第十章 核酸和核苷酸代谢3
第10章核酸的降解与核苷酸代谢ppt课件
N-甲酰氨基咪唑-4-羧酰胺核糖核苷酸
次黄嘌呤核苷 酸IMP
腺苷酸琥珀 酸合成酶
由IMP合成 AMP 和 GMP
腺苷酸琥珀酸
腺苷酸琥珀 酸裂合酶
延胡索酸
激酶
AMP
激酶
ADP
ATP ADP
ATP ADP
GMP
激酶
激酶
GDP
ATP ADP
ATP ADP
ATP GTP
• 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。
天冬氨酸
合成原料：谷氨酰胺、天冬氨酸、 CO2、磷酸核糖。
合成特点：用原料先合成嘧啶环，然 后再与磷酸核糖连接生成嘧啶核苷酸
•合成过程 （1） 尿嘧啶核苷酸的合成
谷氨酰胺 + HCO3-
氨基甲酰磷 酸合成酶II
2ATP 2ADP+Pi
谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸
氨基甲酰磷酸合成酶 I、II 的区别
3、嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
腺苷酸代 琥珀酸
NH3
IMP
GMP XMP
4、脱氧核糖核苷酸的生成
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+
NDP
dNDP
二磷酸核糖核苷
二磷酸脱氧核苷
还原型硫氧化 还原蛋白-(SH)2
氧化型硫氧 化还原蛋白
S
S
• 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
•从头合成的调节
调节方式：反馈调节和交叉调节
__
_
+
+
R-5-P PRPP合成酶
第十章 核酸酶促降解和核苷酸代谢详解
第二节 核苷酸的分解代谢
一、嘌呤核苷酸的降解 〈一〉部位：主要在肝、小肠、肾 〈二〉终产物：尿酸。
〈三〉特点：嘌呤环不被打破，产物不易溶于水。
腺嘌呤
H2O
腺嘌呤脱氨酶
鸟嘌呤
H2O
鸟嘌呤脱氨酶
NH3
次黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶
NH3
黄嘌呤
H2O+O2
H2O2
黄嘌呤
氧化酶
H2O+O2
（灵长类以外的哺乳动物） 尿酸氧化酶
子物质合成嘧啶核苷酸的过程。 (2)原料：Gln、CO2、Asp、R-5-P（合成
dTMP尚需一碳单位） (3)合成部位：肝为主，胞液。
（4） 大致 过程：
（5）合成特点： 〈1〉先合成嘧啶环，后与R-5-P结合。 〈2〉先合成UMP、再转化生成CTP、dTMP等
〈二〉补救合成
利用嘧啶、嘧啶核苷合成嘧啶核苷酸的 过程。
IMP → → →AMP﹑GMP
合成IMP：十一步反应
IMP转为AMP 和GMP
特点： 〈1〉在R-5-P分子上逐步合成嘌呤核苷酸， 而不是先单独合成嘌呤环再和R-5-P 结合。 〈2〉先合成IMP再转化生成AMP、GMP。
（二） 嘧啶核苷酸的全合成
1、从头合成途径 (1)概念：机体利用AA、CO2、R-5-P等小分
二、核苷酸的半合成
〈一〉嘌呤核苷酸的补救合成 1、定义——某些组织器官利用游离的碱基 或核苷为原料合成核苷酸的途径。 2、简单过程：
ÏÙ àÑ ßÊ + PRPP APRT AMP + PPi
´Î »Æ àÑ ßÊ +PRPPHGPRT IMP+PPi
