第二十二章 核苷酸代谢-讲义
核苷酸的代谢医学课件
对于嘌呤核苷酸代谢紊乱的患者， 应采用低嘌呤饮食，限制高嘌呤食 物的摄入，如动物内脏、海鲜等。
药物治疗
对于高尿酸血症和痛风患者，可以 使用抑制尿酸合成的药物，如别嘌 呤醇、丙磺舒等。
酶抑制治疗
对于嘌呤核苷酸分解代谢紊乱的患 者，可以使用酶抑制药物，如环孢 素、他克莫司等。
细胞移植治疗
对于嘌呤核苷酸合成途径受阻的患 者，可以考虑进行造血干细胞移植 治疗。
核苷酸代谢在医学中有重要的应用价值，如治疗疾病 和进行生物医学研究。
核苷酸代谢是生物体内一个重要的生化过程，包括合 成和降解两个主要途径。
核苷酸代谢物和相关酶在代谢调控中具有重要作用， 可以影响细胞生长、分化、凋亡等生物学过程。
下一步研究方向
深入研究核苷酸代谢及相关酶的分子机制和调节 作用，探讨其在医学中的应用价值。
背景
核苷酸是核酸的基本组成单位，而核酸是生命活动中至关重 要的物质之一。核苷酸代谢是生物体内维持生命活动所必需 的基本过程之一，涉及到许多医学领域，如遗传学、分子生 物学、肿瘤学、药物学等。
核苷酸代谢在医学中的重要性
遗传性疾病
许多遗传性疾病是由于核苷酸代谢中的基因突变 或缺陷所引起的，如嘌呤、嘧啶代谢障碍等。
THANKS
嘌呤核苷酸合成是细胞生存和增殖的基本条件，如果合成减少，会导致细胞生长和代谢异常。
嘌呤核苷酸分解代谢紊乱
由于嘌呤核苷酸分解代谢紊乱，会产生过多的尿酸，引起高尿酸血症和痛风等疾病。
嘌呤核苷酸合成途径受阻
由于嘌呤核苷酸合成途径受阻，会导致细胞内DNA和RNA合成受阻，影响细胞的正常分裂和增殖。
核苷酸代谢紊乱的医学治疗
03
核苷酸代谢与医学
核苷酸代谢与能量代谢
精品医学课件-核苷酸代谢
概述 一、核苷酸的生理功能：
1）能量代谢关键物质 2）作为生物合成过程中活性代谢物质的
转运体 3）辅酶结构的组成部分 4）代谢信号调节分子 5）ATP的共价修饰改变很多酶的活性
二、核酸降解 来源：胞内mRNA、DNA的修复 、
细胞死亡、饮食摄入。 降解过程： 1．内切核酸酶 2．非特异性外切核酸酶 3．核苷酸酶 4．核苷可以被吸收或者通过两种方式继
糖转移酶（HGPRT）的活性，阻滞 IMP与GMP的补救.
