生物化学第八核苷酸代谢47页PPT
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生物化学第八章 核苷酸代谢
嘌呤碱从头合成的元素来源
Gly
CO2
Asp N 1
6
5
N 7
一碳单位 2
甲酰-FH4
3 N
4
9 N
8
一碳单位 甲炔-FH4
Gln
• 从头合成途径 (1)IMP(次黄嘌呤核苷酸)的合成 (2)AMP（腺苷酸）和GMP（鸟苷酸）的生成
(1)、IMP的生成
PRPP
AMP ATP
（5’-磷酸核糖-1’-焦磷酸）PRPP合成酶
小结
1、嘌呤核苷酸补救合成定义、发生组织。 2、补救合成的生理意义。 3、脱氧核苷酸是在核苷二磷酸水平上进行的。 4、嘌呤代谢的终产物是尿酸、痛风病的致病 原因、治疗机制。
第三节 嘧啶核苷酸的代谢
嘧啶核苷酸的结构
一、嘧啶核苷酸的从头合成 （一）嘧啶核苷酸的从头合成
• 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。
很少能活至20岁，
补救合成的生理意义
补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基 酸的消耗。
体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行 补救合成。
HGPRT完全缺失的患儿，表现为自毁容貌综 合征。
（四）脱氧核苷酸的合成代谢
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+
第八章
核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
第一节、核苷酸的功能及消化与吸收 一、核苷酸的功能
是核酸的基本组成单位，合成核酸的原料 能量的利用形式，ATP是重要能量货币； 参与代谢和生理调节，cAMP是第二信使； 参与生物活性物质组成，NAD、 FAD、 CoA等； 其衍生物是许多生化反应的中间供体 ，如UDPG 、
考研课件生物化学8核苷酸代谢PPT
要点
2. 起始原料: CO2 / Gln
氨基甲酰磷酸
3. 先合成的是具有嘧啶环结构的乳清酸（或 OMP）
4. 首先合成的是UMP
（二）嘧啶核苷酸的补救合成
嘧啶磷酸核糖转移酶
嘧啶 + PRPP
UMP/TMP/OMP + PPi
C+ PRPP 尿嘧啶核苷 + ATP
CMP + PPi
尿苷激酶
UMP + ADP
Lesch-Nyhan综合症（Lesch-Nyhan ）
也称之自毁容貌症，
是由于次黄嘌呤-鸟嘌 呤磷酸核糖转移酶 （HGPRT）的遗传缺 陷引起的。缺乏该酶使 得次黄嘌呤和鸟嘌呤不 能转换为IMP和GMP， 而是降解为尿酸，过量 尿酸将导致LeschNyhan综合症
强制性自残，在2-3岁时， 患儿开始咬自己的手指和嘴 唇， 智力缺陷和经常性的痉 挛是又一特征。
氨基甲酰磷酸合成酶II（ 哺乳），天冬氨酸氨基甲 酰转移酶（细菌） PRPP 合成酶
IMP
OMP 乳清酸
AMP、GMP
UMP→CTP, dTMP
嘌呤和嘧啶分解代谢的区别
嘌呤分解代谢
嘧啶分解代谢
部位 肝脏、小肠及肾脏 肝脏
原料 产物
代谢特 点
腺嘌呤/鸟嘌呤
胞嘧啶、尿嘧啶和 胸腺嘧啶
尿酸 (uric acid)
6
甘氨坐中间； 3、9谷酰胺； 2、8一碳团； 头顶二氧碳； 天冬一边站。
嘌呤环从头合成各原子来源
2、AMP和GMP的生成
GTP供能
次黄嘌呤 核苷酸
ATP供能
黄嘌呤核苷酸
嘌呤核苷酸从头合成要点小结
1. 原子的来源
8核苷酸的代谢
3.嘌呤核苷酸合成过程
IMP的 合成
同联合脱氨2
AMP、GMP的 合成
4、嘌呤核苷酸合成 的调节
IMP、 AMP、 GMP可反馈抑制 PRPP合成酶、磷 酸核糖焦磷酸转酰 胺酶，AMP也反馈 抑制腺苷酸代琥珀 酸合成酶，GMP反 馈抑制IMP脱氢酶
四、嘧啶核苷酸的生物合成
嘧啶核苷酸的嘧啶环是由氨甲酰磷酸和天 冬氨酸合成的。
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）核苷核源自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
蛇毒磷酸二酯酶 产生5-核苷酸
一、核酸的酶促降解
核酸酶：作用于核酸的磷酸二酯酶称为核酸酶, 按其作用位置分为: （一）核酸外切酶：
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。
2、嘧啶核苷酸的生物合成
D
嘧啶核苷酸的生物合成
嘧啶核苷酸 合成的调节
作用于核酸链的末端（3’端或5’端），逐个水 解下核苷酸。
脱氧核糖核酸外切酶：只作用于DNA
核糖核酸外切酶:只作用于RNA （二）核酸内切酶:
从核酸分子内部切断3’,5’-磷酸二酯键。 限制性内切酶：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,常作为工具酶。
过程。
核苷酸的生物合成
三、嘌呤核苷酸的生物合成过程 1、嘌呤核苷酸环上原子来源
IMP的 合成
同联合脱氨2
AMP、GMP的 合成
4、嘌呤核苷酸合成 的调节
IMP、 AMP、 GMP可反馈抑制 PRPP合成酶、磷 酸核糖焦磷酸转酰 胺酶，AMP也反馈 抑制腺苷酸代琥珀 酸合成酶，GMP反 馈抑制IMP脱氢酶
四、嘧啶核苷酸的生物合成
嘧啶核苷酸的嘧啶环是由氨甲酰磷酸和天 冬氨酸合成的。
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）核苷核源自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
蛇毒磷酸二酯酶 产生5-核苷酸
一、核酸的酶促降解
核酸酶：作用于核酸的磷酸二酯酶称为核酸酶, 按其作用位置分为: （一）核酸外切酶：
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。
2、嘧啶核苷酸的生物合成
D
嘧啶核苷酸的生物合成
嘧啶核苷酸 合成的调节
作用于核酸链的末端（3’端或5’端），逐个水 解下核苷酸。
脱氧核糖核酸外切酶：只作用于DNA
核糖核酸外切酶:只作用于RNA （二）核酸内切酶:
从核酸分子内部切断3’,5’-磷酸二酯键。 限制性内切酶：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,常作为工具酶。
过程。
核苷酸的生物合成
三、嘌呤核苷酸的生物合成过程 1、嘌呤核苷酸环上原子来源
核苷酸代谢药学ppt课件
9/6/2019 2:36 AM
P161
3
一、核苷酸的生理功能（自学） 二、核酸经各种消化酶催化可逐级水解
9/6/2019 2:36 AM
P162
4
食物核蛋白
胃酸
蛋白质
核酸(RNA及DNA)
胰核酸酶
核苷酸
核苷
胰、肠核苷酸酶
磷酸
碱基
核苷酶
戊糖/磷酸戊糖
可利用
不能利用，降解后排出
9/6/2019 2:36 AM
第8章 核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
生化教研室
9/6/2019 2:36 AM
1
第一节 概述 第二节 核苷酸的合成代谢 第三节 核苷酸的分解代谢
9/6/2019 2:36 AM
2
第一节 概述
核苷酸是核酸的基本组成单位。 人体内的核苷酸主要由机体细胞自身
合成。因此，核苷酸不属于营养必需 物质。
9
（1）IMP的合成（11步反应）
①5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）的生成
特点：
PRPP是活性核糖的供体
PRPP合成酶是限速酶，受嘌呤核苷酸的变构调节
9/6/2019 2:36 AM
P163
10
（1）
②生成IMP
（反应2~11）
（2）
PRPP酰胺转移酶
是另一个限速酶
（3）
（4）
P196/63/、20149、2:356 AM
可利用
P162
5
第二节 核苷酸的合成代谢
一、嘌呤核苷酸的从头合成和补救合成途径
AMP
9/6/2019 2:36 AM
GMP
核苷酸代谢(生物化学课件)
甘氨酰胺核苷酸(GAR)
合成酶
H2C-NH-CHO
ATP
H2C-NH-CHO
AIR合成酶
O=C-NH
Mg2+ Gln Glu
R 5/ P
HN=C-NH
R 5/ P
Mg2+ ATP ADP
Pi
甲酰甘氨酰胺核苷酸(FGAR) 甲酰甘氨脒核苷酸(FGAM)
O
HC N CH
羧化酶
HO-C
N CH
合成酶
H2N C N
氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ
CO2 +谷氨酰胺
(CPS-Ⅱ)
NH2 C=O
2×ATP 2×(ADP+Pi) 谷氨酸 O-PO32-
氨基甲酰磷酸
天冬氨酸氨基 甲酰转移酶
Asp Pi
O
O
HO-C NH2
CH2
二氢乳清酸酶
HN
NADP+
NADPH+H+
脱氢酶
C
H2O O N COOH
O N COOH
H
O
H
HN
氨基甲酰天冬氨酸
腺嘌呤 + PRPP APRT AMP + PPi
次黄嘌呤 + PRPP HGPRT IMP + PPi
鸟嘌呤 + PRPP 腺嘌呤核苷
HGPRT 腺苷激酶
GMP + PPi AMP
ATP ADP
4.补救合成的特点
(1) 节省从头合成时的能量和氨基酸。 (2) 某些组织器官如脑、骨髓等主要是进行补救合成。
部位 肝是主要合成器官，其次是小肠和胸腺；而脑、 骨髓则很难进行此途径。
嘌呤环的C、N原子来自谷氨酰胺、天冬氨酸、一碳单
2024版《生物化学》课件第八章核苷酸
