核苷酸的合成、分解
核苷酸代谢—核苷酸的合成代谢(生物化学课件)
项目一 、二 核苷酸的合成与分解代谢 3、从头合成过程
（ 1 ） IMP的合成 （ 2 ） AMP和GMP的生成 （ 3 ） ATP和GTP的生成
项目一 、二 核苷酸的合成与分解代谢
PP-1-R-5-P
尿苷酸激酶
UDP
ATP ADP
二磷酸核苷激酶
ATP
ADP
UTP
CTP合成酶
谷氨酰胺 ATP
谷氨酸 ADP+Pi
项目一 核苷酸的合成代谢 （ 3）dTMP或TMP的生成
脱氧核苷酸还原酶
UDP
dUDP
CTP CDP dCDP dCMP
TMP合酶
N5, N10-甲烯FH4
FH2
dUMP
FH2还原酶 FH4 NADP+ NADPH+H+
项目一 、二 核苷酸的合成与分解代谢 （ 2 ）胞嘧啶核苷酸的合成
尿苷酸激酶
UDP
ATP ADP
二磷酸核苷激酶
ATP
ADP
UTP
CTP合成酶
谷氨酰胺 ATP
谷氨酸 ADP+Pi
项目一 、二 核苷酸的合成与分解代谢 （ 3）dTMP或TMP的生成
脱氧核苷酸还原酶
UDP
dUDP
CTP CDP dCDP dCMP
腺苷激酶
激酶
AMP
ADP
ATP ADP
ATP ADP鸟苷激酶来自激酶GMPGDP
ATP ADP
ATP ADP
ATP GTP
项目一 、二 核苷酸的合成与分解代谢
头顶二氧碳； 2、
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）。
核苷的合成和代谢途径
核苷的合成和代谢途径核苷是由一个五碳糖和一个嘌呤碱基或嘧啶碱基组成的化合物，广泛存在于生物体内。
它们在维持DNA和RNA的结构以及能量传递中起着重要的作用。
核苷的合成和代谢途径是细胞内分子生物学中的重要课题之一。
本文将详细介绍核苷的合成和代谢途径。
核苷的合成主要包括两个重要的生物化学途径：de novo合成和再利用途径。
de novo合成是从简单的原料出发，逐步合成核苷酸。
再利用途径则是将已有的核苷酸分解为嘌呤或嘧啶碱基，再与五碳糖重新结合合成核苷。
这两条途径共同负责核苷的合成和代谢。
首先，我们先来了解一下de novo合成途径。
这个途径主要发生在细胞的细胞质中。
嘌呤核苷酸的合成始于核苷酸酸的核苷酸，通过一系列的酶催化反应，逐渐合成腺苷酸。
首先，磷酸和核糖通过多个酶的作用，形成IMP（肌醇单磷酸）的中间产物。
然后，IMP可以通过一系列的转化反应，如甲基化、脱水、氧化和羧化，逐渐合成腺苷酸。
嘌呤核苷酸的合成途径相对复杂，需要多个酶的参与调控。
嘧啶核苷酸的合成也是通过de novo合成途径进行的。
嘧啶核苷酸合成的起点是尿苷酸（UMP），通过多个化学反应逐步合成细胞色素c（CTP），脱氮后，转化为胸腺苷酸（TTP）。
这个过程中同样需要多个酶的催化作用。
再利用途径则是通过嘌呤和嘧啶核酸的分解代谢来合成核苷。
这个过程涉及到核苷酸酸酶和核苷水解酶两个重要的酶。
核苷酸酸酶催化核苷酸的脱磷酸反应，生成对应的核苷。
然后，核苷水解酶催化核苷的水解反应，将嘌呤或嘧啶碱基与五碳糖重新结合产生新的核苷酸。
核苷的合成和代谢途径在细胞内经受多种调控机制。
酶的活性受到基因表达的调节，如转录因子的作用。
代谢物的浓度也对途径的活性起重要调控作用。
当细胞内的核苷酸浓度较高时，合成途径的活性会下降；而当核苷酸浓度较低时，合成途径的活性会上升。
这种负反馈调控机制可以维持细胞内核苷酸的平衡。
细胞内核苷的合成和代谢途径在疾病治疗中有着重要的应用。
生物化学核苷酸代谢
生物化学核苷酸代谢核苷酸代谢是生物体内重要的生化过程，涉及到核酸合成、降解、修复、信号传递等多个方面。
核苷酸由碱基、糖和磷酸组成，其代谢在细胞中是高度调控和平衡的。