3. 谷氨酰胺类似物：
竞争性抑制干扰嘌呤从头合成过程中谷 氨酰胺参与的反应过程。
二．嘧啶核苷酸的合成 概况：
1. 前体物是氨基甲酰磷酸与天冬氨 酸
2. 首先进行嘧啶环的合成，然后再 进行磷酸核糖部分的转移生成嘧 啶核苷酸。
3. 嘧啶合成路径不进行分支 4. 三磷酸尿苷（UTP）是嘧 啶从头
图 9-11
（二）嘧啶核苷酸从头合成的调节
1．氨基甲酰磷酸合成酶II：UTP、嘌呤核苷 酸负反馈调节，PRPP提高此酶的活性。 2．天冬氨酸氨基甲酰基转移酶：CTP负反馈 抑制，ATP激活。 3. PRPP合成酶催化生成的PRPP是合成嘌呤与 嘧啶核苷酸共同的前体物质。嘌呤核苷酸与 嘧啶核苷酸反馈抑制磷酸核糖焦磷酸合成酶 的活性
10）N10甲酰四氢叶酸供甲酰基成第2位碳原子 产物：5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸
11）5-甲酰氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸 脱水环化生成次黄嘌呤核苷酸（IMP）
注释： ●1与2步反应的过程受多种因素的调
节。 ●磷酸核糖焦磷酸合成酶的缺陷与嘌
呤代谢异常相关 ● 磷酸核糖酰胺转移酶催化的反应是
从头合成途径关键步骤。
2. 次黄嘌呤类似物
6-巯基嘌呤（6-mercaptopurine, 6MP） 6-巯基鸟嘌呤(6-thioguanine) Байду номын сангаас-氮杂鸟嘌呤 (8-azaguanine)
核苷酸代谢
核苷酸代谢
核苷酸代谢是生物体内一系列生化反应的过程，用于合成和分解核苷酸分子，包括腺嘌呤核苷酸和胞嘌呤核苷酸。
这些核苷酸是DNA 和RNA 的构建单元，同时还在细胞内参与能量转化和信号传递等生物过程。
核苷酸代谢在维持细胞生存和功能中起着重要作用。
核苷酸代谢包括以下主要过程：
1.核苷酸合成：细胞需要合成新的核苷酸来满足DNA 和RNA
的合成需求。
这包括腺嘌呤核苷酸和胞嘌呤核苷酸的合成。
合成的过程需要多个中间产物，如核糖核苷酸、二磷酸核糖核苷酸等。
2.核苷酸降解：细胞需要分解核苷酸来回收核苷酸单体或能量。
核苷酸降解包括核苷酸的酶解和分解成较小的分子，如核苷、碱基、糖和磷酸。
3.核苷酸储存：一些细胞会储存核苷酸以供以后使用，以应对细
胞周期或环境变化。
4.调控：核苷酸代谢受到多种调控机制的调节，包括反馈抑制、
激活、废物排除和信号传递。
这有助于维持核苷酸浓度在细胞内的平衡。
核苷酸代谢与细胞的生长、分裂、DNA 修复、RNA 合成以及能量代谢等过程密切相关。
失调的核苷酸代谢可能会导致遗传疾病，如类风湿性关节炎、DNA损伤修复缺陷疾病、免疫系统疾病等。
因此，核苷酸代谢的研究对于理解生物体内的基本生物学过程和开发相关药
物非常重要。
核苷酸代谢
天冬氨酸
氨甲酰磷酸
1、嘧啶核苷酸合成特点
其合成与嘌呤核苷酸的合成不同，先由 氨甲酰磷酸与天冬氨酸形成嘧啶环，再与 核糖磷酸（PRPP）结合形成 UMP，其 关键的中间产物是乳清酸。胞苷酸则由尿 苷酸在三磷酸的水平上转变而来。
胞苷酸的生物合成：
尿苷酸激酶
尿苷二磷酸激酶
UMP
