核酸的降解和核苷酸的代谢
生物化学第十一章
氨甲酰磷酸
嘧啶核苷酸合成途径
2.胞苷酸的合成：
3.脱氧胸腺嘧啶核苷酸的合成：
嘧啶核苷酸的补救合成途径：
补救合成途径： 由分解代谢产生的嘧啶/ 嘧啶核苷转变为嘧啶核苷酸的过程称为补 救合成途径(salvage pathway)。以 嘧啶核苷的补救合成途径较重要。
嘧啶核苷酸补救合成途径
尿嘧啶+PRPP UMP+PPi
二、嘌呤类似物和嘧啶类似物
1、嘌呤类似物主要有6-巯基嘌呤（6-MP）、2， 6-二氨基嘌呤、8-氮鸟嘌呤等。 2、嘧啶类似物主要有5-氟尿嘧啶（5-FU）和6氮尿嘧啶（6-AU）等。
6-巯基嘌呤（6-MP）的作用机理是什么？
6-MP其结构与次黄嘌呤类似（C6上巯基取代了羟 基），它可进入体内竞争性地抑制次黄嘌呤-鸟 嘌呤磷酸核糖转移酶，抑制了IMP 和GMP 的补 救合成。 6-MP还可经磷酸核糖化而转变为6-巯基嘌呤核苷 酸，从而抑制IMP 转变成AMP 和GMP。 6-巯基嘌呤核苷酸还可反馈抑制嘌呤核苷酸从头 合成的调节酶（磷酸核糖酰胺转移酶），使 PRA合成受阻，从而干扰IMP、AMP 和GMP 的合成。
限制性核酸内切酶：分为3种类型
（1）Ⅰ类：由3种不同亚基构成，兼具修饰酶活 性和依赖于ATP 的限制性内切酶活性，需要 Mg2+、S-腺苷甲硫氨酸及ATP的参与。复杂的 多功能酶，在基因工程上的应用价值不大。 （2）Ⅱ类：相对分子量较小，能识别双链DNA 上特异的核苷酸序列，底物作用的专一性强， 且识别序列与切断序列相一致，在分子生物学 中应用最广。 （3）Ⅲ类：只由一条肽链构成，仅需Mg2+，切 割DNA 特异性最强。
Recognize site
1-1.5kb
核酸的降解及核苷酸的代谢概述核酸是一种高分
3、合成特点：嘌呤核苷酸的合成并不是先单独合成嘌呤环，再与磷酸和核
糖结合成嘌呤核苷酸，而是合成开始就从5— —R起沿着合成核苷酸的途径，
经过11步酶促反应，先合成次黄嘌呤核苷酸（IMP），再转变为其它的嘌呤核苷
酸，因此称之为“从头合成途径”。
4、IMP的合成：从5——R→→→IMP十一步反应中，催化第一步反应的 酶是磷酸核糖焦磷酸激酶，第二步反应由磷酸核糖转酰胺酶（氨基转移酶）催化 这二个酶均是可调节酶
①排尿酸药物，如水杨酸、辛可劳、丙磺舒等。可降低肾小管对尿酸的重吸 收， 增加尿酸排出。
（2） 嘌呤氧化酶抑制剂：别嘌呤醇 其结构与次黄嘌呤很相似，可竞争性抑制黄嘌呤氧化酶，以减少尿酸的产生， 故可治疗痛风症（一种继发性嘌呤核苷酸代谢紊乱症，由于尿酸在体内积累所至
）二。 2、嘌呤核苷酸的合成代谢：
用同位素标记的化合物做实验，证明生物体内合成嘌呤环的前体有：
第一节
核酸的消化与吸收
食物中所含的核酸和蛋白质结合，故消化过程开始之前，核酸先在胃酸 作用下与蛋白质分开：食物中核蛋白 H+ 蛋白质、核酸（DNA、RNA）
一、消化：
（一）部位：小肠
RNA酶：水解核糖核酸
胰液—核酸酶
DNA酶：水解脱氧核糖核酸
（二）参与消化的酶：
多核苷酸酶：
小肠液—
（三）消化过程：
核苷酸酶：
可能是因为体内如脾、脑、骨髓等重要组织器官不能从头合成嘌呤核苷酸，而主要通过补 救途径合成嘌呤核苷酸。