核苷酸合成主要通过转氨基树酸循环和核苷酸分子的合成反应进行。
在转氨基树酸循环中，核苷酸前体物质首先被转化为碱基，然后与多磷酸核糖（PRPP）反应生成核苷酸。
在核苷酸分子的合成过程中，磷酸化反应是关键步骤。
首先，核苷酸前体物质通过化学反应与其他辅助分子发生磷酸化，生成亲核试剂；然后亲核试剂与其他原子或分子发生进一步反应，最终形成核苷酸分子。
核苷酸降解是核酸的代谢终点。
核苷酸降解主要通过核苷酸酶和核酸酶的作用进行。
核苷酸首先被分解为核苷和糖酸，然后再被分解为碱基、磷酸和其他代谢产物。
核苷酸的降解产物在细胞中可以被重新利用，参与核酸合成或其他代谢途径。
核苷酸修复是为了纠正核苷酸中的损伤或错误。
核酸在细胞中会受到化学、物理和生物性的损伤。
这些损伤可能导致突变和疾病的发生。
核苷酸修复过程中的多个酶参与到检测和修复核酸中的损伤。
例如，碱基切割酶可以识别含有损伤碱基的DNA链，然后切割并去除这些损伤碱基。
然后，DNA聚合酶、连接酶和重排序酶等修复酶可以填补被切割的DNA链，并确保修复后的DNA链的完整性。
核苷酸在细胞中还扮演着重要的信号传递和调控作用。
一些核苷酸可以作为二级信使，传递细胞内外的信号，调控细胞的生理和代谢过程。
例如，环磷酸腺苷（cAMP）和磷腺苷酸（cGMP）是细胞内常见的二级信使，它们通过激活蛋白激酶A、蛋白激酶G等酶的信号通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡等生理过程。
总结起来，核苷酸代谢是生物体内重要的生化过程，它涉及核酸的合成、降解、修复以及信号传递等多个方面。
核苷酸代谢的平衡和调控对细胞活动的正常进行至关重要，异常的核苷酸代谢可能导致疾病的发生。
因此，对核苷酸代谢的深入研究，有助于揭示生命活动的机制和疾病发生的原因，也为药物研发和治疗提供了理论基础。
核苷酸的合成、分解
第一节 核苷酸的合成代谢
两条合成途径
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）：
嘌呤或嘧啶碱 + R-5-P
核苷酸
磷酸核糖焦磷酸(PRPP)
一、嘌呤核苷酸的从头合成
合成特点：
一碳单位、 CO2、谷氨酰 胺、甘氨酸、天冬氨酸
Pi
NH3
鸟嘌呤
黄嘌呤
黄嘌呤 氧化酶
痛风症
尿酸
AMP
Pi
NH3
次黄嘌呤
（-）
别 嘌
呤
醇
次黄嘌呤和别嘌呤醇
别嘌呤醇通过竞 争性抑制黄嘌呤 氧化酶而抑制尿 酸的生成
别嘌呤醇 次黄嘌呤
二、嘧啶核苷酸的分解代谢
NH3 尿嘧啶←胞嘧啶
胸腺嘧啶
β-脲基丙酸
β-脲基异丁酸
β-丙氨酸
β-氨基异丁酸
第三节 核苷酸的抗代谢物
2ATP 2ADP+Pi
CO2+谷氨酰胺
氨基甲酰磷酸 天冬氨酸
乳清酸核苷酸 OMP
Pi
PRPP 乳清酸
氨甲酰天冬氨酸
H2O 二氢乳清酸
CO2 尿嘧啶核苷酸（UMP）
2、CTP的合成
ATP
UMP
ATP
UDP
UTP
CTP
谷氨酸
谷氨酰胺
3、dTMP的合成
dUDP
还原
UDP
UMP
dUMP
N5，N10-甲烯基 FH4
A. 次黄嘌呤
B. 黄嘌呤
C. 尿酸
D. 腺嘌呤
E. 鸟嘌呤
7. 6MP可从下列环节抑制嘌呤核苷酸的合成
核苷酸的合成分解课件
起始因子
翻译起始阶段需要多种起始因子 参与，如eIF1、eIF2等，它们可 以促进翻译起始复合物的形成。
终止因子
翻译终止阶段需要多种终止因子 参与，如eRF1、eRF3等，它们可 以识别并水解翻译终止密码子， 从而终止翻译过程。
06
CATALOGUE
核苷酸代谢异常与疾病
嘌呤核苷酸代谢异常与痛风症
应生成。
03
脱氧核苷酸的种类
脱氧核苷酸包括腺嘌呤脱氧核苷酸（dAMP）、鸟嘌呤脱氧核苷酸（