UDP
UTP
ATP ADP
核苷酸代谢
〔目的要求〕
核酸的酶促降解 核苷酸的分解 嘌呤核苷酸的从头合成 嘧啶核苷酸的从头合成 脱氧核苷酸的合成 脱氧胸苷酸的合成 核苷酸合成的补救途径
[目的要求]
1. 了解核酸的降解过程以及降解的酶类。 2. 掌握各种动物体嘌呤碱分解的终产物；了解
嘧啶碱的分解途径。 3. 了解核苷酸的从头合成途径及补救合成途径；
了解嘌呤环与嘧啶环上各原子来源。 4. 了解脱氧核苷酸的合成途径。 5. 了解核苷酸合成中的拮抗物对核苷酸合成的
抑制机理。
核酸的分解过程：
核酸
核酸酶（磷酸二酯酶）
核苷酸
核苷酸酶（磷酸单酯酶）
核苷
核苷磷酸化酶
磷酸
嘌呤或嘧啶
戊糖-1-磷酸
某些核酸外切酶对RNA、DNA 均有作用：
牛脾磷酸二酯酶 产生3-核苷酸
嘌呤的各个原子是在PRPP（5-磷酸核糖-1-焦 磷酸）的C1上逐渐加上去的。由Asp、Gln、 Gly、甲酸、CO2 提供N和C ，合成时先形成右 环，再形成左环。
四氢叶酸（FH4）是一碳单位的载体
IMP的合成过程
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
（CATR）
IMP生成总反应过程
AMP和GMP的生成
高中生物核苷酸代谢精品PPT课件
从头合成
ATP
（CO2/NH3/AA/戊糖）
核苷酸Βιβλιοθήκη 半合成（补救合成）分解的现成嘌呤、嘧啶
dNDP
二. 嘌呤核苷酸的合成
(一). 嘌呤环各原子的来源
CO2 甘氨酸
Asp 一碳单位
6
N
15
7
8C
24
3
9
N
一碳单位
N5,N10-次甲基四氢叶酸 Gln
(二).嘌呤核苷酸的合成
1.从头合成 (脑,骨髓缺乏有关的酶)
起始物：5‘-磷酸核糖-1-焦磷酸(pRpp) 在起始物上合成嘌呤环（10步）
终产物：次黄嘌呤核苷酸（IMP）
2.补救途径
HGPRT
次黄嘌呤 + PRPP
IMP + PPi
腺嘌呤/鸟嘌呤 + PRPP
AMP/GMP + PPi
腺嘌呤/鸟嘌呤 + 1-P-核糖
A/G
AMP/GMP
Pi
基因缺陷导致HGPRT缺失而表现为Lesch-Nyhan综合症（自毁容貌综合症）
Lesch-Nyhan综合症
三. 嘧啶核苷酸的合成
(一). 嘧啶环各原子的来源 Gln
CO2
Asp
(二). 嘧啶核苷酸的合成
1.从头合成 起始物：以CO2，Glu等为原料直接合成嘧啶环（4步） 终产物：乳清酸
乳清酸 + PRPP 乳清酸核苷酸（OMP）
2.补救途径
尿嘧啶 + PRPP
UMP + PPi
核苷酸代谢
•核苷酸的分解代谢 •核苷酸的生物合成
第一节、核苷酸的分解代谢
不同动物嘌呤碱的分解的终产物
动物类型
《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。
核苷酸代谢教学大纲
核苷酸代谢教学大纲核苷酸代谢教学大纲核苷酸代谢是生物体内重要的生化过程之一，涉及到DNA和RNA的合成与降解，以及能量转化的过程。
本文将从核苷酸的结构、功能、合成与降解等方面进行论述，以期为核苷酸代谢的教学提供一定的指导。
一、核苷酸的结构与功能核苷酸是由碱基、糖和磷酸基团组成的化合物，具有多种重要的生物学功能。