Äñ àÑ ßÊ +PRPP HGPRT GMP+PPi
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）。
生物化学核酸与核苷酸代谢
生物化学核酸与核苷酸代谢核酸是生物体内重要的生物大分子之一，它在细胞中起着重要的功能。
核苷酸是核酸的基本组成单元，包括核苷和磷酸。
在生物体内，核酸通过一系列复杂的代谢途径参与了许多重要生物过程，如DNA和RNA的合成、信息传递和遗传改变等。
本文将对核酸与核苷酸的代谢过程进行详细介绍。
核酸的合成主要包括两个过程，即碱基合成功能的合成和核苷酸合成功能的合成。
在碱基合成功能的合成中，脱氨核苷酸（dNTP）被氨基酸转氨酶催化生成脱氨核苷酸（dNDP）和谷氨酸。
在核苷酸合成过程中，核苷酸被核苷酸合成酶催化，通过与降解核酸的反应途径相反的途径将核苷酸合成为核苷酸骨架。
核苷酸的合成主要发生在细胞核内。
在细胞质中生成的核苷酸会通过细胞核膜进行运输，然后通过核孔复合体进入细胞核。
核苷酸的合成过程非常复杂，涉及多个酶和辅酶的参与。
核苷酸代谢的主要途径包括核苷酸的降解、拆分和再利用。
核苷酸降解主要通过核苷酸酶催化，将核苷酸分解成核苷和磷酸。
然后，核苷被腺苷脱氨酶催化，去除氨基团形成脱氨核苷。
最后，脱氨核苷被核苷酸酶催化，分解成基础核糖和异黄嘌呤酸。
核苷酸代谢的拆分过程可以产生能量和分子间的信号分子。
其中，核苷酸降解产生的能量在生物体内的许多代谢过程中发挥重要作用。
核苷酸的再利用过程主要发生在细胞质中。
在这个过程中，核苷酸通过多个酶和辅酶的催化作用，被合成为新的核苷酸。
这个过程称为核苷酸逆转录。
核酸和核苷酸代谢的异常可能导致许多疾病的发生。
例如，核酸代谢疾病在新生儿中比较常见，表现为尿中有大量的核苷、核糖和核苷酸。
遗传性疾病X染色体连锁性核苷酸酶缺乏症是由于核苷酸酶缺乏引起的，会导致血清脱氨核苷水平升高。
碱基合成功能的异常或缺陷也会引发一些疾病，如DNA合成的紊乱可能导致DNA复制错误和突变。
总之，核酸和核苷酸在生物体内发挥着重要的生理和生化功能，包括DNA和RNA的合成、遗传修复、能量和信号传导等重要过程。
核酸与核苷酸的代谢过程非常复杂，涉及多个酶和辅酶的参与。
10 核酸结构、功能与核苷酸代谢
第一节 核酸的化学组成
第二节 DNA的结构与功能
第三节 RNA的结构与功能 第四节 核酸的理化性质 第五节 核苷酸的代谢
核酸的研究历程： 1868年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取“核素” 1944年 Avery等人证实DNA是遗传物质 1953年 Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构 1968年 Nirenberg发现遗传密码 1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 测序方法 1985年 Mullis发明PCR 技术 1990年 美国启动人类基因组计划(HGP) 2003年 美、英等国完成人类基因组计划
3、本质：双链间氢键的断裂。 4、DNA变性后的性质改变： 增色效应：DNA变性后对260nm 紫外光的吸收度增加的现象； 旋光性下降； 粘度降低； 生物学功能丧失或改变。