（三）嘌呤核苷酸合成代谢的调节：
二个长负反馈： GDP
磷酸核糖焦磷酸激酶
ADP
GMP、GTP 二个短负反馈： GMP
AMP
磷酸核糖氨基转移酶 次黄嘌呤核苷酸脱酶 腺苷琥珀酸合成酶
第16章 核酸的降解和核苷酸代谢
核酸的基本结构单位是核苷酸。核酸代谢与核苷酸代谢密切相 关。这是一类在代谢上极为重要的物质，它们几乎参与细胞的所有 生化过程。
核酸降解产生核苷酸，核苷酸还能进一步分解。在生物体内， 核苷酸可由其他化合物所合成。某些辅酶的合成与核苷酸代谢亦有 关。
核苷酸的作用： （1）核苷酸是核酸生物合成的前体。 （2）核苷酸衍生物是许多生物合成的活性中间物。例如，UDP－ 葡萄糖和CDP－二脂酰甘油分别是糖原和磷酸甘油酯合成的中间 物。 （3）ATP是生物能量代谢中通用的高能化合物。 （4）腺苷酸是三种重要辅酶（烟酰胺核苷酸、黄素腺嘌呤二核苷 酸和辅酶A）的组分。 （5）某些核苷酸是代谢的调节物质。如cAMP和cGMP是许多种激 素引起生理效应的中间介质。
(四)由嘌呤碱和核苷合成核苷酸 生物体内除能以简单前体物质“从头合成”核苷酸外，尚能由预 先形成的碱基和核苷合成核苷酸，这是对核苷酸代谢的一种“补救” 作用，以便更经济地利用已有的成分。 前已提到，核苷磷酸化酶所催化的转核糖基反应是可逆的。在特 异的核苷磷酸化酶作用下，各种碱基可与1—磷酸核糖反应生成核苷：
二、核苷酸的降解
核苷酸水解下磷酸即成为核苷。生物体内广泛存在的磷的磷酸单酯酶对一切核苷酸都能作用，无论磷酸基在 核苷的2’、3’或5’位置上都可被水解下来。某些特异性强的磷酸单酯 酶只能水解3’—核苷酸或5’—核苷酸，则分别称为3’—核苷酸酶或 5’—核苷酸酶。
(二)胸腺嘧啶核苷酸的合成
第三节 辅酶核苷酸的生物合成 生物体内尚有多种核苷酸衍生物作为辅酶而起作用。其中重要 的有：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸、黄素 单核苷酸、黄素腺嘌呤二核苷酸及辅酶A。这几种辅酶核苷酸可在体 内自由存在。现将其生物合成途径分别叙述如下： 一、烟酰胺核苷酸的合成
生物化学下-第33章 核酸的降解与核苷酸代谢
磷酸核糖焦磷 酸激酶 转酰胺酶
次黄嘌呤核苷 酸脱氢酶
➢ 嘌呤核苷酸合成的抗代谢物
抗代谢物的概念:在化学结构上与正常代谢物（底物 或辅酶）结构相似，具有竞争性拮抗正常代谢的 物质。
机制:竞争性抑制或“以假乱真”方式干扰或阻断核 苷酸的合成代谢，进而阻止核酸及蛋白质的生物 合成。
尿囊酸酶
尿囊素酶
尿囊酸 （硬骨鱼类）
小 AMP 结
GMP
嘌呤碱的最终 代谢产物
I
H 黄嘌呤氧化酶
X
G
黄嘌呤氧化酶
OH
N
N
OH
HO
N
N H
尿 酸 (uric acid)
3、代谢产物
•排尿酸动物：灵长类、鸟类、昆虫、排尿酸爬虫类 •排尿囊素动物：哺乳动物（灵长类除外）、腹足类 •排尿囊酸动物：硬骨鱼类 •排尿素动物：大多数鱼类、两栖类 •某些低等动物能将尿素进一步分解成NH3和CO2排出。 •植物分解嘌呤的途径与动物相似，产生各种中间产物 （尿囊素、尿囊酸、尿素、NH3）。 •微生物分解嘌呤类物质，生成NH3、CO2及有机酸（甲 酸、乙酸、乳酸、等）。