dGMP）、胞嘧啶脱氧核苷酸（dCMP）和尿嘧啶脱氧核苷酸（dUMP
）。
核糖核苷酸的合成
核糖的形成
核糖是核糖核苷酸的重要组成成分，可以通过糖苷酸的合成途径
核糖核苷酸主要通过核糖与碱基合成核糖核苷，再经过酶 促合成反应生成。
详细描述
核苷酸代谢异常可能影响神经细胞的发育和 功能，导致神经系统疾病的发生。此外，核 苷酸代谢异常也可能影响免疫系统的正常功 能，导致免疫系统疾病的发展。
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核苷酸的合成分 解课件
目 录
• 核苷酸简介 • 核苷酸的合成 • 核苷酸的分解代谢 • 核苷酸代谢与能量生成 • 核苷酸代谢的调节 • 核苷酸代谢异常与疾病
01
CATALOGUE
核苷酸简介
核苷酸的组成
核苷酸由磷酸、戊糖 和碱基组成。
碱基分为嘌呤和嘧啶 ，与戊糖通过糖苷键 连接。
戊糖分为核糖和脱氧 核糖，分别构成RNA 和DNA。
核苷酸代谢与GTP生成
总结词
核苷酸通过氧化磷酸化作用生成GTP，其中IMP是GMP和GDP的活化形式。
详细描述
在核苷酸代谢过程中，GTP的生成主要通过氧化磷酸化作用。首先，IMP被活化 成GMP和GDP，这个过程需要鸟苷酸激酶的催化。然后，GMP和GDP在鸟苷 酸环化酶的作用下生成GTP。GTP是能量载体，可以用于合成ATP。
《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。
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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
8-1核苷酸的合成代谢
8-1核苷酸的合成代谢体内核苷酸的合成有两个途径：1.从头合成途径，即利用一些简单物质为原料，经过多步酶促反应，合成核苷酸。
2．补救合成（又称重新利用）途径，即利用已有碱基或核苷，经过简单的反应过程，合成核苷酸。
从量来看，从头合成是主要的途径，但补救合成也有重要的意义。
一、嘌呤核苷酸的从头合成途径肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小肠粘膜和胸腺。
嘌呤核苷酸合成部位在胞液。
嘌呤核苷酸从头合成的原料是：磷酸核糖焦磷酸(PRPP)，由磷酸戊糖代谢而来，甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、CO2和一碳单位(由四氢叶酸携带)。
如图所示。
嘌呤核苷酸从头合成的特点是：嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子基础上逐步合成的，不是首先单独合成嘌呤碱然后再与磷酸核糖结合的。
反应过程中的关键酶包括PRPP酰胺转移酶和PRPP合成酶。
合成过程首先合成次黄嘌呤核苷酸(IMP)，然后再转变成腺苷酸（AMP）和鸟苷酸（GMP）。
从5-磷酸核糖（Ribose-5-phosphate,R-5-P）开始，经过12步反应生成IMP，如图所示。
在此过程中，碱基的成环在磷酸核糖分子上逐步缩合成IMP。
1．IMP的生成IMP图IMP的从头合成过程5-磷酸核糖经过磷酸核糖焦磷酸合成酶活化生成5-磷酸核糖焦磷酸，由谷氨酰胺提供酰胺基形成5-磷酸核糖胺，然后5-磷酸核糖胺与甘氨酸缩合并接受N10-甲酰基四氢叶酸提供的甲酰基转变成甲酰甘氨酰胺核苷酸，再次接受谷氨酰胺的酰胺氮并脱水环化形成5-氨基咪唑核苷酸，至此合成了嘌呤环中的咪唑部分。
