嘌呤核苷酸的合成途径

来自天冬氨酸
来自“甲酸盐” 来自“甲酸盐”
来自谷氨酰胺的酰胺氮
（二）补救合成途径：
又称再利用合成途径。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。其反应为：
腺嘌呤磷酸核糖转移酶 A + PRPP AMP + PPi 次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 I/G+PRPP IMP/GMP+PPi
嘧啶核苷酸的嘧啶环是由氨甲酰磷酸 和天冬氨酸合成的。
天冬氨酸
氨甲酰磷酸
胞苷酸的合成
激酶 UMP ATP ADP UDP ATP ADP 激酶 UTP Gln+ATP Glu+ADP+Pi CTP 合成酶 CTP
脱氧嘧啶核苷酸的合成
核糖核苷酸还原酶 CTP H2O Pi CDP NADPH+H
二、嘧啶嘌呤核苷酸的合成途径
嘧啶核苷酸的生物合成过程同样有两条途 径：一条是在尚未完成的嘧啶环上接上磷酸核 糖（主要途径），然后再转变为嘧啶核苷酸； 另一条是由已经完成的嘧啶来合成核苷酸（补 救途径）。 全合成途径：①首先以CO2和谷氨酰胺为原 料合成氨基甲酰磷酸；②氨甲酰磷酸与天冬氨 酸缩合生成氨甲酰天冬氨酸，再脱水、脱氨生 成乳清酸；③乳清酸接受PRPP的5’-磷酸核糖生 成乳清酸核苷酸，再进一步脱羧生成尿嘧啶核 苷酸（UMP），可由激酶催化和ATP提供高能键 而生成UDP和UTP；UMP可经由氨基化生成胞嘧啶 核苷酸（CMP）。
+
激酶 dCDP ATP dCTP ADP
NADP +H2O H2O Pi dCMP H2O
+
脱氨酶 NH3 dUMP N ,N -CH2-FH4 胸苷酸合成酶 FH4 dTMP dTDP dTTP
5 10
（二）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
第一个嘌呤核苷酸—次黄苷酸（IMP）。
磷酸核糖焦磷酸合成酶 5‘-磷酸核糖 PRPP→→→→IMP ATP
2、 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
CH2OH 2－脱 wk.baidu.com核糖
NH2 N CH2OH O CHO CH2OH O OH N N N
腺
呤 嘌
OH
CH2OH
OH
OH
尿 嘧 啶
OH O 腺苷 NH N O
D－核糖
CH2OH O
OH
OH 尿苷
杂环碱基 NH2 NH2 N 腺嘌呤 嘌呤 鸟嘌呤 N H N N H N N O NH NH2 HN 胸腺嘧啶 O H3 C NH N 胞嘧啶 N H 嘧啶 鸟嘧啶 尿 HN O NH O N O O RNA
NH2 N CH2OH O N N N
O HO P OH O CH2 O OH
O NH N OH O
O OH O P OH OH 3－腺嘌呤核苷酸 （3－腺苷酸）
5-尿嘧啶核苷酸 （5－尿苷酸）
第一节

核苷酸的生物合成途径
核苷酸的生物合成有两条不同途径： ①全合成途径：从磷酸核糖开始，逐步 加上必要的成分，最后闭合成环（嘌呤 或嘧啶环）。 ②补救途径：从培养基中吸取嘌呤或嘧 啶碱基、戊糖、磷酸，通过一系列酶的 作用合成核苷酸。
一、嘌呤核苷酸的合成途径
（一）从头合成途径：

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。这一途径 主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺。
合成步骤：可分为三个阶段： 1、次黄嘌呤核苷酸的合成：
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)。然后再经过大约10步反应，合成
化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸
（GMP）。
AMP-S
IMP XMP
AMP
GMP
3、三磷酸嘌呤核苷的合成：
激酶 AMP/GMP ATP ADP ADP/GDP ATP ADP 激酶 ATP/GTP
NADPH+H+ 核糖核苷酸还原酶 + NADP +H2O 激酶 dADP/dGDP ATP ADP dATP/dGTP

嘧啶核苷酸的主要合成步骤为： 1、尿苷酸的合成：
在氨基甲酰磷酸合成酶 Ⅱ 的催化下，以 Gln ， CO2 ， ATP 为原料合成氨基甲酰磷酸。 后者在天冬氨酸转氨甲酰酶的催化下，转移一 分子天冬氨酸，从而合成氨甲酰天冬氨酸，然 后再经脱氢、脱羧、环化等反应，合成第一个 嘧啶核苷酸，即UMP。 Gln+CO2+2ATP 氨基甲酰磷酸 氨甲酰天冬氨酸 乳清酸 UMP
成途径较重要。
尿苷胞苷激酶 UR/CR ATP ADP UMP/CMP
脱氧胸苷激酶 TdR ATP ADP dTMP
核 苷 酸 的 合 成 及 相 互 关 系
第二节 嘌呤核苷酸合成的调节机制（自学）
第三节 嘧啶核苷酸合成的调节机制（自学）
嘌呤核苷酸生物合成过程的特点： ①合成过程是在5’－磷酸核糖基础上 进行的； ②组成嘌呤环的各元素是逐个垒加 到核糖的C1上去的，先合成咪唑环， 随着嘌呤环的生成， 5’-核苷酸应运 而生。第一个被合成的核苷酸是IMP。 ③AMP、GMP是由IMP转化而生成的。
嘌呤环上各原子的来源
来自CO2 来自甘氨酸
第六章 核酸类物质的积累机制

核酸发酵是在氨基酸发酵基础上的进一步 深化和发展的代谢控制发酵，即以代谢控制理 论为依据，设法造就（选育）从遗传角度解除 了正常代谢控制机制的突变株。

CH2OH O OH 核苷 CHO H H
B
核苷酸 核 杂环 磷 糖 碱基 酸
缩水
核酸
H(OH)
O H 3C CH2OH O OH OH 胸腺嘧啶 CH2OH O OH 2－脱氧胸苷 N NH O