核酸合成的原料
体内能量利用形式 生理调节物质
辅酶的组分 辅因子合成的前体物 提供磷酸基 形成代谢的活性中间物
DNA合成的原料（dATP、dGTP、dCTP、dTTP） RNA合成的原料（ATP、GTP、CTP、UTP） ATP是细胞主要能量形式
AMP、ADP和ATP等是酶的变构效应剂 cAMP和cGMP是信号转导的第二信使。 NAD+、NADP+、FAD和SHCoA都含有AMP
Glu
AMP & GMP 的合成
n 合成AMP时，消耗GTP
n 腺苷琥珀酸合成酶 n 腺苷琥珀酸裂解酶
n 合成GMP时，消耗ATP
n IMP脱氢酶 n 鸟苷酸合成酶
嘌呤核苷酸 从头合成过程简述
（5） 关 键 反 应
5-磷酸核糖 PRPP激酶
5-磷酸核糖-1-焦磷酸 （PRPP） 酰胺转移酶 5-磷酸核糖
AMP
次黄嘌呤核苷酸
GMP
嘌呤核苷酸从头合成小结
合成所需要的物质 合成的组织器官
5-磷酸核糖、Gln、Asp、Gly、 CO2、 一碳单位
肝（主要）、小肠、胸腺
发生的细胞内部位
细胞液
磷酸核糖供体
5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）关键反应来自PRPP合成酶及酰胺转移酶
（2）IMP合成的过程 10步反应
IMP的合成1-3
转酰胺酶 5-磷酸核糖-α-焦磷酸
PRPP
（注意转酰胺后核糖1位构型的变化）
5-磷酸核糖-β-胺 合成酶
转甲酰基酶 甲酰甘氨酰胺核苷酸 FGAR
甘氨酰胺核苷酸 GAR
IMP的合成4-7
甲酰甘氨脒 核苷酸 FGAM
合成酶
合成酶
接前页
核苷酸的功能
核酸合成的原料
体内能量利用形式 生理调节物质
辅酶的组分 辅因子合成的前体物 提供磷酸基 形成代谢的活性中间物
DNA合成的原料（dATP、dGTP、dCTP、dTTP） RNA合成的原料（ATP、GTP、CTP、UTP） ATP是细胞主要能量形式
AMP、ADP和ATP等是酶的变构效应剂 cAMP和cGMP是信号转导的第二信使。 NAD+、NADP+、FAD和SHCoA都含有AMP
Glu
AMP & GMP 的合成
n 合成AMP时，消耗GTP
n 腺苷琥珀酸合成酶 n 腺苷琥珀酸裂解酶
n 合成GMP时，消耗ATP
n IMP脱氢酶 n 鸟苷酸合成酶
嘌呤核苷酸 从头合成过程简述
（5） 关 键 反 应
5-磷酸核糖 PRPP激酶
5-磷酸核糖-1-焦磷酸 （PRPP） 酰胺转移酶 5-磷酸核糖
AMP
次黄嘌呤核苷酸
GMP
嘌呤核苷酸从头合成小结
合成所需要的物质 合成的组织器官
5-磷酸核糖、Gln、Asp、Gly、 CO2、 一碳单位
肝（主要）、小肠、胸腺
发生的细胞内部位
细胞液
磷酸核糖供体
5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）关键反应来自PRPP合成酶及酰胺转移酶
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谷氨酰胺
黄嘌呤核苷酸
①腺苷琥珀酸合成酶 ③IMP脱氢酶 ①腺苷酸代琥珀酸合成酶 ③IMP脱氢酶 ②腺苷琥珀酸裂解酶 ④GMP合成酶 ②腺苷酸代琥珀酸裂解酶 ④GMP合成酶
嘌呤核苷酸从头合成特点
嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成 的。 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。
氨基甲酰磷酸 天冬氨酸 天冬氨酸
氨基甲酰 转移酶
_
氨基甲酸天冬氨酸
PRPP UMP
_ 嘌呤核苷酸
PRPP合成酶
ATP + 5-磷酸核糖
_
UTP
嘧啶核苷酸
CTP
12.4 核苷酸合成的抗代谢物
核苷酸的抗代谢物指一些人工合成的嘌呤、嘧啶
及其核苷或核苷酸的结构类似物，或参与核苷酸
合成的某些氨基酸或叶酸等的结构类似物。