5-氨基咪唑核苷酸被CO2羧化后与天冬氨酸缩合，然后进一步由N10-甲酰基四氢叶酸提供甲酰基生成5-甲酰胺咪唑-4-氨甲酰核苷酸，再脱水环化生成第一个阶段产物IMP。
2．AMP和GMP的生成IMP是嘌呤核苷酸合成的重要中间产物，是AMP和GMP的前体。
IMP由天冬氨酸提供氨基取代IMP上的酮基后进一步转变成AMP；如果IMP氧化成黄嘌呤核苷酸（XMP，简称黄苷酸），再由谷氨酰胺提供氨基，使嘌呤环C-2氨基化，则生成GMP，如图所示。
18-核苷酸的代谢和生物合成
酶：磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶 (phosphori bosyl pyrophosphate transamidase) 结果：引入嘌呤环9位上的氮原子N9 特点：核糖构象变化，C1位上的取代基 由α型转变成β型
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二、核苷酸的生物合成
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二、核苷酸的生物合成
第二步：生成甘氨酰胺核苷酸
5-磷酸核糖胺+Gly+ATP
（phosphoribosyl pyrophosphokinase）
次黄嘌呤核苷酸（I）的合成共有十步反应
第一阶段：形成嘌呤碱基的咪唑环 第二阶段：完成嘌呤环形成次黄嘌呤核苷酸
18
二、核苷酸的生物合成
第一阶段：形成嘌呤碱基的咪唑环
第一步：形成5-磷酸核糖胺
5-PRPP + Gln + H2O 转酰胺酶 5-磷酸核糖胺+ Glu + PPi
合成酶
甘氨酰胺核苷酸+ADP+Pi
酶：甘氨酰胺核苷酸合成酶 （glycinamide ribotide synthetase）
结果：掺入Gly，直接引入C4、C5和N7
特点：反应由ATP供能，该反应可逆
21
二、核苷酸的生物合成
22
二、核苷酸的生物合成
第三步：甲酰化产生甲酰甘氨酰胺核苷酸
甘氨酰胺核苷酸+N10-甲酰四氢叶酸+H2O 转甲酰酶 甲酰甘氨酰胺核苷酸+四氢叶酸
痛风：由于体内嘌呤代谢紊乱引致尿酸 过多（血尿酸含量 > 7mg％） 药物：别嘌呤醇
机理：抑制黄嘌呤氧化酶，使得黄嘌呤 和次黄嘌呤不能氧化成尿酸，血 尿酸含量降低
8
一、核酸和核苷酸的分解代谢
其它哺乳类动物以尿囊素作为嘌呤 代谢的排泄物
核苷酸代谢《生物化学》复习提要
核苷酸代谢核苷酸是核酸的基本结构单位。
主要由机体细胞自身合成，只是少量来自食物的消化吸收，不属于营养必需物质。
一、核酸的消化二、核苷酸的生物功用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：如ATP 是细胞的主要能量形式。
3．参与代谢和生理调节。
如CAMP 、CGMP 等。
4．组成辅酶。
如腺苷酸可作为多种辅酶（NAD 、FAD 、辅酶A 等）的组成成分。
5．作为活化中间代谢物的载体。
如UDPG 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。
第一节 嘌呤核苷酸代谢一、 嘌呤核苷酸的合成代谢（一）嘌呤核苷酸的从头合成1．定义：体内利用磷酸核糖、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。
2．嘌呤碱合成的元素来源：3． 从头合成途径：在胞液中进行，反应步骤比较复杂，可分为三个阶段。
（1）5—磷酸核糖1—焦磷酸(PRPP)的生成（2）次黄嘌呤核苷酸(IMP) 的生成（3）由IMP 合成AMP 及GMP（4）ATP 和 GTP 的生成：激酶 激酶AMP ————→ ADP ————→ ATP激酶 激酶目录•嘌呤碱合成的元素来源CO 2天冬氨酸甲酰基（一碳单位）甘氨酸甲酰基（一碳单位）谷氨酰胺（酰胺基）GMP ————→ GDP ————→ GTP4．从头合成途径特点：（1）并不是所有的细胞都具有从头合成嘌呤核苷酸的能力，肝、小肠粘膜和胸腺是从头合成嘌呤核苷酸的主要器官。
