第八章核苷酸代谢案例
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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 、
核苷酸代谢 08_Nucleotids
3. 叶酸类似物： 临床上应用较多的叶酸类似物包括氨蝶呤 （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。
= =
= =
PRPP
谷氨酰胺 （Gln）
=
6-MP
PRA 氮杂丝氨酸
6-MP
PRPP PPi
次黄嘌呤
=
IMP
（H）
MTX
氮杂丝氨酸
甘氨酰胺 核苷酸 （GAR）
甲酰甘氨酰 胺核苷酸 （FGAR）
甲酰甘氨 脒核苷酸 （FGAM）
5-甲酰胺基咪唑4-甲酰胺核苷酸
（FAICAR）
MTX
5-氨基异咪唑4-甲酰胺核苷酸
（AICAR）
6-MP AMP
6-MP PPi
ADP Gln+ATP Glu+ADP+Pi
合成RNA
⑶ 脱氧嘧啶核苷酸的合成：
磷酸酶
核糖核苷酸还原酶
核苷二磷酸激酶
CTP
CDP
dCDP
dCTP
H2O Pi
NADPH+H+
NADP++H2O
ATP
H2O
磷酸酶
Pi
dCMP
ADP
合成DNA
核糖核苷
酸还原酶
UDP
dUDP
磷酸酶
H2O
脱氨酶
NH3 dUMP
6-MP
=
PRPP
腺嘌呤（A）
氮杂丝氨酸
PPi PRPP
GMP
鸟嘌呤(G)
6-MP
二、嘌呤核苷酸的分解代谢
第八章 核苷酸代谢解析
• 少数生物在三磷酸核苷酸的水平上还原为脱氧核 苷酸。
在核苷二磷酸水平上进行
脱氧核糖核苷酸的合成
NDP 二磷酸核糖核苷 还原型硫氧化 还原蛋白-(SH)2 NADP+ 核糖核苷酸还原酶，Mg2+ dNDP 二磷酸脱氧核苷
氧化型硫氧 化还原蛋白
S S
硫氧化还原蛋白还原酶 (FAD)
NADPH + H+
能进行补救合成。
（三）嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
NH3
GMP
腺苷酸代 琥珀酸
IMP
XMP
黄苷酸
（四）脱氧核糖核苷酸的合成
• 以核糖核苷酸为原料，通过核糖核苷酸还原酶(Ntreductase)将核糖分子还原为脱氧核糖。 • 多数生物中核糖核苷酸必须先行转化为二磷酸核 苷酸(NDP)水平，再还原为脱氧核苷二磷酸水平。
两栖动物等
无脊椎动物
痛风(Gout)
嘌呤碱分解代谢产生过多的尿酸，由于其溶解性很差， 易形成尿酸钠结晶，沉积于关节部位,引起疼痛或灼痛—痛风。 如果发生HGPRT的缺陷，不能以补救途径合成嘌呤核苷酸， 吸收或合成的嘌呤碱不完全降解，导致大量尿酸积累，也引 起肾结石和痛风。 HGPRT：次黄嘌呤鸟嘌呤转磷酸核糖酶
腺嘌呤 糖构型转为β-型
Adenosine + ATP ———— AMP + ADP
腺苷
核苷激酶
Acid
Base
Base
Acid
Base
Sugar
Sugar
Sugar
嘌呤核苷酸的补救合成
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
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）
返回
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嘌呤核苷酸从头合成的调节（１）
返回
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嘌呤核苷酸从头合成的调节（２）
返回
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脱氧核苷酸的生成
返回
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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
返回
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嘧啶核苷酸从头合成的调节
返回
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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
O C H2 N H2 N C C N CH N R -5'-P
R -5'-P
