生物化学第十一章核苷酸代谢
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生物化学第十一章核苷酸代谢
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
生物化学第十一章核苷酸代谢
嘌呤核苷酸合成的总结：
dADP
dATP
AMP
ADP
生物化学第十一章核苷酸代谢
4.合成过程 (1) 5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）合成
6-P-G
磷酸核糖焦磷酸
5-磷酸核糖 + ATP 合成酶/激酶 5`-PRPP + AMP
生物化学第十一章核苷酸代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
(2).次黄嘌呤核苷酸（IMP）的合成
生物化学第十一章核苷酸代谢
ATP
IMP
GM P
GDP
GTP
dG D P
生物化学第十一章核苷酸代谢
dwk.baidu.com TP
(三)嘧啶核苷酸的从头合成 1.原子来源★
生物化学第十一章核苷酸代谢
2. 合成部位：主要在肝细胞胞液中进行, 3. 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。
生物化学第十一章核苷酸代谢
5-磷酸核糖焦磷酸
甘氨酸
5-磷酸 核糖胺
甲酰THFA
甲酰甘氨咪核苷酸
IMP的 生物合成
5-氨基咪唑核苷酸
甲酰甘氨酰胺核苷酸 5-氨基咪唑-4-羧核苷酸
甘氨酰胺核苷酸
5-氨基咪唑-4-琥珀基甲酰胺核苷酸
次黄嘌呤核苷酸（IMP） 生物化学5第-甲十酰一氨章核基苷咪酸唑代-谢4-
氨甲酰核苷酸
5-氨基咪唑-4-氨 甲酰核苷酸
D:CTP合成酶(CTPS)，由CTP反馈抑制。 CTP对天冬氨酸转氨酶的反馈调节为变构调节,CTP浓度 升高时，CTP与调节亚基结合使调节亚基和催化亚基变 构，酶由活性态转为生物无化学活第十性一章态核苷，酸代实谢 现反馈抑制调节。
(脑和骨髓)
核糖、氨基酸、CO2、NH3、Pi
内源酸解主脏抑理中外核分，要制紧的常发物张某因生甚导些各在至致酶碱核肝种生其缺基苷、Pi 乏，影响细胞 生长。 脱氧核苷
辅酶
核糖核苷酸 脱氧核糖核苷酸
RNA
核酸类补品原理所在 可提高康复速度
DNA
生物化学第十一章核苷酸代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
二、 嘌呤核苷酸的合成
2.嘌呤环上各原子的来源★
生物化学第十一章核苷酸代谢
3.从头合成途径的特点 ①参与从头合成途径的酶均在胞液中 ②以磷酸戊糖途径中合成的5’-磷酸核糖
（5’-PR）为原料，经11步反应生成次 黄嘌呤核苷酸（IMP）。 ③在合成IMP的过程中，由氨基酸，CO2， 一碳单位逐步提供元素或基团，在5’磷酸核糖分子上完成嘌呤碱基的合成 ④从IMP出发再合成AMP和GMP。
生物化学第十一章核苷酸代谢
二、嘧啶核苷酸的分解代谢过程
生物化学第十一章核苷酸代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
第二节 核苷酸的合成代谢
一、 核苷酸生物 合成基本途径
嘧啶合成 嘌呤合成
从头合成 补救合成
从头合成 补救合成
生物化学第十一章核苷酸代谢
“补救”途径
“从头合成”途径（通常情况下占95%）
第十章 核苷酸代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
第一节 核苷酸分解代谢
核酸
核酸酶
核苷酸
核苷酸酶
核苷磷酸化酶
磷酸+核苷
碱基 + 戊糖-1-磷酸
核苷水解酶
碱基 + 核糖 生物化学第十一章核苷酸代谢
一、嘌呤核苷酸的分解代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
嘌 呤 碱 的 分 解 代 谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
(2）嘧啶核苷酸负性调节
---合成产物的反馈抑制进行调节。主要
集中在对4个关键酶的反馈抑制上
A:氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ（CPSⅡ） 由UMP反馈抑制。
B:天冬氨酸转氨基甲酰酶(CAT) 由UMP和CTP反馈抑制。
C:乳清酸磷酸核糖转移酶（OPRT） 由ADP和GDP反馈抑制。
2A TP 2A D P+Pi
Gl+n HC 3- O
氨 基 甲 酰 磷 酸 +Gl
氨 基 甲 酰 磷 酸 合 成 酶 Ⅱ
(CPS-II)