其中，碱基可以分为嘌呤和嘧啶两类，嘌呤包括腺嘌呤和鸟嘌呤，嘧啶包括胸腺嘧啶和尿嘧啶。
核苷酸在生物体内起着编码、传递遗传信息、能量转化等重要的功能。
二、核苷酸的合成核苷酸的合成主要包括两个方面：脱氧核苷酸合成和核糖核苷酸合成。
脱氧核苷酸合成是指在DNA合成过程中，通过核苷酸的合成来构建DNA链。
核糖核苷酸合成则是指在RNA合成过程中，通过核苷酸的合成来构建RNA链。
核苷酸的合成过程需要多个酶的参与，其中包括核苷酸合成酶、核苷酸转化酶等。
三、核苷酸的降解核苷酸的降解是指将核苷酸分解为碱基、糖和磷酸基团等组成部分的过程。
核苷酸的降解主要通过核苷酸酶和核苷酸水解酶等酶的作用来完成。
核苷酸的降解产物可以被再利用，如嘌呤核苷酸降解产生的尿酸可以进一步转化为氨基酸和二氧化碳。
四、核苷酸代谢与疾病核苷酸代谢紊乱与多种疾病的发生和发展密切相关。
例如，嘌呤代谢异常会导致痛风等疾病的发生；核苷酸代谢异常还与一些遗传性疾病如Lesch-Nyhan综合征等相关。
研究核苷酸代谢与疾病之间的关系，对于疾病的预防、诊断和治疗具有重要意义。
五、核苷酸代谢的调控核苷酸代谢的调控是维持生物体内核苷酸平衡的重要机制。
核苷酸代谢的调控主要通过酶的活性调控、基因表达调控、底物浓度调控等方式来实现。
此外，一些药物也可以通过调节核苷酸代谢来达到治疗的效果。
六、核苷酸代谢的教学核苷酸代谢的教学应注重理论与实践相结合，加强实验操作的训练。
教学内容可以包括核苷酸的结构与功能、核苷酸的合成与降解、核苷酸与疾病的关系等。
通过案例分析、实验操作等方式，提高学生对核苷酸代谢的理解和应用能力。
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第二十二章核酸降解和核苷酸代谢
目的和要求：了解核酸降解过程；掌握嘌呤碱和嘧啶碱基降解过程；掌握核苷酸、脱氧核糖核苷酸合成与调节。
一. 核酸的解聚和核苷酸的降解
⒈核酸降解酶种类
核酸外切酶：催化核酸从3’端或5’端解聚，形成5’-核苷酸和3’-核苷酸
核酸内切酶：水解核酸分子内的磷酸二酯键
限制性内切酶：专一识别并水解外源双链DNA上特定位点的核酸内切酶
⒉核苷酸降解酶
磷酸单酯酶或核苷酸酶：核苷酸水解为核苷和磷酸；核苷磷酸化酶：水解核苷为碱基和戊糖-1-磷酸；
核苷水解酶：水解核苷为碱基和戊糖,植物和微生物
⒊内源核酸的降解，外源核酸的降解
二. 碱基降解
㈠. 嘌呤碱的分解
⒈脱氨：动物组织腺嘌呤脱氨酶含量极少，腺嘌呤核苷脱氨酶和腺嘌呤核苷酸脱氨酶的活性高，腺嘌
呤的脱氨可在其核苷和核苷酸水平上进行。
⒉转变为尿酸
痛风：嘌呤代谢障碍有关,正常血液2-6g/100ml,大于8mg/100ml,尿酸钾盐或钠盐沉积于软组织、软骨及关节等处,形成尿酸结石及关节炎,沉积于肾脏为肾结石,基本特征为高尿酸血症
引起血尿酸升高的原因：疾病引起体内嘌呤类物质大量分解；肾脏疾病使尿酸排出受阻；长期摄入富含核酸的食物,甜面包,肝,酵母,沙丁鱼等
治疗药物：别嘌呤醇
⒊尿酸降解途径因物种存在差异
灵长类,鸟类,爬行类动物尿酸；哺乳类(除灵长类),腹足类尿囊素；硬骨鱼尿囊酸；大多数鱼类,两栖类尿素；甲壳类,咸水瓣鳃类氨；植物多种产物。