Lesch-Nyhan综合症（莱-尼综合症）：也称为自毁容貌 症，是由于次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶的遗传缺陷 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。手舞足蹈，咬指咬唇强迫自残。
5、嘌呤核苷酸 生物合成的调节
（二）嘌呤核苷酸的合成
1、 从头合成的概念及部位
①定义
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。
②合成部位
生物化学笔记- 核苷酸的降解和核苷酸代谢
第十五章核苷酸的降解和核苷酸代谢第一节分解代谢一、核酸的降解核酸由磷酸二酯酶水解，有核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、内切酶和外切酶之分。
蛇毒磷酸二酯酶和牛脾磷酸二酯酶都是外切酶，既可水解DNA，又可水解RNA，但蛇毒磷酸二酯酶从3’端水解，生成5’-核苷酸；牛脾磷酸二酯酶从5’端水解，生成3’-核苷酸。
细胞内还有限制性内切酶，可水解外源DNA。
二、核苷酸的降解核苷酸由磷酸单酯酶水解成核苷和磷酸，特异性强的酶只水解5’-核苷酸，称为5’-核苷酸酶，或相反。
核苷磷酸化酶将核苷分解为碱基和戊糖-1-磷酸，核苷水解酶生成碱基和戊糖。
核糖-1-磷酸可被磷酸核糖变位酶催化为核糖-5-磷酸，进入戊糖支路或合成PRPP。
三、嘌呤的分解（一）水解脱氨：腺嘌呤生成次黄嘌呤，鸟嘌呤生成黄嘌呤。
也可在核苷或核苷酸水平上脱氨。
（二）氧化：次黄嘌呤生成黄嘌呤，再氧化生成尿酸。
都由黄嘌呤氧化酶催化，生成过氧化氢。
别嘌呤醇是自杀底物，其氧化产物与酶活性中心的Mo4+紧密结合，有强烈抑制作用。
可防止尿酸钠沉积，用于治疗痛风。
（三）鸟类可将其他含氮物质转化为尿酸，而某些生物可将尿酸继续氧化分解为氨和CO2。
四、嘧啶的分解胞嘧啶先脱氨生成尿嘧啶，再还原成二氢尿嘧啶，然后开环，水解生成β-丙氨酸，可转氨参加有机酸代谢。
胸腺嘧啶与尿嘧啶相似，还原、开环、水解生成β-氨基异丁酸，可直接从尿排出，也可转氨生成甲基丙二酸半醛，最后生成琥珀酰辅酶A，进入三羧酸循环。
第二节合成代谢一、嘌呤核糖核苷酸的合成（一）从头合成途径1.嘌呤环的元素来源2.IMP的合成：其磷酸核糖部分由PRPP提供，由5-磷酸核糖与ATP在磷酸核糖焦磷酸激酶催化下生成。
IMP的合成有10步，分两个阶段，先生成咪唑环，再生成次黄嘌呤。
首先由谷氨酰胺的氨基取代焦磷酸，再连接甘氨酸、甲川基，甘氨酸的羰基生成氨基后环化，生成5-氨基咪唑核苷酸。
然后羧化，得到天冬氨酸的氨基，甲酰化，最后脱水闭环，生成IMP。
核酸的降解和核苷酸代谢
核酸外切酶对核酸的水解位点B5´ pBB
B
p
B
B
B
B
p
p
p
p
p
p
OH 3´
牛脾磷酸二酯酶
（ 5´端外切5得3） DNA/RNA
蛇毒磷酸二酯酶
（ 3´端外切3得5） DNA/RNA
限制性内切酶
原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺旋中4-8个碱基