生物化学第十一章核苷酸代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
氨基甲酰磷酸合成酶I、II的区别★
CPSⅠ
CPSⅡ
分布
线粒体（肝脏) 胞液(所有细胞)
氮源
NH3
Gln
别构激活剂 N-乙酰谷氨酸
无
反馈抑制剂
无
UMP(哺乳类动物)
功能
尿素合成
嘧啶合成
生物化学第十一章核苷酸代谢
5. 嘧啶核苷酸从头合成的调节
(1)正性调节:ATP---磷酸核糖焦磷酸激酶 PRPP---乳清酸磷酸核糖转移酶
嘌呤和嘧啶核苷酸从头合成途径有共同的正性调 节。保证嘌呤和嘧啶核苷酸合成速度的同步化， 以便合成出等量的嘌呤和嘧啶核苷酸。
生物化学第十一章核苷酸代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
(3) IMP转变为GMP和AMP
生物化学第十一章核苷酸代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
正性调节表现为前后两端调节 前端正性调节-----两个关键酶的促进作用。
PRPPK和GPAT/PPAT ，底物ATP、5’-磷
酸核糖促进其活性，增加IMP的合成。 后端正性调节-----
由ATP促进GMP合成酶 由GTP促进腺苷酸代琥珀酸合成酶
增加GTP和ATP的合成。
生物化学第十一章核苷酸代谢
2）负性调节主要为合成产物反馈抑制性调节
6个长反馈调节:由AMP，GMP和IMP分别反馈抑制 PRPPK和GPAT这两关键酶的活性。
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。
（2）嘧啶核苷酸从头合成的特点
①合成所需要的酶系大多在胞液内，但 二氢乳清酸脱氢酶位于线粒体内
②合成从CO2和谷氨酰胺开始，经6步反 应先合成出尿嘧啶核苷酸（UMP）。
③由UMP出发再合成其它的嘧啶核苷酸。
生物化学第十一章核苷酸代谢
4. 尿嘧啶核苷酸的合成过程 （1）UMP的合成 （2）CTP的合成 （3）dTMP的合成
（一）从头合成途径 1.概念：
通过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 (de novo synthesis)。 这一途径主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺，脑 及骨髓无法利用此途径合成核苷酸
生物化学第十一章核苷酸代谢
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
生物化学第十一章核苷酸代谢
嘌呤核苷酸合成的总结：
dADP
dATP
AMP
ADP
生物化学第十一章核苷酸代谢
4.合成过程 (1) 5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）合成
6-P-G
磷酸核糖焦磷酸
5-磷酸核糖 + ATP 合成酶/激酶 5`-PRPP + AMP
生物化学第十一章核苷酸代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
(2).次黄嘌呤核苷酸（IMP）的合成
生物化学第十一章核苷酸代谢
ATP
IMP
GM P
GDP
GTP
dG D P
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(三)嘧啶核苷酸的从头合成 1.原子来源★
生物化学第十一章核苷酸代谢
2. 合成部位：主要在肝细胞胞液中进行, 3. 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。
生物化学第十一章核苷酸代谢
5-磷酸核糖焦磷酸
甘氨酸
5-磷酸 核糖胺
甲酰THFA
甲酰甘氨咪核苷酸
IMP的 生物合成
5-氨基咪唑核苷酸
甲酰甘氨酰胺核苷酸 5-氨基咪唑-4-羧核苷酸
甘氨酰胺核苷酸
5-氨基咪唑-4-琥珀基甲酰胺核苷酸
次黄嘌呤核苷酸（IMP） 生物化学5第-甲十酰一氨章核基苷咪酸唑代-谢4-
氨甲酰核苷酸
5-氨基咪唑-4-氨 甲酰核苷酸
D:CTP合成酶(CTPS)，由CTP反馈抑制。 CTP对天冬氨酸转氨酶的反馈调节为变构调节,CTP浓度 升高时，CTP与调节亚基结合使调节亚基和催化亚基变 构，酶由活性态转为生物无化学活第十性一章态核苷，酸代实谢 现反馈抑制调节。
(脑和骨髓)
核糖、氨基酸、CO2、NH3、Pi
内源酸解主脏抑理中外核分，要制紧的常发物张某因生甚导些各在至致酶碱核肝种生其缺基苷、Pi 乏，影响细胞 生长。 脱氧核苷
辅酶
核糖核苷酸 脱氧核糖核苷酸
RNA
核酸类补品原理所在 可提高康复速度
DNA