5、DNA热变性的解链曲线：如果在连续加热DNA的过程中以 温度对A260（absorbance，A，A260代表溶液在260nm处的 吸光率）值作图，所得的曲线称为解链曲线。 融解温度（melting temperature, Tm）：加热DNA溶液，使 DNA解链，对260nm紫外光的吸收度达到最大值一半时的温 度。Tm的高低与DNA分子中G+C的含量有关，G+C的含量越 高，则Tm越高。
先合成 IMP，消耗5个ATP(6个高能磷酸键)，再转变成 AMP 或GMP，又需要1个ATP。
嘌呤核苷酸从头合成的调节 调节方式：反馈调节和交叉调节
补救合成途径：利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简 单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程。
参与补救合成的酶：
核苷酸代谢
第十章核苷酸代谢1. 核苷酸的分解代谢1)核酸的降解：核酸+H2O+核酸酶→单核苷酸+核苷酸酶→核苷+PPi+核苷酶→戊糖+碱基（嘌呤/嘧啶） +核苷酸酸化酶→戊糖-1-磷酸+碱基※核苷水解酶不对脱氧核糖核苷生效。
2)限制性内切酶：3)嘌呤核苷酸的降解：代谢中间产物——黄嘌呤，终产物尿酸（彻底分解为CO2和NH3）。
嘌呤核苷酸→嘌呤核苷→①腺嘌呤（脱氨→次黄嘌呤+黄嘌呤氧化酶→黄嘌呤）②鸟嘌呤（脱氨→黄嘌呤）黄嘌呤+黄嘌呤氧化酶→尿酸肌肉中的嘌呤核苷酸循环生成氨；AMP+AMP脱氨酶→IMP，肌肉中的IMP→AMP，这一过程为嘌呤核苷酸循环。
4)嘧啶核苷酸的降解：分解成磷酸、核糖和嘧啶碱。
①胞嘧啶+胞嘧啶脱氢酶→尿嘧啶+二氢尿嘧啶脱氢酶（开环）→β-脲基丙酸→β-丙氨酸（脱氨参与有机代谢）+NH3+CO2+H2O②胸腺嘧啶+二氢尿嘧啶脱氢酶→二氢胸腺嘧啶+二氢嘧啶酶→β-脲基异丁酸→β-氨基异丁酸（监测放化疗程度）+NH3+CO2+H2O5)尿酸过高与痛风：尿酸在体内过量积累会导致痛风症，别嘌呤醇可治疗痛风，因与次黄嘌呤相似，可抑制黄嘌呤氧化酶从而抑制尿酸生成。
尿酸中体内彻底分解形成CO2和氨。
2. 核苷酸的合成代谢：分布广、功能强；从头合成：利用核糖磷酸、氨基酸CO2和NH3等简单的前提分子，经过酶促反应合成核苷酸。
补救合成：简单、省能，无需从头合成碱基；利用体内现有的核苷和碱基再循环。
嘌呤核苷酸合成前体：次黄嘌呤核苷酸（IMP/肌苷酸）+5-磷酸核糖（起始物）↓活化形式1)嘌呤核糖核苷酸的从头合成途径：主要调节方式——反馈调节；ATP+5-磷酸核糖+5-磷酸核糖焦磷酸合成酶（PRPP合成酶）→5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）腺嘌呤核苷酸AMP鸟嘌呤核苷酸GMPIMP+Asp+腺苷酸琥珀酸合成酶→腺苷酸琥珀酸+腺苷酸琥珀酸裂合酶→延胡索酸+AMPIMP+IMP脱氢酶→黄嘌呤核苷酸+鸟嘌呤核苷酸合成酶→GMP补救合成途径：脑、骨髓组织缺乏从头合成所需要的酶，依靠嘌呤碱或嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸。
核苷酸代谢
IMP
FAICAR AICAR
SAICAR
CAIR
AIR
FGAM
P
O CH2 O O- P P OH OH
限速步骤
PRPP
Gln Glu
P
O CH2 O
NH2 5-磷酸核糖胺 (5--PRA)
OH OH
第三阶段： 第三阶段：由IMP生成 生成AMP和GMP 生成 和