对所组成的特异的具有二重旋转对称性的回文序列，并在
核苷酸酶
腺嘌呤核苷核苷磷酸化酶 腺嘌呤
Pi R-1-P H2O -NH3
腺嘌呤 脱氨酶
核苷磷酸化酶
H2O
3
Pi
腺嘌呤核 苷脱氨酶
H2O -NH3
次黄嘌呤核苷酸
核苷酸酶
次黄嘌呤核苷
次黄嘌呤
H 2O
Pi
H2O
Pi
尿酸与痛风症的关系 血中尿酸含量升高时，尿酸盐晶体在组织中沉积， 形成痛风症。 受累组织器官：关节﹑软骨﹑肾﹑软组织 病变： 关节炎﹑肾病﹑尿路结石 病因： 高嘌呤饮食﹑核酸大量分解﹑肾病 治疗药物：别嘌呤醇
第33章 核酸的降解 和核苷酸代谢
核苷酸的生物学功能：
⒈
⒉
作为核酸合成的原料
体内能量的利用形式（ATP GTP 组成辅酶（NAD FAD NAD+ UTP CTP）
⒊
⒋ ⒌
参与代谢和生理调节（cAMP cGMP）
NADP+ HSCoA） SAM等） 活化中间代谢物（UDPG CDP-胆碱
第一节
核酸和核苷酸的分解代谢
5-磷酸核糖焦磷酸
5-磷酸核糖胺
IMP AMP
GMP
二﹑嘧啶核苷酸的合成
生物化学-生化知识点_第八章 核酸的降解和核苷酸的代谢
第八章核酸的降解和核苷酸的代谢下册 P3878-1 核酸和核苷酸的分解代谢核酸在核酸酶（磷酸二酯酶）作用下降解成核苷酸，核苷酸在核苷酸酶（磷酸单酯酶）作用下分解成核苷与磷酸，然后再在核苷磷酸化酶作用下可逆生成碱基（嘌呤和嘧啶）和戊糖-1-磷酸。
一一一嘌呤碱的分解代谢： P390 图33-2首先在各种脱氨酶作用下水解脱去氨基（脱氨也可以在核苷或核苷酸的水平上进行），腺嘌呤脱氨生成次黄嘌呤(I)，鸟嘌呤脱氨生成黄嘌呤(X)，I和X在黄嘌呤氧化酶作用下氧化生成尿酸。
人和猿及鸟类等为排尿酸动物，以尿酸作为嘌呤碱代谢最终产物；其他生物还能进一步分解尿酸形成尿囊素、尿囊酸、尿素及氨等不同代谢产物。
尿酸过多是痛风病起因，病人血尿酸 > 7mg%，为嘌呤代谢紊乱引起的疾病。
可服用别嘌呤醇，结构见P389，与次黄嘌呤相似。
别嘌呤醇在体内先被黄嘌呤氧化酶氧化成别黄嘌呤，别黄嘌呤与酶活性中心的Mo（Ⅳ）牢固结合，使Mo（Ⅳ）不易转变成Mo(Ⅵ)，黄嘌呤氧化酶失活，使I和X不能生成尿酸，血尿酸含量下降。
一一一嘧啶碱的分解代谢：见P391 图33-3C：胞嘧啶先脱氨成尿嘧啶U，U再还原成二氢尿嘧啶后水解成β-丙氨酸。
T：胸腺嘧啶还原成二氢胸腺嘧啶后水解成β-氨基异丁酸。
8-2 核苷酸的生物合成一一一核糖核苷酸的生物合成一1一从头合成：从一些简单的非碱基前体物质合成核苷酸。
1.嘌呤核苷酸：从5-磷酸核糖焦磷酸（5-PRPP）开始在一系列酶催化下先合成五元环，后合成六元环，共十步生成次黄嘌呤核苷酸。
然后再生成A、G等嘌呤核苷酸。
2.嘧啶核苷酸：先合成嘧啶环（乳清酸），再与5-PRPP（含核糖、磷酸部分）反应生成乳清苷酸，失羧生成尿嘧啶核苷酸（UMP），再转变成其他嘧啶核苷酸。
一2一补救途径：利用已有的碱基、核苷合成核苷酸，更经济，可利用已有成分。
特别在从头合成受阻时（遗传缺陷或药物中毒）更为重要。
外源或降解产生的碱基和核苷可通过补救途径被生物体重新利用。
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。