（2）嘌呤核苷酸的合成是在磷酸核糖分子上逐步合成，而不是首先单独合成嘌呤碱然后再与磷酸核糖结合的。
5．从头合成的调节：（1）IMP 、AMP 、GMP 对PRPP 合成酶和PRPP 酰胺转移酶的抑制作用。
（2）过量的AMP 能抑制腺苷酸代琥珀酸合成酶，而控制AMP 的生成，但不影响GMP 的合成；过量的GMP 能抑制IMP 脱氢酶，而控制GMP 的生成，但不影响AMP 的合成。
生物化学核苷酸
一、核苷酸的结构核苷酸可分解成核苷和磷酸，核苷又可分解为碱基和戊糖。
因此核苷酸由三类分子片断组成。
戊糖有两种，D-核糖和D-2-脱氧核糖。
因此核酸可分为两类：DNA和RNA。
（一）碱基（base）核酸中的碱基分为两类：嘌呤和嘧啶。
1.嘧啶碱（pyrimidine,py）是嘧啶的衍生物，共有三种：胞嘧啶(cytosine,Cyt)、尿嘧啶(uracil,Ura)和胸腺嘧啶(thymine,Thy)。
其中尿嘧啶只存在于RNA中，胸腺嘧啶只存在于DNA中，但在某些tRNA中也发现有极少量的胸腺嘧啶。
胞嘧啶为两类核酸所共有，在植物DNA中还有5-甲基胞嘧啶，一些大肠杆菌噬菌体核酸中不含胞嘧啶，而由5-羟甲基胞嘧啶代替。
因为受到氮原子的吸电子效应影响，嘧啶的2、4、6位容易发生取代。
2.嘌呤碱(purine,pu) 由嘌呤衍生而来，常见的有两种：腺嘌呤(adenine,Ade)和鸟嘌呤(guanine,Gua)。
嘌呤分子接近于平面，但稍有弯曲。
自然界中还有黄嘌呤、次黄嘌呤、尿酸、茶叶碱、可可碱和咖啡碱。
前三种是嘌呤核苷酸的代谢产物，是抗氧化剂，后三种含于植物中，是黄嘌呤的甲基化衍生物，具有增强心脏功能的作用。
此外，一些植物激素，如玉米素、激动素等也是嘌呤类物质，可促进细胞的分裂、分化。
一些抗菌素是嘌呤衍生物。
如抑制蛋白质合成的嘌呤霉素，是腺嘌呤的衍生物。
生物体中（A+T）/（G+C）称为不对称比率，不同生物有所不同。
比如人的不对称比率为1.52，酵母为79，藤黄八叠球菌为0.35。
3.稀有碱基除以上五种基本的碱基以外，核酸中还有一些含量极少的稀有碱基，其中大多数是甲基化碱基。
甲基化发生在核酸合成以后，对核酸的生物学功能具有重要意义。
核酸中甲基化碱基含量一般不超过5％，但tRNA中可高达10％。
（二）核苷核苷是戊糖与碱基缩合而成的。
糖的第一位碳原子与嘧啶的第一位氮原子或嘌呤的第九位氮原子以糖苷键相连，一般称为N-糖苷键。
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。
生物化学基础靳利娥第9章 核酸代谢
谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸
氨基甲酰磷酸合成酶（CPS）的区别
尿嘧啶核苷酸从头合成 1. 经转酰、环化、脱水、脱氢等合成嘧啶环 2. 催化反应的酶为多功能酶 3. 共六步反应
第五步 获得磷酸核糖
第二步 限速步骤
第四步 嘧啶环生成 反应部位：线粒体
第三步 环化
第六步 产生生成
2 胞嘧啶核苷酸的合成
核苷酸激酶
尿嘧啶 + PRPP
磷酸嘧啶核苷 + PPi
尿嘧啶核苷 + ATP 尿苷激酶
UMP +ADP
胞嘧啶可被尿苷激酶催化生成胞嘧啶核苷酸。
ATP作用生成5-磷酸核糖焦磷酸(PRPP)，然后用 于单核苷酸的合成。
二、嘌呤核苷酸的合成代谢