延胡索酸
腺苷酸代琥珀 酸裂解酶
竞争抑制
以假乱真
6-MP 的作用机制：
1，竞争抑制HGPRT，使PRPP分子中的 ，竞争抑制 分子中的R-5-P不能 ， 分子中的 不能 向嘌呤及次黄嘌呤转移，阻断嘌呤核苷酸的补救 向嘌呤及次黄嘌呤转移，阻断嘌呤核苷酸的补救 途径。 途径。 2，可在体内经核糖化生成6-MP核苷酸，抑制 ，可在体内经核糖化生成 核苷酸， 核苷酸 抑制IMP 转变为AMP及GMP的反应。 的反应。 转变为 及 的反应 3，反馈抑制PRPP酰胺转移酶而干扰磷酸核糖胺的 ，反馈抑制 酰胺转移酶而干扰磷酸核糖胺的 酰胺转移酶 从头合成。 形成，阻断从头合成 形成，阻断从头合成。
谷氨酰胺
G
N
N
R-5-P
AMP 和GMP 在激酶作用下， 经过两步 在激酶作用下， 磷酸化反应， 磷酸化反应， 进一步分别生成 ATP 和 GTP。 。 AMP
ATP
激酶
ADP
ATP
激酶
ATP
ADP
ADP
GAP
ATP
激酶
GDP
ATP
激酶
GTP
ADP
ADP
或经底物水平磷酸化
嘌呤核苷酸的合成要点
在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环； 在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环； PRPP是重要的中间代谢物， PRPP是重要的中间代谢物，它不仅参与嘌呤 是重要的中间代谢物 核苷酸的从头合成， 核苷酸的从头合成，而且参与嘧啶核苷酸的 从头合成及两类核苷酸的补救合成。 从头合成及两类核苷酸的补救合成。是5’-磷 酸核糖的活性供体； 酸核糖的活性供体； 的活性供体 关键酶为PRPP酰胺转移酶。 关键酶为PRPP酰胺转移酶。 PRPP酰胺转移酶
核苷酸代谢
第十章核苷酸代谢核苷酸是组成核酸的单位，此外尚具有其他功能。
与组成蛋白质的氨基酸不同，无论是核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸主要都是在体内利用一些简单原料从头合成的，所以本章的重点是介绍核苷酸的合成代谢。
核苷酸不是营养必需物质。
食物中的核酸多以核蛋白的形式存在，核蛋白经胃酸作用，分解成蛋白质和核酸（RNA和DNA）。
核酸经核酸酶、核苷酸酶及核苷酶的作用，可逐级水解成核苷酸、核苷、戊糖、磷酸和碱基。
这些产物均可被吸收，磷酸和戊糖可再被利用，碱基除小部分可再被利用外，大部分均可被分解而排出体外。
第一节嘌呤核苷酸的合成代谢体内嘌呤核苷酸的合成有两条途径。
第一，由简单的化合物合成嘌呤环的途径，称从头合成（de novo synthesis）途径。
第二，利用体内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，称为补救合成（或重新利用）（salvage pathway）途径。
肝细胞及多数细胞以从头合成为主，而脑组织和骨髓则以补救合成为主。
一、嘌呤核苷酸的从头合成（一）原料核素示踪实验证明嘌呤环是由一些简单化合物合成的，如图10-1所示，甘氨酸提供C-4、C-5及N-7；谷氨酰胺提供N-3、N-9; N10-甲酰四氢叶酸提供C-2, N5，N10-甲炔四氢叶酸提供C-8;CO2提供C-6。
磷酸戊糖则来自糖的磷酸戊糖旁路，当活化为5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）后, 可以接受碱基成为核苷酸。