生物化学第十一章核苷酸代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
二、 嘌呤核苷酸的合成
2.嘌呤环上各原子的来源★
生物化学第十一章核苷酸代谢
3.从头合成途径的特点 ①参与从头合成途径的酶均在胞液中 ②以磷酸戊糖途径中合成的5’-磷酸核糖
（5’-PR）为原料，经11步反应生成次 黄嘌呤核苷酸（IMP）。 ③在合成IMP的过程中，由氨基酸，CO2， 一碳单位逐步提供元素或基团，在5’磷酸核糖分子上完成嘌呤碱基的合成 ④从IMP出发再合成AMP和GMP。
生物化学第十一章核苷酸代谢
二、嘧啶核苷酸的分解代谢过程
生物化学第十一章核苷酸代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
第二节 核苷酸的合成代谢
一、 核苷酸生物 合成基本途径
嘧啶合成 嘌呤合成
从头合成 补救合成
从头合成 补救合成
生物化学第十一章核苷酸代谢
“补救”途径
“从头合成”途径（通常情况下占95%）
第十章 核苷酸代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
第一节 核苷酸分解代谢
核酸
核酸酶
核苷酸
核苷酸酶
核苷磷酸化酶
磷酸+核苷
碱基 + 戊糖-1-磷酸
核苷水解酶
碱基 + 核糖 生物化学第十一章核苷酸代谢
一、嘌呤核苷酸的分解代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
嘌 呤 碱 的 分 解 代 谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
(2）嘧啶核苷酸负性调节
---合成产物的反馈抑制进行调节。主要
集中在对4个关键酶的反馈抑制上
A:氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ（CPSⅡ） 由UMP反馈抑制。
B:天冬氨酸转氨基甲酰酶(CAT) 由UMP和CTP反馈抑制。
C:乳清酸磷酸核糖转移酶（OPRT） 由ADP和GDP反馈抑制。
2A TP 2A D P+Pi
Gl+n HC 3- O
氨 基 甲 酰 磷 酸 +Gl
氨 基 甲 酰 磷 酸 合 成 酶 Ⅱ
(CPS-II)
生物化学第十一章核苷酸代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
氨基甲酰磷酸合成酶I、II的区别★
CPSⅠ
CPSⅡ
分布
线粒体（肝脏) 胞液(所有细胞)
氮源
NH3
Gln
别构激活剂 N-乙酰谷氨酸
无
反馈抑制剂
无
UMP(哺乳类动物)
功能
尿素合成
嘧啶合成
生物化学第十一章核苷酸代谢
5. 嘧啶核苷酸从头合成的调节
(1)正性调节:ATP---磷酸核糖焦磷酸激酶 PRPP---乳清酸磷酸核糖转移酶
嘌呤和嘧啶核苷酸从头合成途径有共同的正性调 节。保证嘌呤和嘧啶核苷酸合成速度的同步化， 以便合成出等量的嘌呤和嘧啶核苷酸。
生物化学第十一章核苷酸代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
(3) IMP转变为GMP和AMP
生物化学第十一章核苷酸代谢
生物化学第十一章核苷酸代谢
正性调节表现为前后两端调节 前端正性调节-----两个关键酶的促进作用。
PRPPK和GPAT/PPAT ，底物ATP、5’-磷
酸核糖促进其活性，增加IMP的合成。 后端正性调节-----
由ATP促进GMP合成酶 由GTP促进腺苷酸代琥珀酸合成酶
增加GTP和ATP的合成。
生物化学第十一章核苷酸代谢
2）负性调节主要为合成产物反馈抑制性调节
6个长反馈调节:由AMP，GMP和IMP分别反馈抑制 PRPPK和GPAT这两关键酶的活性。
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。
（2）嘧啶核苷酸从头合成的特点
①合成所需要的酶系大多在胞液内，但 二氢乳清酸脱氢酶位于线粒体内
②合成从CO2和谷氨酰胺开始，经6步反 应先合成出尿嘧啶核苷酸（UMP）。
③由UMP出发再合成其它的嘧啶核苷酸。
生物化学第十一章核苷酸代谢
4. 尿嘧啶核苷酸的合成过程 （1）UMP的合成 （2）CTP的合成 （3）dTMP的合成
（一）从头合成途径 1.概念：
通过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 (de novo synthesis)。 这一途径主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺，脑 及骨髓无法利用此途径合成核苷酸
生物化学第十一章核苷酸代谢