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。
嘌呤类似物 氨基酸类似物 叶酸类似物 氨甲蝶呤（MTX） 等 抑制二氢叶酸 还原酶
6-巯基嘌呤（6MP）重氮丝氨酸 等 等 抑制与IMP相关 的反应 抑制谷氨酰胺 参与的反应
6-MP PRPP = 谷氨酰胺 （Gln） PRA 重氮丝氨酸 甘氨酰胺 核苷酸 （GAR）
人体内嘌呤碱的 最终代谢产物
灵长类、鸟类、某些爬行类和昆虫等：
嘌呤 尿酸 排出体外
其他动物可进一步分解尿酸，不同的物种可
生成不同的代谢产物。
植物和微生物：
4NH3 CO2
脲酶 尿酸氧化酶 尿囊素酶 尿囊酸酶
尿酸
尿囊素
尿囊酸
2尿素 乙醛酸 目 录
痛 风 症 的 治 疗 机 制
血液中尿酸水平增加，由于其溶解度很低，尿酸会以 钠盐或钾盐的形式沉积于软组织、软骨、关节登出， 形成尿酸结石或关节炎，这种疾病称痛风症。
它们能竞争性地抑制核苷酸合成代谢的某些酶，
或以假乱真的干扰或阻断核苷酸的合成，进而抑
制核酸和蛋白质的生物合成。可作为抗肿瘤和抗 病毒的药物使用。
12.4.1 嘌呤类似物
6-巯基嘌呤， 6-巯基鸟嘌呤，8-氮杂鸟嘌呤等。
6-巯基嘌呤的结构与次黄嘌呤相似
次黄嘌呤 H(I)
6-巯基嘌呤 (6-MP)
第十二章
核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
目录
核苷酸的生物功能
① 核苷酸是核酸的基本结构单位。 ② 体内能量的利用形式（ATP、GTP等）
③ 参与代谢和生理调节(ATP变构抑制Cit合酶)
④ 参与辅酶的合成（NAD、NADP、FAD、FMN和CoA等）
⑤ 为生物合成提供活化的中间体 (如：UDPG、SAM等)
PPi = GMP
PRPP 鸟嘌呤(G)
PRPP
6-MP 腺嘌呤（A）
12.4.4 嘧啶类似物
嘧啶核苷酸的抗代谢物
5-氟尿嘧啶(5-FU)
胸腺嘧啶(T)
5-FU→FUTP，可以FUMP形式掺入到RNA分子中，但无 正常的功能。 5-FU→F-dUMP与TMP结构相似可抑制TMP合酶，使细胞 缺乏DNA合成所必须的dTTP，从而显示出抗癌力。
嘌呤核苷酸的从头合成：IMP的合成，AMP和GMP的合成。NMP可
转变成NTP。 嘧啶核苷酸的从头合成分为3个阶段：氨甲酰磷酸的生成、乳清酸的合
成、 UMP的合成。胞苷三磷酸CTP是从UTP反应生成。胸苷酸由脱
氧尿苷酸甲基化生成。 脱氧核苷酸的合成:一般在核苷二磷酸水平上迚行。
核苷酸的补救合成：主要是由碱基和PRPP生成核苷酸和PPi。
AMP ATP
R-5-P
（5-磷酸核糖）
（磷酸核糖焦磷酸，PRPP） PRPP合成酶 酰胺转移酶 谷氨酰胺+H2O 谷氨酸+PP （5´-磷酸核糖胺，PRA）
H2N-1-R-5´-P
在谷氨酰胺、甘氨酸、 一碳单位、二氧化碳及 天冬氨酸的逐步参与下
AMP IMP GMP
（1）IMP的合成过程
甘氨酸
N10— CHO —FH4
(3)尿嘧啶核苷酸的合成
2、胞苷三磷酸CTP的合成
尿苷酸激酶
UDP
二磷酸核苷激酶 ATP
ATP
ADP
ADP
UTP
CTP合成酶 谷氨酰胺 ATP 谷氨酸 ADP+Pi
12.2.5 脱氧核苷酸的合成
合成DNA需要脱氧核苷三磷酸为原料，在生物
体中它由核糖核苷酸还原生成。 在动物和高等植物体内，一般在核苷二磷酸水 平上迚行。
经这一步反应，嘌呤环骨架 的4,5,7,8,9位已经形成
谷氨酰胺
① 磷酸核糖酰胺转移酶 ② GAR合成酶 ③ 转甲酰基酶 ④ FGAM合成酶 ⑤ AIR合成酶
脱水环化
是嘌呤核苷酸 从头合成的 限速酶
提供嘌呤环N-1
提供嘌呤环C-6
天冬氨酸
提供嘌呤环C-2
脱水环化
N10— CHO— FH4
（2）AMP和GMP的合成 AMP和GMP的生成
6-巯基嘌呤抑制嘌呤核苷酸合成的机制
6-巯基嘌呤 6-巯基嘌呤 6MP