5-氨基咪唑-4-羧 酸核苷酸（CAIR）
5-氨基咪唑 核苷酸（AIR）
甲酰甘氨脒 核苷酸（FGAM）
延胡索酸 N -甲酰 FH 4
K
+
10
O
O C C N CH N R -5'-P H2 O HN C C C N HC N CH N R -5'-P
4 5C
Asp
1 6C
N
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。 4. 合成过程：
（1）UMP的合成
（2）CTP的合成
（3）dTMP的合成
UMP的合成：
2ATP Gln + HCO 32ADP+Pi 氨基甲酰磷酸 + Glu 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ (CPS-II)
ATP
N N R-5'-P
HOOC CH CH2 COOH NH HN H 2O N N N 延胡索酸 AMPS裂解酶 AMP
Asp
IMP
GTP 成酶 合 PS AM
R-5'-P 腺苷酸代琥珀酸 （AMPS）
NAD+ + H2O
NADH+H + O IM P脱 氢酶 HN
O N H XMP
N N
Gln ATP
构成辅酶：腺苷酸可参与组成NAD＋、 FAD、辅酶A等。
活化中间代谢物：如UDPG、CDP－ 胆碱等。
核苷酸代谢概况
合成代谢
从头合成途径 (de novo synthesis pathway) 补救合成途径 (salvage synthesis pathway)Fra bibliotek分解代谢
R -5'-P
5-氨基咪唑-4-羧 酸核苷酸（CAIR）
5-氨基咪唑 核苷酸（AIR）
甲酰甘氨脒 核苷酸（FGAM）
延胡索酸 N -甲酰 FH 4
K
+
10
O
O C C N CH N R -5'-P H2 O HN C C C N HC N CH N R -5'-P
4 5C
Asp
1 6C
N
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。 4. 合成过程：
（1）UMP的合成
（2）CTP的合成
（3）dTMP的合成
UMP的合成：
2ATP Gln + HCO 32ADP+Pi 氨基甲酰磷酸 + Glu 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ (CPS-II)
ATP
N N R-5'-P
HOOC CH CH2 COOH NH HN H 2O N N N 延胡索酸 AMPS裂解酶 AMP
Asp
IMP
GTP 成酶 合 PS AM
R-5'-P 腺苷酸代琥珀酸 （AMPS）
NAD+ + H2O
NADH+H + O IM P脱 氢酶 HN
O N H XMP
N N
Gln ATP
构成辅酶：腺苷酸可参与组成NAD＋、 FAD、辅酶A等。
活化中间代谢物：如UDPG、CDP－ 胆碱等。
核苷酸代谢概况
合成代谢
从头合成途径 (de novo synthesis pathway) 补救合成途径 (salvage synthesis pathway)Fra bibliotek分解代谢
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。
8 第八章 核苷酸代谢PPT课件
组织器官：脑、骨髓 部位： 胞液
15
❖途径： 1. 利用现成的嘌呤碱和PRPP合成
2. 利用嘌呤核苷合成
16
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。
缺陷病——自毁容貌症（*HGPRT完全缺陷）
17
Lesch-Nyhan综合症（Lesch-Nyhan ）
（黄嘌呤核苷酸）
①腺苷酸代琥珀酸合成酶 ③IMP脱氢酶
②腺苷酸代琥珀酸裂解酶 ④GMP合成酶
10
11
P208
头顶二氧碳； 2、8一碳团； 甘氨中间坐； 3、9谷酰胺； 天冬一边站； 合成嘌呤环。
*嘌呤环从头合成各原子来源 12
13
*嘌呤核苷酸的合成要点
1. 原子的来源
PRPP为5-磷酸核糖的供体
37
38
二 嘧啶的分解代谢
部位：肝脏 原料：胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶 产物： NH3、CO2、-丙氨酸、 -氨基异丁酸 代谢特点：开环
39
二、嘧啶核苷酸的分解代谢
β β
40
嘌呤和嘧啶核苷酸合成的区别
合成部位 特点 起点 原料
核苷酸代谢
Metabolism of nucleotides
1
整体概况
+ 概况1