其活化的反应式如下。
（二）过程合成的主要特点是在磷酸核糖的基础上把一些简单的原料逐步接上去而成嘌呤环。
而且首先合成的是次黄嘌呤核苷酸(IMP)，由后者再转变为腺嘌呤核苷酸(AMP)和鸟嘌呤核苷酸(GMP)。
如图10-2及图10-3所示。
1. IMP的合成嘌呤核苷酸的从头合成的起始或定向步骤是谷氨酰胺提供酰胺基取代5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）C-1的焦磷酸基，从而形成5-磷酸核糖胺（PRA），催化此反应的酶为谷氨酰胺磷酸核糖酰胺转移酶（glutamine phosphoribosyl amidotransferase）,此酶是一种别构酶，是调节嘌呤核苷酸合成的重要酶。
第十章-核酸的降解与核苷酸的代谢
2、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CO2为原料，首先合成嘌呤环再与 5-磷酸核糖结合而成
B．以一碳单位、CO2、NH3和5—磷酸核糖为原料直接合成 C．5—磷酸核糖为起始物，在酶的催化下与ATP作用生成PRPP， 再与氨基酸、CO2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
碱基
分解
合成
进入戊糖磷酸途径 或重新合成核酸
一、嘌呤碱的分解代谢
AMP
GMP
（一）嘌呤碱的分解过程 1、代谢场所
•代谢场所：肝脏、小肠及肾脏 •生物体内嘌呤的分解可分别在碱基、核苷、核苷 酸水平上进行，进行的反应有脱氨、氧化等。
2、代谢过程
1） 在碱基水平上
嘌 呤 的 分 解
2）在核苷酸水平上
FH4
NADPH+H+
UTP
CTP合成酶 丝氨酸
NADP
谷 AT氨P酰胺胸胸前前““谷 A一D氨P一酸+滩Pi滩屎屎” N”ADP
dUDP
H2O
O
O
Pi
dUMP的C5甲基化而来
HN
thymidylate synthase
HN
CH3
NH3
H2O
dCMP
ON dR 5'
dUMdPUMdP
P N5,A尿NT胸苷P10苷酸-激C酸酶HA合D2成P-F酶HUD4P
O
二磷酸核苷激酶
N
AFTPH2
dR 5' P
ADP
N5,N10-CH2-FHF4Hr2e还d原uF酶cHFtHa22NsAeDPH+H+NA+DHP+H dTMP
核酸的降解与核苷酸的代谢
第十章 核酸的降解与核苷酸的代谢学习要求：通过本章学习，熟悉核酸的降解过程，掌握核酸酶的分类及其作用方式；了解核苷酸分解过程及不同生物嘌呤核苷酸分解代谢的区别；了解核苷酸从头合成途径的过程，掌握合成原料及嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸的合成特点，重点掌握核苷酸合成途径的调节，熟悉补救合成途径的过程和意义；熟悉核苷酸代谢与氨基酸代谢及糖代谢的相互关系；了解核苷酸代谢的有关理论对医药及生产实践的指导意义。
动物、植物和微生物都能合成各种核苷酸，因此核苷酸与氨基酸不同，不属于营养必需物质。
细胞内存在多种游离的核苷酸，它们具有多种重要的生理作用：①作为合成核酸的原料。
②ATP 在生物体内能量的贮存和利用中处于中心地位，是最重要的高能化合物。
此外，GTP 在能量利用方面也有一定作用。
③参与代谢和代谢调节。