㈡. 嘧啶碱
尿嘧啶被二氢尿嘧啶脱氢酶还原生成二氢尿嘧啶，再被二氢嘧啶酶水解生成β-脲基丙酸，进一步被脲基丙酸酶分解生成氨、二氧化碳和丙氨酸。
胸腺嘧啶被二氢尿嘧啶脱氢酶还原生成二氢胸腺嘧啶，再被二氢嘧啶酶分解生成β-脲基异丁酸，进一步被脲基丙酸酶分解生成氨、二氧化碳和β-丙氨酸。
三. 核苷酸的生物合成
㈠. 嘌呤核糖核苷酸的合成
5-磷酸核糖焦磷酸开始逐步合成次黄嘌呤核苷酸转变为腺嘌呤核糖核苷酸和鸟嘌呤核糖核苷酸
1. 次黄嘌呤核苷酸合成
第一阶段:5-氨基咪唑核苷酸的合成；第二阶段:形成次黄嘌呤核苷酸
2. 腺嘌呤和鸟嘌呤核糖核苷酸的合成
3. 嘌呤碱和核苷合成核糖核苷酸
生物体内除以简单前体物质“从头合成”核苷酸外，可由碱基和核苷合成核苷酸，“补救途径”。
主要的补救途径：嘌呤碱与5-磷酸核糖焦磷酸在磷酸核糖转移酶催化作用下形成嘌呤核苷酸；腺嘌呤+5-磷酸核糖焦磷酸腺嘌呤核苷酸+PPi；次黄嘌呤+5-磷酸核糖焦磷酸次黄嘌呤核苷酸+PPi；鸟嘌呤+5-磷酸核糖焦磷酸鸟嘌呤核苷酸+PPi。
人类该途径具重要的作用，大脑中腺嘌呤和次黄嘌呤核苷酸合成主要依赖该途径
⒋嘌呤核糖核苷酸生物合成的调节
AMP，GMP，IMP反馈抑制磷酸核糖焦磷酸转酰氨酶活性；AMP，GMP分别反馈抑制从IMP开始的分支部位的酶
㈡. 嘧啶核糖核苷酸的合成
⒈尿嘧啶核糖核苷酸的生物合成
氨甲酰磷酸的形成：细胞溶胶内，氨甲酰磷酸合成酶，Gln+2ATP+HCO3→氨甲酰磷酸+2ADP+Pi+Glu 氨甲酰磷酸由天冬氨酸转氨甲酰酶催化生成氨甲酰天冬氨酸，二氢乳清酸酶催化氨甲酰天冬氨酸生成二氢乳清酸，二氢乳清酸脱氢酶催化二氢乳清酸生成乳清酸，乳清酸焦磷酸化酶催化乳清酸生成乳清苷酸，乳清苷酸脱氢酶催化生成尿嘧啶核苷酸。
⒉胞嘧啶核糖核苷酸的合成
尿嘧啶核苷酸转变为胞嘧啶核苷酸在尿嘧啶核苷三磷酸水平上进行。
尿嘧啶核苷酸被尿嘧啶核苷酸激酶催化生成尿嘧啶核苷二磷酸，尿嘧啶核苷二磷酸激酶催化尿嘧啶核苷二磷酸生成尿嘧啶核苷三磷酸，胞嘧啶核苷三磷酸合成酶催化生成尿嘧啶核苷三磷酸。
细菌直接利用氨合成胞嘧啶核苷三磷酸
⒊嘧啶碱和核苷合成核糖核苷酸
生物体利用外源或分解代谢中产生的嘧啶碱，核苷或嘧啶核苷合成嘧啶核苷酸
尿嘧啶核苷酸：
UMP磷酸核糖转移酶催化生成尿嘧啶核苷酸，U+5-磷酸核糖焦磷酸→尿嘧啶核苷酸+PPi
尿苷磷酸化酶和尿苷激酶催化形成尿嘧啶核苷酸，U+1-磷酸核糖→尿嘧啶核苷+Pi，尿嘧啶核苷+ATP →尿嘧啶核苷酸+ADP
胞嘧啶核苷酸：胞嘧啶核苷+ATP→胞嘧啶核苷酸+ADP
⒋嘧啶核糖核苷酸合成的调节
反馈抑制：氨甲酰磷酸合成酶；天冬氨酸转氨甲酰酶；CTP合酶
㈢、脱氧核糖核苷酸的合成
⒈核糖核苷酸还原
核糖核苷酸还原酶：I：大肠杆菌，双核铁中心；II：微生物，5-脱氧腺苷钴胺酸；III：厌氧环境，铁硫聚簇，核苷三磷酸为底物；IV：某些微生物，双核锰中心
⒉胸腺嘧啶脱氧核苷酸合成
⒊利用已有碱基和戊糖合成
碱基与脱氧核糖-1-磷酸经核苷磷酸化酶催化合成脱氧核糖核苷；碱基间互换合成新的脱氧核苷脱氧核糖核苷经特异脱氧核糖核苷激酶催化合成脱氧核糖核苷酸。