核酸的降解和核苷酸的代谢
二 、核苷酸的生物降解
1、嘌呤的分解
嘌呤碱包括：A-腺嘌呤、G-鸟嘌呤
不同动物嘌呤代谢的最终产物也不同 人、猿以及鸟类、爬虫类和大多数昆虫：尿酸
其他哺乳动物、双翅目昆虫：尿囊素
硬骨鱼类：尿囊酸
尿囊素酶
尿酸酶
大多数鱼类、两栖类：尿素 尿囊酸酶
• 某些低等动物能将尿素进一步分解成NH3和 CO2排出。
Py Pu Py Py
G
A
C
U
G
A
1´
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p OH
5´
3´
RNAase I
RNAase I
RNAase T1
RNAase T1
Pu ：嘌呤
Py：嘧啶
RNA: DNA:
RNase(酶稳定、耐高温) DNase(种类多、工具酶)
作用类别：
核酸内切酶： 磷酸二酯酶，作用点在核酸内部，产 物是寡核苷酸链。 核酸外切酶： 磷酸单酯酶，作用于核酸两端，产物 是单核苷酸。
甘油醛-3-磷酸
1.核酸酶
核酸酶的分类
核糖核酸酶(RNase)：只水解RNA磷酸
根据对底物的 专一性分为
二酯键的酶（RNase）
脱氧核糖核酸酶(DNase)：只能水解
DNA磷酸二酯键的酶。
非特异性核酸酶：既可水解RNA，又
可水解DNA磷酸二酯键的核酸酶
核酸内切酶 根据切割位点分为
核酸外切酶
内切核酸酶对RNA的水解位点示意图
来自NH3 氨甲酰磷酸
来自CO2
4
C
N3
C5
C2
C6
1
N
来自天冬氨酸
第十二章核酸降解与核苷酸代谢ppt课件
（3）核苷经核苷酸水解生成碱基和戊糖
二、碱基的代谢 1、嘌
呤 的 分 解
2、嘧 啶 的 分 解
第二节 核苷酸合成
一、从头合成 1、嘌呤核苷酸合成 （1）嘌呤环各元素来源
（2） 合 成 途 径
（3）合成特点
a、先经合成氨甲酸磷酸，再与天冬氨酸硫含 生成乳清酸,再被转移至SPRPP的CI’上生 成乳清酸核苷酸。
b、乳清酸核苷酸经脱羧及转氨基因生成尿苷 酸、胞苷酸。
二、补救合成途径
由磷酸核糖转移酶催化将未合成或代谢中 产生的碱基转移至磷酸核糖的C1‘羟基上而 形成核苷酸。
三、脱氧核苷酸的合成
DNA中所含脱氧核苷酸由核糖核苷二磷 酸水平还原而成
四、DNA胸苷酸合成
1、由dump经胸苷酸合成酶还原并从亚甲 基四氢叶酸转甲基而生成dtmp
第十二章 核酸降解与核苷酸代谢 第一节 核酸降解
一、核酸的降解 1、核酸的分解过程
核苷酸 核苷酸酶 H2O
核苷＋Pi
核苷磷酸化酶
核苷＋Pi
嘌呤碱或嘧啶碱＋戊糖-1-磷酸
核苷＋H2O 核苷水解酶 嘌呤碱或嘧啶碱＋戊糖
2、核酸的降解
（1）水解核苷酸之间连接的3‘，5’磷酸二 脂键，生成多核苷酸电离或单核苷酸催化 水解的酶为核酸酶，水解核酸分子内的磷 酸二酯键的核酸酶为内环酶，从核酸-端逐 个水解核苷酸的酶为外 氧胸苷，过后经胸苷酸酶催化与ATP反应 生成胸苷酸。
生物化学第33章核酸的降解和核苷酸代谢
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药物治疗
针对核酸降解和核苷酸代谢异 常的疾病，可采用药物治疗， 如使用核酸酶抑制剂、核苷酸 类似物等。