一、从头合成途径 (de novo synthesis pathway) 定义：利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二
氧化碳等原料，经一系列酶促反应合成嘌呤核苷 酸的途径。主要部位:：肝、小肠和胸腺（脑和骨 髓不进行） 二、补救合成途径(salvage synthesis pathway)
断核苷酸的生成，是抗癌作用的节点所在
嘌 呤 合 成 调 节 机 制
嘌呤抗代谢物分子结构
嘌呤类似物
叶酸类似物
氨基酸类似物
三、嘧啶核苷酸的合成代谢
从头合成途径(de novo synthesis pathway) 补救合成途径(salvage synthesis pathway)
（一）嘧啶核苷酸的从头合成
(hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) • 胞苷激酶 (kinase)
3 补救合成过程
生物化学_核苷酸代谢
生物化学_核苷酸代谢核苷酸是生物体内重要的代谢产物和信号分子，参与了细胞的许多生理活动。
核苷酸代谢是指从核苷酸的合成到降解的过程。
核苷酸合成主要发生在细胞的核糖体内，而降解则发生在细胞质中。
核苷酸代谢是一个复杂的过程，涉及许多酶的参与和调节。
核苷酸的合成一般分为两个部分：碱基合成和糖磷酸合成。
碱基合成是指通过一系列酶催化反应将无机盐和二氧化碳转化为核苷酸中的碱基。
碱基合成的过程中需要ATP提供能量，并且还需要其他物质作为辅助因子。
例如，嘌呤核苷酸的合成需要甲硫氨酸、腺苷酸、尿苷酸和腺苷酸等物质参与。
嘌呤核苷酸的合成主要发生在细胞核中，具体包括腺苷酸合成、纯化核苷酸合成和底物识别。
嘌呤核苷酸的合成是一个反应级联，涉及多个酶的参与和调控。
嘌呤核苷酸的合成过程是一个调控复杂的过程，它受到多种酶的调控以及许多物质的调节。
糖磷酸合成是指通过一系列酶催化反应将碱基与糖磷酸结合形成核苷酸。
例如，嘧啶核苷酸的合成主要发生在细胞质中，主要包括嘧啶核苷酸合成和底物识别。
嘧啶核苷酸合成是一个反应级联，也涉及多个酶的参与和调控。
嘧啶核苷酸的合成过程也受到多种酶的调控以及许多物质的调节。
核苷酸的降解主要发生在细胞质中。
核苷酸的降解是一个逆反应，通过一系列酶催化反应将核苷酸转化为底物，最终分解为无机盐和二氧化碳。
例如，嘌呤核苷酸的降解主要发生在肝脏和肾脏中，主要包括核苷酸降解和底物识别。
嘌呤核苷酸的降解是一个反应级联，涉及多个酶的参与和调控。
嘌呤核苷酸的降解过程也受到多种酶的调控以及许多物质的调节。
核苷酸代谢是一个复杂的过程，涉及多个酶的参与和调控。
核苷酸的合成和降解过程需要消耗能量，并且还需要其他物质作为辅助因子。
核苷酸代谢酶的异常表达或活性异常都可能导致核苷酸代谢紊乱，进而影响细胞的生理活动。
核苷酸代谢异常与许多疾病有关，如肿瘤、免疫系统疾病和遗传代谢病等。
因此，研究核苷酸代谢的调控机制和相关疾病的发生机制对于疾病的预防和治疗具有重要意义。
DNA合成和分解的生物化学反应
DNA合成和分解的生物化学反应生物化学反应是指生物体内发生的化学反应。
这些反应是生命活动的基础，包括分解和合成反应。
分解反应是指把复杂分子分解成简单分子的反应，而合成反应是指把简单分子合成成复杂分子的反应。
DNA合成和分解的生物化学反应是生命活动中非常重要的过程，下面将详细介绍它们的过程和机制。
一、DNA分解DNA分解是指将DNA分子分解成单个核苷酸。
DNA分解的过程中，DNA酶是必不可少的。
DNA酶是一类酶，它能够识别DNA双链中的特定序列，并将DNA分子剪开。
DNA酶在生物体内起到了重要的作用，在DNA复制、DNA修复、DNA重组以及基因转录等过程中都有重要的作用。
DNA分解的过程中还需要其他辅助因素，例如水分子和游离基等。