―
HGPRT活性
PRPP
―
抑制嘌呤核苷酸 的补救合成
6-巯基嘌呤核苷酸 6-MPMP
―
•
• R5P •
PRPP 合成酶
PRPP
酰胺 转移酶 ―
AMP
PRA
IMP 6-MPMP
GMP
―
与IMP有相同的抑制功能
12.4.2 氨基酸类似物
合成部位 合成原料
主要是肝细胞胞液 谷氨酰胺、CO2和天冬氨酸
• 嘧啶合成的元素来源
氨基甲 酰磷酸
天冬氨酸
谷氨酰胺+CO2
合成过程
生物体先利用小分子化合物合成嘧啶环，再与
核糖磷酸结合生成乳清酸核苷酸。
1. 尿嘧啶核苷酸UMP的合成分为3个阶段： (1)氨甲酰磷酸的生成 (2)乳清酸的合成 (3)尿嘧啶核苷酸的合成
AMP ADP ATP GMP GDP GTP
_
XMP
从 头 合 成 的 调 节
_ +
腺苷 琥珀酸
AMP
ADP GDP
ATP GTP
IMP
GTP
XMP ATP
+GMP
_
补救合成的调节
腺嘌呤 + PRPP
APRT
AMP + PPi
_
HGPRT
次黄嘌呤 + PRPP
IMP + PPi
_
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi
肝组织主要迚行 从头合成
补救合成途径 (salvage synthesis pathway) 主要来源于细胞内核酸的分解
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。
脑、骨髓等只能 迚行补救合成
12.2.2 嘌呤核苷酸的从头合成
•嘌呤碱合成的元素来源
碳酸氢盐或CO2 甘氨酸
天冬氨酸 甲酸盐 （一碳单位）
丙二酸单酰CoA
乙酰CoA
尿素
甲基丙二酸单酰CoA
琥珀酰CoA TAC
糖异生
TAC
12.2 核苷酸的生物合成
12.2.1 核苷酸生物合成概况
核苷酸生物合成途径：
从头合成途径 (de novo synthesis pathway)
指利用磷酸核糖、氨基酸、二氧化 碳及NH3等简单物质为原料，经过一系列 酶促反应，合成核苷酸的途径。
尿苷磷酸化酶
尿苷激酶
尿嘧啶核苷+Pi
UMP +ADP
12.3 核苷酸生物合成的调节
嘌呤核苷酸生物合成的调节 嘧啶核苷酸生物合成的调节
12.3.1 嘌呤核苷酸生物合成的调节
调节方式：反馈调节和交叉调节 _ _ _ + + 腺苷酸代
IMP
琥珀酸
R-5-P PRPP合成酶 酰胺转移酶 PRPP _PRA ATP
甲酸盐 （一碳单位）
谷氨酰胺 （酰胺基）
嘌呤核苷酸的结构
AMP GMP
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。
哺乳动物合成部位
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。
合成过程
次黄苷酸（IMP）的合成 AMP和GMP的生成 PP-1-R-5-P
核苷三磷酸的合成
生成的核苷酸不直接参加核酸的合成，而 是先转化成核苷三磷酸。
AMP
激酶
ADP ADP GDP ATP NDP ATP
激酶
ATP
ATP GMP
ADP
激酶
激酶
GTP
ATP
ADP
激酶
ADP
激酶
通式：NMP
ATP
NTP
ADP
ATP
ADP
12.2.3 嘧啶核苷酸的从头合成
嘧啶核苷酸的结构
重氮丝氨酸
谷氨酰胺
重氮丝氨酸等与谷氨酰胺结构类似，能抑制 核苷酸合成中有谷氨酰胺参与的反应，因而 可干扰IMP、GMP、CMP的从头合成。
12.4.3 叶酸类似物
氨甲蝶呤 （MTX） 氨蝶呤和氨甲蝶呤（MTX）都是叶酸类似物，能竞争 性抑制二氢叶酸还原酶，使叶酸不能还原为FH2和FH4。 嘌呤合成时，来自一碳单位的C-8，C-2得不到供 应，从而抑制嘌呤核苷酸合成。 嘧啶合成时，胸苷酸合酶催化dUMP转变成dTMP 时，FH4氧化成FH2，若FH2还原酶被抑制，则 抑制胸核苷酸合成。