基因治疗
对于由基因突变引起的核酸降 解和核苷酸代谢异常疾病，基 因治疗是一种潜在的治疗方法 ，如通过基因编辑技术修复突 变基因。
饮食调整
饮食调整可帮助改善核苷酸代 谢异常，如减少高嘌呤食物的 摄入以降低血尿酸水平。
调节代谢
核酸降解产生的核苷酸及其代谢产物可以调节细胞 内核苷酸代谢相关酶的活性，从而影响核苷酸代谢 的速率和方向。
维持平衡
核酸降解与核苷酸代谢之间的动态平衡对于维持细 胞内核苷酸稳态至关重要，核酸降解的异常可能导 致核苷酸代谢紊乱。
核苷酸代谢对核酸降解的反馈作用
80%
产物反馈
核苷酸代谢产生的某些产物可以 反馈抑制核酸降解相关酶的活性 ，从而调节核酸降解的速率。
嘧啶核苷酸的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ谢
嘧啶核苷酸的合成
先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连生 成嘧啶核苷酸。合成的部位主要在肝 和小肠黏膜中。
嘧啶核苷酸的分解
嘧啶碱基分解代谢是先去除环外氨基生 成嘧啶，再氧化开环，最终生成CO2、 β-丙氨酸及β-氨基异丁酸等。
核苷酸代谢的调控与意义
核苷酸代谢的调控
核苷酸代谢受到多种因素的调控，包括底物浓度、酶活性、基因表达等。此外， 核苷酸代谢还与细胞周期、细胞增殖和分化等生理过程密切相关。
核苷酸代谢的意义
核苷酸是生物体内重要的组成成分，参与遗传信息的传递和表达。同时，核苷 酸也是多种生物活性物质的合成前体，如辅酶、激素等。因此，核苷酸代谢对 于维持生物体的正常生理功能具有重要意义。
核酸的降解与核苷酸代谢
(Degradation of nucleic acid and nucleotides metabolism)
一、核酸和核苷酸的分解代谢 二、核苷酸的生物合成
核苷酸的功能
• 核苷酸是核酸生物合成的前体 • 核苷酸衍生物是许多生物合成的活性中间物，例如： UDP-葡萄糖和CDP-二酯酰甘油分别是糖原和磷酸甘油 酯合成的中间物 • ATP是生物能量代谢中通用的高能化合物 • 腺苷酸是三种重要辅酶的组分
嘌呤碱的分解
• 嘌呤碱的分解首先是在各种脱氨酶的作用下水解 脱去氨基。 • 脱氨反应也可以在核苷或核苷酸的水平上进行， 在动物组织中腺嘌呤脱氨酶的含量极少，而腺嘌 呤核苷脱氨酶和腺嘌呤核苷酸脱氨酶的活性极高。
嘌呤碱基的脱氨
嘌呤的降解
腺嘌呤 H2 O
腺嘌呤脱氨酶
鸟嘌呤 H2O
鸟嘌呤脱氨酶
NH3 NH3 黄嘌呤氧化酶 次黄嘌呤 黄嘌呤 H2O+O2 H2 O2 尿囊素 H2O 尿囊
素酶
尿酸氧化酶 黄嘌 呤氧 化酶
H2O+O2 H2 O2
CO2+H2O2
尿囊酸酶
尿酸 2H2O+O2 尿素 + 乙醛酸
尿囊酸
H2 O
脲酶
4NH3 + 2CO2
嘌呤的分解代谢
NH2 N N H N N N N H O NH N NH2 O N H N H O H N
O NH
Adenine
+H2O NH3 OH N N H N 次黄嘌呤氧化酶 黄嘌呤氧化酶 H 2O N 次黄嘌呤 H 2O 2 腺嘌呤脱氨酶
and swelling in their feet.