《生物化学》课件第八章核苷酸目录•核苷酸概述与结构•核酸的理化性质与合成•DNA复制与修复机制•RNA转录后加工与修饰•核酸降解与代谢途径•核苷酸在生物技术应用中的研究进展01核苷酸概述与结构核苷酸定义及作用01核苷酸是核酸的基本组成单位，由磷酸、五碳糖和含氮碱基三部分组成。
02在生物体内，核苷酸具有多种生物学功能，如作为遗传信息的携带者、参与蛋白质合成、作为能量储存和转移分子等。
结构组成与分类核苷酸的结构包括磷酸基团、五碳糖和含氮碱基。
其中，五碳糖包括核糖和脱氧核糖两种，含氮碱基包括嘌呤和嘧啶两类。
根据五碳糖的不同，核苷酸可分为核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸两类。
根据含氮碱基的不同，核苷酸又可分为腺嘌呤核苷酸、鸟嘌呤核苷酸、胞嘧啶核苷酸和尿嘧啶核苷酸等。
核苷酸通过不同的排列组合方式，构成了生物体的遗传物质DNA 和RNA ，从而实现了遗传信息的传递和表达。
遗传信息的携带者在蛋白质合成过程中，mRNA 作为模板指导氨基酸的排列顺序，tRNA 则携带特定的氨基酸到核糖体上进行合成。
参与蛋白质合成ATP 是生物体内最重要的能量储存和转移分子，通过水解或合成反应释放或储存能量，从而维持生物体的正常生理功能。
能量储存和转移分子环核苷酸如cAMP 和cGMP 等作为第二信使参与细胞信号传导过程，调节细胞的代谢、生长和分化等。
细胞信号传导生物学意义及功能02核酸的理化性质与合成溶解性核酸可溶于水，微溶于乙醇，不溶于有机溶剂。
紫外吸收核酸在240-290nm波长范围内有强烈的紫外吸收，其最大吸收值在260nm附近。
变性、复性与杂交核酸在加热、极端pH、有机溶剂等条件下可发生变性，解离成单链；去除变性条件后，互补单链可重新结合，称为复性；不同来源的核酸单链只要序列互补也可复性，称为杂交。
酸碱性核酸在酸碱环境下可发生水解，生成磷酸、戊糖和含氮碱基。
核酸的理化性质核酸的合成途径DNA的生物合成包括DNA的复制和逆转录过程，其中DNA复制是以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，逆转录则是以RNA为模板合成cDNA的过程。
08第八章 核苷酸代谢.ppt
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导言
四、核苷酸的功能 最重要 —— 组成核酸的基本单位 其他生物学作用： 供应能量、活性载体、 构成辅酶、参与代谢调控 实例：
五、核苷酸的消化 (示意图)
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第一节 嘌呤核苷酸代谢
一、嘌呤核苷酸的合成代谢 从头合成途径： 在酶促作用下，用AA、一碳单
位、磷酸核糖等简单物质为原料，合成核苷 酸的途径。（肝及大多组织细胞）
甘氨酰胺核苷酸 ＧＡＲ
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IMP 的合成过程 （２）
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嘌呤核苷酸从头合成的调节（１）
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嘌呤核苷酸从头合成的调节（２）
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脱氧核苷酸的生成
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嘌呤核苷酸的补救合成
嘌呤碱的磷酸核糖基化
腺嘌呤 ＋ PRPP
APRT
次黄嘌呤 ＋ PRPP HGPRT
鸟嘌呤 ＋ PRPP
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嘧啶核苷酸从头合成的调节
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嘧啶碱的分解代谢
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各种抗代谢药物的作用机制
嘌呤类似物 ——
腺苷酸
AMP AMP AMP
IMP
代琥珀酸
XMP
GMP GMP GMP
从头合成的调节： 参见示意图
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第一节 嘌呤核苷酸代谢
一、嘌呤核苷酸的合成代谢 （二）嘌呤核苷酸的补救合成
脑组织和骨髓中并不存在从头合成途径，这 些细胞只能直接利用已有的嘌呤碱或嘌呤核苷重 新合成嘌呤核苷酸，称为补救合成。
这一途径比较简单，且能量和氨基酸等的消 耗也比从头合成途径少得多。
一、嘧啶核苷酸的合成代谢 （一）嘧啶核苷酸的从头合成途径
第8章核苷酸代谢
核苷酶的作用：