DNA分子在生物体内处于双螺旋状态，因此需要通过水分子的帮助才能够进行裂解。
水分子是一种极性分子，它的两端带有相反的电荷，在DNA的双螺旋结构中很容易进入到DNA骨架中并将其分解。
游离基也可以促进DNA的分解。
游离基是指分子中失去了电子而带有正电荷或负电荷的分子，它们可以与DNA分子中的碱基反应，生成DNA单项链。
二、DNA合成DNA合成是指将单个核苷酸合成成DNA分子的过程。
DNA合成是一种复杂的生物化学反应，涉及到多种化学物质和酶的参与。
首先，DNA合成需要DNA聚合酶。
DNA聚合酶是一种酶，它能够将单个核苷酸与已有的DNA链连接起来，并扩大DNA的长度。
DNA合成还需要新的核苷酸，这些核苷酸需要与DNA聚合酶相互作用才能完成DNA合成的过程。
DNA合成还需要ATP（腺苷酸三磷酸）的参与。
ATP是生物体内最重要的能量来源之一，它能够为DNA合成提供必要的能量。
DNA合成受到ATP浓度的影响，当ATP浓度不足时，DNA合成的速度会受到影响。
总的来说，生物体内的DNA分解和合成是非常重要的生物化学反应。
DNA分解和合成能够影响到生物的基因表达，对生命活动的调控起着非常重要的作用。
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精品课件
嘧啶环合成的原料
谷氨酰胺
天
氨基甲酰磷酸
冬
CO2
氨 酸
精品课件
嘧啶核苷酸合成的基本过程
天冬氨酸 谷氨酰胺 CO2
PRPP
② CTP
嘧啶环
UMP
①
③ dTMP
UMP——尿苷酸（一磷酸尿苷） CTP——三磷酸胞苷 dTMP——脱氧胸苷酸（一磷酸脱氧胸苷）
精品课件
1、UMP的合成
（氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ）
胸腺嘧啶
β-脲基丙酸
β-脲基异丁酸
β-丙氨酸
精品课件
β-氨基异丁酸
第三节 核苷酸的抗代谢物
精品课件
抗代谢物作用原理
抗代谢物
竞争性抑制
正常代谢物
酶
阻断核酸、蛋白质合成
精品课件
一、嘌呤核苷酸的抗代谢物
1. 嘌呤类似物 6-巯基嘌呤(6MP)、6-巯基鸟嘌呤、 8-氮杂鸟嘌呤等 其中6MP结构类似于次黄嘌呤
2. 氨基酸类似物 氮杂丝氨酸（Azas）、6-重氮-5-氧正亮氨酸等 其中Azas结构类似于谷氨酰胺
精品课件
*6-MP和Azas的抑制作用
（从头合成途径）
R-5-P
PRPP
IMP
XMP
（补救合成途径）
AMP
PRPP A
（-）
（-）
6-MP
（-）
Gln
GMP
G
（-）
PRPP
Azas
精品课件
二、嘧啶核苷酸抗代谢物
dUDP
还原
UDP
UMP
dUMP
N5，N10-甲烯基 FH4
FH2
dTMP
精品课件
三、核苷酸的补救合成
嘌呤磷 酸
A / G / I + PRPP核糖转移酶
GMP / IMP
嘧啶磷
酸
核糖转移
嘧啶碱 + PRPP 酶 嘧啶核
酸
苷
酶激
*嘧正啶常核肝组苷织+胸苷AT激P 酶活性很低 + ADP
精品课件
AMP / 嘧啶核苷 嘧啶核苷酸
精品课件
第一节 核苷酸的合成代谢
精品课件
两条合成途径
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）：
嘌呤或嘧啶碱 + R-5-P
核苷酸
磷酸核糖焦磷酸(PRPP)
精品课件
一、嘌呤核苷酸的从头合成
合成特点：
一碳单位、 CO2、谷氨酰 胺、甘氨酸、天冬氨酸
1. 嘧啶类似物 5-氟尿嘧啶（5-FU）
2. 叶酸类似物 氨基喋呤、氨甲喋呤
精品课件
5-FU和氨基喋呤的抑制作用
5-FU 5-FdUMP
dUTMP
(-)
dTMP合成酶
N5, N10-CH2-FH4 FH2