某些核苷酸或其衍生物是重要的信息物质，如 cAMP 是多种激素作用的第二信使；cGMP 也与代谢调节有关。
④组成辅酶。
腺苷酸是辅酶Ⅰ、辅酶Ⅱ、辅酶A 和FAD 四种辅酶的组成成分。
⑤活化中间代谢物。
UTP 和CTP 可使代谢物NDP （核苷二磷酸）化，成为活性代谢物直接用作合成原料，如UDP-葡萄糖称为“活性葡萄糖”，是合成糖原、糖蛋白的活性原料；CDP-甘油二酯是合成磷脂的活性原料。
ATP 使蛋氨酸腺苷化生成的S-腺苷蛋氨酸（SAM ）作为甲基的直接供体，是合成肾上腺素、肌酸等物质的活性原料。
第一节 核酸的酶促降解一、核酸的降解生物组织中的核酸往往以核蛋白的形式存在，动物和异养型微生物可分泌消化酶类分解食物或体外的核蛋白和核酸。
核蛋白可分解成核酸与蛋白质，核酸由各种水解酶催化逐步水解，生成核苷酸、核苷、戊糖和碱基等，这些水解产物均可被吸收，但动物体较少利用这些外源性物质作为核酸合成的原料，进入小肠粘膜细胞的核苷酸、核苷绝大部分进一步被分解。
植物一般不能消化体外的有机物。
所有生物细胞都含有核酸代谢的酶类，能分解细胞内的各种核酸促进其更新。
《生物化学与分子生物学》第十章 核苷酸代谢教案
一、教学目的与要求：1、掌握嘌呤核苷酸合成的两种途径—从头合成途径及补救合成途径的原料、主要步骤及特点。
嘌呤核苷酸的分解代谢的终产物。
嘧啶核苷酸合成的两种途径—从头合成途径及补救合成途径的原料、主要步骤及特点。
嘧啶核苷酸的分解代谢的终产物。
脱氧核苷酸的生成。
2、熟悉核苷酸的多种生物功能。
嘌呤核苷酸的抗代谢物及其抗肿瘤作用的生化机理。
嘧啶核苷酸的抗代谢物及其抗肿瘤作用的生化机理。
3、了解食物中核酸的消化吸收。
尿酸以及痛风症与血中尿酸含量的关系。
二、教学重点，难点：教学重点：嘌呤核苷酸、嘧啶核苷酸从头合成的原料及关键步骤、关键酶，嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的从头合成代谢调节机制。
核苷酸合成代谢过程中的一些抗代谢物，以及它们的作用机理。
教学难点：嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的从头合成代谢调节机制。
核苷酸合成代谢过程中的一些抗代谢物，以及它们的作用机理。
三、教学方法设计：课程名称生物化学与分子生物学授课地点黄金校区教学楼选用教材“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材《生物化学与分子生物学》（第八版）（人民卫生出版社，查锡良、药立波主编）授课章节课题第十章核苷酸代谢第一节嘌呤核苷酸的合成与分解代谢第二节嘧啶核苷酸的合成与分解代谢（共4学时）1、结合第二章核酸的结构和功能来导入本章内容。
结合核酸是生命活动中的生物信息大分子的特点来分析核苷酸代谢特点。
2、联系临床有关实例、结合实际进行教学、激发学生的学习兴趣。
3、突出重点、讲透难点、抓住关键、做到深入浅出、通俗易懂。
4、通过多种方式加强与学生的交流。
可适当提问充分调动学生的积极性。
四、教具和教学手段：教具：电脑、投影仪、话筒、粉笔、教鞭、多媒体课件。
教学手段：充分利用现代化教学手段与方法、制作好多媒体课件、做到图文并茂，语言表达，适当板书与多媒体教学相结合。
五、教学过程与板书设计：（一）组织教学：结合核酸的特点、进一步学习嘌呤、嘧啶核苷酸的代谢特点并适当例举临床实例、以激发学生的兴趣。
核苷酸的抗代谢物.