作
用
核苷磷酸化酶
位
核苷+磷酸
ห้องสมุดไป่ตู้
碱基+戊糖-1-磷酸 点
核苷水解酶
核苷+H2O
碱基+戊糖
第二节 嘌呤核苷酸的代谢
Metabolism of Purine Nucleotides
目录
嘌呤核苷酸的结构
AMP
GMP
一、嘌呤核苷酸的合成代谢
从头合成途径 (de novo synthesis pathway)
肝细胞线粒体中 氨
变构激活剂 N-乙酰谷氨酸
功能
尿素合成
CPS-II
胞液（所有细胞） 谷氨酰胺 无 嘧啶 合成
目录
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
目录
3. dTMP的生成
核糖核苷酸还原酶
UDP
参 与 代 谢 与 生 理 cAMP是多种细胞膜受体激素作用的第二
调节
信使、cGMP也与代谢调节有关
组成辅酶
腺苷酸是NAD，FAD，CoA等的组成成分
活化中间代谢物
UDP- 葡 萄 糖 是 合 成 糖 原 、 糖 蛋 白 原 料 ， CDP-二酰基甘油用于合成磷脂 SAM活性甲基供体
目录
目录
目录
N
氨酶
NH
NH
N
腺嘌呤
O
黄
NH
N
嘌
呤
次黄嘌呤 氧
O
化
酶
第8章 核苷酸代谢
生物化学与分子生物学教研室
（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径 (salvage synthesis)
1、部位：骨髓、脑等组织 2、过程： 利用现成的嘌呤或嘌呤核苷
生物化学与分子生物学教研室
（1）利用嘌呤：
腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）
次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）
腺嘌呤 +PRPP 次黄嘌呤 鸟嘌呤 +PRPP
⑩次黄嘌呤核 苷酸（IMP）
生物化学与分子生物学教研室
（3）由IMP合成AMP及GMP
HOOCCH2CHCOOH
NH2
NH HN C C N
CH
延胡索酸
C N
C
N
CH
HC C
O
腺H苷C 酸N C代NR琥-5'珀-P 腺酸苷酸酸裂代解琥酶珀
NN
AMP R-5'-P
HN C C N
CH
HC C NN
NAD+ H2O
核苷酸酶
嘧啶核苷酸
核苷
H2O Pi
核
Pi 苷
磷
酸
化 R-1-P 酶
嘧啶碱
生物化学与分子生物学教研室
NH2 C N CH
O=C CH
N H
胞嘧啶
NH2
O C N CH O=C CH N
H 尿嘧啶
O C HN C-CH3 O=C CH N 胸腺嘧啶 H
NADPH+H+ NADP+
O C HN CH-CH3 O=C N CH2
－5，－P
生物化学与分子生物学教研室
氨基咪唑核 苷酸合成酶
－5，－P
⑤5-氨基咪唑核 苷酸(AIR)
－5，－P
（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径 (salvage synthesis)
1、部位：骨髓、脑等组织 2、过程： 利用现成的嘌呤或嘌呤核苷
生物化学与分子生物学教研室
（1）利用嘌呤：
腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）
次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）
腺嘌呤 +PRPP 次黄嘌呤 鸟嘌呤 +PRPP
⑩次黄嘌呤核 苷酸（IMP）
生物化学与分子生物学教研室
（3）由IMP合成AMP及GMP
HOOCCH2CHCOOH
NH2
NH HN C C N
CH
延胡索酸
C N
C
N
CH
HC C
O
腺H苷C 酸N C代NR琥-5'珀-P 腺酸苷酸酸裂代解琥酶珀
NN
AMP R-5'-P
HN C C N
CH
HC C NN
NAD+ H2O
核苷酸酶
嘧啶核苷酸
核苷
H2O Pi
核
Pi 苷
磷
酸
化 R-1-P 酶
嘧啶碱
生物化学与分子生物学教研室
NH2 C N CH
O=C CH
N H
胞嘧啶
NH2
O C N CH O=C CH N
H 尿嘧啶
O C HN C-CH3 O=C CH N 胸腺嘧啶 H
NADPH+H+ NADP+
O C HN CH-CH3 O=C N CH2
－5，－P
生物化学与分子生物学教研室
氨基咪唑核 苷酸合成酶
－5，－P
⑤5-氨基咪唑核 苷酸(AIR)
－5，－P
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生物化学第八核苷酸代谢
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
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