A CASE STUDY : GOUT
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GTP +
AMP -
腺苷酸代琥珀酸合成酶
GMP -
IMP脱氢酶
ATP +
GMP合成酶
从头合成的调节
__ +
+
R-5-P PRPP合成酶
酰胺转移酶
PRPP
_PRA
ATP
_
_
腺苷酸代 琥珀酸
AMP ADP ATP
IMP
XMP GMP GDP GTP
_
腺苷酸代
AMP
IMP
琥珀酸
GTP
+
XMP _ATP
次黄苷酸（IMP）的合成
ATP
AMP
R-5-P
PRPP
（5-磷酸核糖） PRPP合成酶 （5-磷酸核糖-1-焦磷酸）
在谷氨酰胺、甘氨酸、 一碳单位、二氧化碳 及天冬氨酸的参与下， 逐步合成
IMP
⑵ 腺苷酸及鸟苷酸的合成： • IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天
冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMPS），然后裂解产生腺苷酸（AMP）。 • IMP也可在IMP脱氢酶的催化下，以NAD+为受 氢体，脱氢氧化为黄苷酸（XMP），后者再在 鸟苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合 成鸟苷酸（GMP）。
一、核酸和核苷 酸的分解代谢 （一）核酸的水解
核酸的碱水解
核酸的酶水解
食物中核酸的消化
胃 核蛋白
HCl
蛋白质
小肠
小肠
核酸
单核苷酸
胰核酸酶
核苷酸酶
磷酸 小肠
核苷 核苷酶
戊糖 含氮碱
• 核苷酸类物质在人体具有多方面的生理功用： ① 作为合成核酸的原料：如ATP，GTP，CTP， UTP用于合成RNA，dATP，dGTP，dCTP， dTTP用于合成DNA。 ② 作为能量的贮存和供应形式：除ATP之外， 还有GTP，UTP，CTP等。 ③ 参与代谢或生理活动的调节：如环核苷酸 cAMP和cGMP作为激素的第二信使。
（6-mercaptopurine，6-MP）、6-巯基鸟嘌呤、 8-氮杂鸟嘌呤等。 • 6-MP的化学结构与次黄嘌呤类似，因而可以 抑制IMP转变为AMP或GMP，从而干扰嘌呤 核苷酸的合成。
6-巯基嘌呤的分子结构
次黄嘌呤 (hypoxanthine, H )
6-巯基嘌呤 (6-mercaptopurine, 6-MP)
还原型硫氧 SH 化还原蛋白 SH
氧化型硫氧 S 化还原蛋白 S
NADP+ 硫氧化还原蛋白还原酶 NADPH + H+
(FAD)
2. 从头合成的调节：
调节方式：反馈调节和交叉调节
5-磷酸核糖
IMP AMP、ADP GMP、GDP
+
-
PRPP合成酶
PRPP +
IMP AMP GMP
-
PRPP酰胺转移酶
一、嘌呤核苷酸的合成代谢
（一）嘌呤核苷酸的从头合成：
• 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，其次为小肠和胸腺。 所 有合成反应在胞液中进行。
嘌呤碱合成的元素来源
I/G+PRPP
IMP/GMP+PPi
（三）抗代谢药物对嘌呤核苷酸合成的抑制： • 能够抑制嘌呤核苷酸合成的一些抗代谢药物， 通常是属于嘌呤、氨基酸或叶酸的类似物，主 要通过对代谢酶的竞争性抑制作用，来干扰或 抑制嘌呤核苷酸的合成，因而具有抗肿瘤治疗 作用。