酶
FH2还原
-( )
氨基喋 呤 精品课件
核苷类似物
阿糖胞苷(Ara-C)
Ara-C
CDP
-( )
四、三磷酸核苷的生成
NM P
ATP NDP
ATP NTP
N： 代表 A、 G、C、U
料
精品课件
作为合成RNA的原
五、脱氧核苷酸的合成
脱氧核糖核苷酸由核糖核
苷酸的二磷酸核苷水平上
还原生成
NDP
dTTP
dTMP
dUMP
NADPH+H+
NADP+ H2O
DNA合成原料
dNTP
dNDP
（A、G、C）
精品课件
R-5-P → PRPP
嘌呤环 的原料
IMP
在PRPP的基础上各原料逐步合成嘌呤核苷酸
精品课件
嘌呤核苷酸合成的基本过程
各种嘌呤环原料*
AMP
R-5-P
PRPP
IMP
GMP
精品课件
二、嘧啶核苷酸的从头合成
合成特点：
天冬氨酸 谷氨酰胺 CO2
PRPP
嘧啶环
UMP
先合成嘧啶环，再与PRPP作用生成UMP
dCDP
dCTP
精品课件
《核苷酸代谢》课堂练习
1. 补救合成途径主要在下列组织中进行
Ａ. 肝组织
Ｂ. 胸腺
Ｃ．脑组织
D．骨髓组织
E. 小肠
２.下列原料在嘌呤碱和嘧啶碱合成中均需要
Ａ．C02 C. Gln
B. Asp D. “ ~C ”
E. Gly
精品课件
3. 需要PRPP提供R-5-P的途径是
A. 嘌呤核苷酸的从头合成
第十二章 核苷酸代谢
metabolism of nucleotide
精品课件
膳
蛋白质
食
核
蛋
核酸
白 DNA、RNA
核酸的消化吸收
单核苷酸
磷酸
核苷
戊糖
碱基
核糖 （R）
脱氧核糖 嘌呤碱 嘧啶碱 （dR） (A、G) (C、U、T)
精品课件
核苷酸的功能
1. d NTP是合成DNA的原料 2. NTP是合成RNA的原料 3. UTP、CTP 、 GTP分别参与Gn、磷脂和Pr合成 4. ATP直接供能者 5. AMP参与合成多种辅酶： CoA、FAD、NAD+、NADP+ 6. cAMP、cGMP作为激素的第二信使
B. N5-CH3. FH4提供 C. N5, -CHO. FH4
C. E. N5,N10-CH2-FH4提供 6. 人体内嘌呤碱分解终产物为
A. 次黄嘌呤 C. 尿酸
B. 黄嘌呤
D. 腺嘌呤
E. 鸟嘌呤
7. 6MP可从下列环节抑制嘌呤核苷酸的合成
A. IMP → AMP
B. IMP → XMP
C. XMP → GMP
第二节 核苷酸的分解代谢
精品课件
一、嘌呤核苷酸的分解代谢
GMP
Pi
NH3
鸟嘌呤
黄嘌呤
黄嘌呤 氧化酶
痛风症
尿酸
精品课件
AMP
Pi
NH3
次黄嘌呤
（-）
别 嘌
呤
醇
次黄嘌呤和别嘌呤醇
别嘌呤醇通过竞 争性抑制黄嘌呤 氧化酶而抑制尿 酸的生成
别嘌呤醇
精品课件
次黄嘌 呤
二、嘧啶核苷酸的分解代谢
NH3 尿嘧啶←胞嘧啶
B. 嘌呤核苷酸的补救合成
C. 嘧啶核苷酸的从头合成
D. 嘧啶核苷酸的补救合成
E. 以上途径都需要
4. 核苷酸的脱氧还原是发生在下列水平上
A. 一磷酸核苷
B. 二磷酸核苷
C. 三磷酸核苷
D. 核苷
D. E. 核糖
精品课件
5. dTMP的5C-CH3来自
A. N5,N10-CH2-FH4提供
B. C. N5,N10-CH-FH4提供 提供
CPS-Ⅱ
谷氨酰胺 + CO2
2ATP
2ADP+Pi
氨基甲酰磷
精品课件
CO2+谷氨酰胺
氨基甲酰磷酸 天冬氨酸
乳清酸核苷酸 OMP
Pi
PRPP 乳清酸
氨甲酰天冬氨酸
H2O 二氢乳清酸
CO2 尿嘧啶核苷酸（UMP）
精品课件
2、CTP的合成
ATP
UMP
ATP
UDP UTP
CTP
谷氨酸
谷氨酰胺
精品课件
3、dTMP的合成
精品课件
D. A + PRPP →