3、叶酸类似物
如氨蝶呤、甲氨蝶呤，可竞争性抑制二氢叶酸 还原酶的活性，阻断四氢叶酸的合成，使分子中 来自一碳单位的C2和C8均得不到供应，以抑制嘌 呤核苷酸的合成。
二、嘧啶核苷酸的抗代谢物
• 嘧啶类似物：5-FU
胸腺嘧啶(T)
阿糖胞苷能抑制CDP还原成dCDP，影响DNA的合成。
案例分析
• 案例：在一项题为“5-氟尿嘧啶（5-FU）缓释微粒植入在 预防肝癌切除术后复发生物作用”研究中，研究人员将300 例肝癌患者随机分为两组：植入组和对照组。植入组在肝 癌切除术中将缓释5-FU微粒600mg植入肝创面，全部患者术 后均行定期随访。结果：植入组术后2、3年肿瘤复发率分 别为14.0%和23.3%，对照组为23.3%和34.7%（P<0.05）；植 入组术后4、5年肿瘤复发率为32.0%和43.3%，对照组为 47.3%和59.3%（P<0.01），两者比较有统计学意义。 • 分析：正是由于5-FU的抗肿瘤作用，5-FU缓释微粒的植入能 有效地降低肝癌切除术后的局部复发率，提高手术治疗效果 ，并延长肝癌患者的生存期。
5-氟尿嘧啶(5-FU)
•活性形式：一磷酸脱氧核糖氟尿嘧啶核苷（FdUMP）和三磷酸氟尿嘧 啶核苷（FUTP）； •FdUMP与dUMP结构相似，能抑制胸苷酸合成酶的活性，以抑制dTMP 的合成； •FUTP可以FUMP的形式参入到RNA分子中，破坏RNA的结构和功能。
•某些改变了核糖结构的核苷类似物
第十章 核苷酸代谢
第三节 核苷酸的抗代谢物
核苷酸的抗代谢物
•是一些核苷酸合成代谢的底物或辅酶的类似物； •以竞争性抑制或“以假乱真”的方式干扰核苷 酸的合成； •可作为抗肿瘤、抗病毒的药物。
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➢ 骨髓、脑等组织中缺乏有关合成酶，不能按上述 “从头合成”途径合成嘌呤核苷酸，必须依靠肝脏 转运来的嘌呤和磷酸核糖合成核苷酸称为补救合成。
1. 补救合成途径的酶类
➢ 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(hypoxanthineguanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) ➢ 腺苷激酶(adenosine kinase)
次黄嘌呤核苷酸 （IMP）
IMP的合成要点：
• 在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环； • PRPP是重要的中间代谢物，是5-磷酸核
糖的活性供体； • 磷酸核糖酰胺转移酶为关键酶；
• 5-磷酸核糖+CO2+2甲酰-四氢叶酸 +2Gln+Gly+ Asp+6ATP → IMP+2四氢叶酸 +2Glu +延胡索酸+5ADP+ 1AMP+4Pi+2PPi
补救合成。因此对于这些组织，补救合成具有 重要的意义。如Lesch-Nyhan综合征（自毁容 貌综合征，缺失HGPRT）。
(三) 嘌呤核苷酸相互转换
AMP H2O
NADPH + H+ GMP
腺苷酸脱氨酶 NH3 NHN3 AD鸟P苷+ 酸还原酶
AMPS
IMP
XMP
通过相互转变，以保持彼此平衡。
三、嘧啶核苷酸的合成
裂解酶 延胡索酸
O
C H2N
C
N
N10-甲酰 FH4
K+
FH4
CH
H2N C N
转甲酰基酶
R -5'- P
5-氨基咪唑-4-甲酰 胺核苷酸（AICAR）
O
C
H2N
C
N
H
CH
OC N
C
N
H
R -5'-P
5-甲酰胺基咪唑4-甲酰胺核苷酸
（FAICAR）
H2O
环水解酶
O
HN C C N
CH
HC
C
N
N
R -5'-P
嘧啶核苷酸的结构
◆ 嘧啶核苷酸的合成途径
1. 从头合成途径 2 . 补救合成途径
(一) 嘧啶核苷酸的从头合成途径
•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。
•合成部位 主要是肝细胞胞液
嘧啶核苷酸合成的原料
核苷酸
R-5-P
嘌呤合成的原料
Asp 一碳单位
CO2
Gly
C N 1 6 5C
C2 3 4C N
N
7 8C
9 N
一碳单位
Gln