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概况2
+ 您的内容打在这里，或者通过复制您的文本后。
概况3
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2
核苷酸是核酸的基本结构单位。主要有8种：
dAMP
dGMP DNA—dNTP—
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。
15
❖途径： 1. 利用现成的嘌呤碱和PRPP合成
2. 利用嘌呤核苷合成
16
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。
缺陷病——自毁容貌症（*HGPRT完全缺陷）
17
Lesch-Nyhan综合症（Lesch-Nyhan ）
（黄嘌呤核苷酸）
①腺苷酸代琥珀酸合成酶 ③IMP脱氢酶
②腺苷酸代琥珀酸裂解酶 ④GMP合成酶
10
11
P208
头顶二氧碳； 2、8一碳团； 甘氨中间坐； 3、9谷酰胺； 天冬一边站； 合成嘌呤环。
*嘌呤环从头合成各原子来源 12
13
*嘌呤核苷酸的合成要点
1. 原子的来源
PRPP为5-磷酸核糖的供体
37
38
二 嘧啶的分解代谢
部位：肝脏 原料：胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶 产物： NH3、CO2、-丙氨酸、 -氨基异丁酸 代谢特点：开环
39
二、嘧啶核苷酸的分解代谢
β β
40
嘌呤和嘧啶核苷酸合成的区别
合成部位 特点 起点 原料
核苷酸代谢
Metabolism of nucleotides
1
整体概况
+ 概况1
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2
核苷酸是核酸的基本结构单位。主要有8种：
dAMP
dGMP DNA—dNTP—
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。
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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④ FGAM合成酶
③ 转甲酰基酶
⑤ AIR合成酶
IMP生成总反应过程
（3）AMP和GMP的生成
①腺苷酸代琥珀酸合成酶 ②腺苷酸代琥珀酸裂解酶
③IMP脱氢酶 ④GMP合成酶
嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
NH3
GMP
腺苷酸代 琥珀酸
IMP
XMP
★ ATP和GTP的生成
AMP
腺苷激酶 ATP ADP
（ 2）
IMP
AMP （ 3） GMP
（1）PRPP的生成
PRPP可参 加多种核 苷酸的合 成，此步 反应是核 苷酸合成 关键步骤
R-5-P 5-磷酸核糖
ATP AMP
PRPP 合成酶
PP-1-R-5-P 磷酸核糖焦磷酸
（2） IMP的合成过程
(10步反应)
① 磷酸核糖酰胺转移酶
② GAR合成酶
核糖核苷酸还原酶，Mg2+
dNDP 二磷酸脱氧核苷
S S
还原型硫氧化还 原蛋白-(SH)2
氧化型硫氧 化还原蛋白
NADP+
硫氧化还原蛋白还原酶 （FAD） 激酶
NADPH + H+
dNDP + ATP
dNTP + ADP
（四） 嘌呤核苷酸的抗代谢物
• 嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸 或叶酸等的类似物。 • 采用竞争性抑制或“以假乱真”等方式抑制合 成代谢中的酶， 从而干扰和阻断核苷酸的合 成,从而进一步阻止核酸以及蛋白质的生物合 成。 • 由于肿瘤细胞的核酸与蛋白质代谢旺盛，因此 抗代谢物可用于肿瘤的化疗。
第八章
核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
主要内容
概述 核苷酸的合成代谢 核苷酸的分解代谢
学习目标
掌握：核苷酸的生物学功用；核苷酸从头 合成途径及补救合成途径的概念、原料、 特点；脱氧核苷酸的生成。 熟悉：嘌呤碱、嘧啶碱合成的元素来源； 核苷酸分解代谢的终产物；核苷酸的抗代 谢物。 了解：核苷酸的合成过程。
自毁容貌症生化本质: HGPRT基因缺陷 嘌呤合成过多，明显的高 尿酸血症，痛风伴大脑瘫痪、智力减退、舞蹈手足综 合征,身体和精神发育迟缓,有咬指咬唇的强迫性自残 行为,有自毁容貌.