1. 嘌呤类似物： • 临床上应用较多的嘌呤类似物包括6-巯基嘌呤
第二十八章 核苷酸代谢
Chapter 28 Metabolism of nucleotides
• 核苷酸(nucleotide)是构成核酸(nucleic acid)的 基本单位，人体所需的核苷酸都是由机体自身 合成的。
• 食物中的核酸或核苷酸类物质基本上不能被人 体所利用。 在核酸类物质的水解产物中，只有 磷酸和戊糖可被吸收利用。
天冬氨酸
甲酰基 （N10-CHO FH4）
CO2 甘氨酸
甲酰基 （N5,N10-CH=FH4）
谷氨酰胺 （酰胺基）
1．从头合成途径：
⑴ 次黄苷酸的合成： • 首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗
ATP，由5-磷酸核糖合成PRPP(1-焦磷酸-5-磷酸 核糖)。 • PRPP再经过大约10步反应，合成第一个嘌呤核 苷酸——次黄苷酸（IMP）。
④ 参与构成酶的辅酶或辅基：如在NAD+， NADP+，FAD，FMN，CoA中均含有核苷酸的 成分。 ⑤ 作为代谢中间物的载体：如用UDP携带糖基， 用CDP携带胆碱，乙醇胺或甘油二酯，用腺苷 携带蛋氨酸（形成SAM）等。
第一节 嘌呤核苷酸的代谢
Section 1 Metabolism of Purine Nucleotides
2. 氨基酸类似物： • 临床上应用较多的氨基酸类似物包括氮杂丝氨
酸（azaserine）和6-重氮-5-氧正亮氨酸 （diazonorleucine）。 • 这些氨基酸类似物的分子结构与谷氨酰胺类似， 因而可干扰谷氨酰胺在嘌呤核苷酸合成中的作 用，抑制嘌呤核苷酸的合成。
3. 叶酸类似物： • 临床上应用较多的叶酸类似物包括氨蝶呤
核苷单磷酸激酶
核苷二磷酸激酶
AMP/GMP
ADP/GDP
ATP/GTP
ATP
ADP
ATP
ADP
NADPH+H+ 核糖核苷酸还原酶
合成RNA
NADP++H2O
核苷二磷酸激酶
dADP/dGDP
dATP/dGTP
ATP
ADP
合成DNA
核糖核苷酸还原酶的作用机 制
NDP
核糖核苷酸还原酶
dNDP + H2O
+GMP
ADP GDP
ATP GTP
（二）嘌呤核苷酸的补救合成：
• 又称再利用合成途径(salvage pathway)。 指利用分解代谢产生的自由嘌呤碱合成 嘌呤核苷酸的过程。
• 这一途径可在大多数组织细胞中进行。
嘌呤核苷酸的补救合成过程
A + PRPP
腺嘌呤磷酸核糖转移酶
AMP + PPi
次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶
腺苷酸（AMP）与鸟苷酸（GMP）的合 成
GDP + Pi
Asp + GTP
IMP
腺苷酸代琥 珀酸合成酶
IMP脱氢酶
H2O + NAD+
NADH + H+
AMP-S
延胡索酸
腺苷酸代琥 珀酸裂解酶
AMP
XMP
鸟苷酸合成酶
GMP
Gln + ATP
Glu + AMP + PPi
⑶ 三磷酸嘌呤核苷的合成：
（aminopterin）及甲氨蝶呤（methotrexate， MTX）。 • 能竞争性抑制二氢叶酸还原酶，减少体内四氢 叶酸的生成，使嘌呤核苷酸合成过程中所需一 碳单位的供应受阻而抑制其合成。