同位素示踪实验证明，甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺和 “一碳基团”是动物体内合成嘌呤环的原料。
(一) 嘌呤核苷酸的从头合成途径
•定义 嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷
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 嘌呤核苷酸的途径。
第三节 核苷酸的生物合成
一、5-磷酸核糖焦磷酸的生成
磷酸戊糖途径中 的6-磷酸葡萄糖
降解
在专一的磷 酸激酶催化 下反应，需
要ATP
又称5-磷酸核 糖焦磷酸
二、嘌呤核苷酸的合成
1. 从头合成途径（肝、胸腺）
R-5-P
aa “-C” CO2 （一系列酶促反应）
核苷酸
2 . 补救合成途径（脑、骨髓）
嘌呤碱 + PRPP
2. 补救合成途径
腺嘌呤 + PRPP APRT AMP + PPi
次黄嘌呤 + PRPP HGPRT IMP + PPi
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi
ห้องสมุดไป่ตู้
腺嘌呤核苷
腺苷激酶
AMP
ATP
ADP
3. 补救合成途径的意义
• 补救合成节省从头合成时的能量和原料。 • 体内某些组织器官（如脑、骨髓等）只能进行
•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。
过程
1. IMP的合成 2. AMP和GMP的生成
PP-1-R-5-P
AMP ATP
R-5-P
（磷酸核糖焦磷酸） PRPP合成酶 （5-磷酸核糖）
谷氨酰胺
磷酸核糖 酰胺转移酶 谷氨酸
H2N-1-R-5´-P
氨基甲 酰磷酸
Gln CO2
C N 3 4 5C
C 2 1 6C N
Asp
同位素示踪试验证明，氨基甲酰磷酸与天冬氨 酸是合成嘧啶碱的原料。
•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。
O
FH4
H H
HH
OH OH
转甲酰基酶
1-氨基-5'-磷酸核苷 （5-磷酸核糖胺，PRA）
甘氨酰胺核苷酸 （GAR）
H
H2C
N CH
C O
O NH R -5'- P
甲酰甘氨酰胺 核苷酸（FGAR）
谷氨酰胺 ATP
COOH O
O
谷氨酸
Mg2+
5H--CCC氨 甲HO2基 酰 ONHHH咪 胺2NC唑 核-苷 CC4-酸（RNN（-NC5S-'HA琥 -IHPC珀 2OA酸 RA）合 T）P成 天 ,M酶 g冬2+氨H酸 5酸O-H氨 核2NC基 苷CC酸 咪唑 （RNNC--A4C5I-'H-羧 RP）羧化CHO酶核225N-苷H氨酸 CC基（咪 RNNA-唑 IC5R'H） - PH2AOIART合P,成Mg酶核2甲 +H苷NH酰2酸CC甘（氨RNHNFH-脒 G5AO'CM-H） P
（5´-磷酸核糖胺）
IMP
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 A与M下P
GMP
磷酸核糖酰胺转移酶是IMP合成的关键酶
1. IMP的合成
P O CH2 O
NH2
H H
HH
OH OH
NH2
H2C OC
甘氨酸
OH
P
GAR合成酶
Mg2+
ATP
ADP+Pi
NH2 H2C OC
O CH2 HN N10-甲酰基 FH4
ATP
_
_
IMP
腺苷酸代 琥珀酸
AMP
ADP
ATP
XMP GMP GDP GTP
_
腺苷酸代
AMP
IMP GTP琥珀酸 + +
XMP _ATP GMP
ADP GDP
ATP
GTP
主要是反馈调节
调节的意义：
① 即满足机体需要，又不至于浪费；
② 维持ATP与GTP浓度的平衡。
(二) 嘌呤核苷酸的补救合成途径
2. AMP和GMP的生成
(黄嘌呤核苷酸)
①腺苷酸代琥珀酸合成酶 ③IMP脱氢酶 ②腺苷酸代琥珀酸裂合酶 ④GMP合成酶
3. ATP和GTP的生成
AMP
激酶
ADP
激酶
ATP
ATP
ADP
ATP
ADP
GMP
激酶
GDP
激酶
GTP
ATP
ADP
ATP
ADP
4. 从头合成途径的调控
__
+
+
R-5-P PRPP合成酶PRPP酰胺转移_酶PRA