（三）脱氧核苷酸的生成
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
NDP 二磷酸核糖核苷
4.合成过程
（1）PRPP的生成
（2）IMP的生成
（3）AMP和GMP的生成
PP-1-R-5-P
（磷酸核糖焦磷酸） 谷氨酰胺 酰胺转移酶
AMP ATP
R-5-P
PRPP合成酶 （5-磷酸核糖）
（ 1）
（ 2）
谷氨酸
H2N-1-R-5´-P
（5´-磷酸核糖胺）
在谷氨酰胺、甘氨酸、 一碳单位、二氧化碳及 天冬氨酸的逐步参与下
④ 从IMP出发再合成AMP和GMP。
⑤ IMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键。 AMP或GMP的合成又需1个ATP。
（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径
1.定义
利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过 简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为 补救合成（或重新利用）途径。
2.参与补救合成的酶
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) 腺苷激酶
3.参与代谢和生理调节 cAMP, cGMP
4.组成辅酶
NAD，FAD，CoA
UDPG, CDP-DG, SAM
5.活化中间代谢物
6.辅因子合成的前体物 GTP是辅因子四氢生物蝶呤合成的前体物；也为 mRNA帽子结构的合成提供原料 7.参与酶的变构调节和共价修饰调节 磷酸化去磷酸化
第二节
嘌呤核苷酸的代谢
★ 体内） 食物核蛋白
胃酸
蛋白质
核酸（RNA及DNA）
胰核酸酶
核苷酸
胰、肠核苷酸酶
核苷
磷酸
碱基
核苷酶
戊糖
第一节
核苷酸的生物功能
1.作为核酸合成的原料
2.体内能量的利用形式
最主要的功能
ATP----主要形式； GTP----蛋白质合成 UTP----糖原合成； CTP----磷脂合成
3.合成过程
腺嘌呤 + PRPP
APRT HGPRT
AMP + PPi IMP + PPi
次黄嘌呤 + PRPP
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi
腺嘌呤核苷
腺苷激酶 ATP ADP
AMP
4.补救合成的生理意义
● 节省: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，如脑骨髓只能进行补救合成。 ● 自毁容貌征----罕见的性染色体X连锁遗传病
嘌呤类似物 氨基酸类似物 叶酸类似物 6-巯基嘌呤 氮杂丝氨酸等 氨蝶呤 6-巯基鸟嘌呤 氨甲蝶呤等 8-氮杂鸟嘌呤等
嘌呤核苷酸的抗代谢物
嘌
呤
N N OH
SH N
N N N N H
类
似
N H 次黄嘌呤 SH N N
物
H2N
N
N H 6-巯基鸟嘌呤
6-巯基嘌呤（6-MP） OH N N N N N H 8-氮杂鸟嘌呤
一、嘌呤核苷酸的合成代谢
● 嘌呤核苷酸的结构
AMP
GMP
● 从头合成途径 ● 补救合成途径
（一）嘌呤核苷酸的从头合成
1.定义
嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸 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，合成嘌呤核 苷酸的途径。
2.合成部位
肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官， 其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行此 合成途径。
6-MP
MTX
氮杂丝氨酸
PRPP
谷氨酰胺 （Gln）
PRA
氮杂丝氨酸
甘氨酰胺 核苷酸 （GAR）
甲酰甘氨酰 胺核苷酸 （FGAR）
ADP
激酶 ATP ADP
ATP
GMP
鸟苷激酶
ATP ADP
GDP
激酶 ATP ADP
GTP
5. 嘌呤核苷酸从头合成特点
① 参与从头合成途径的酶均在胞液中，是在磷酸核糖 分子上逐步合成的。 ② 以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
3.合成原料
氨基酸 甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺 CO2 一碳单位 N10-甲酰四氢叶酸 N5，N10-甲炔四氢叶酸 磷酸核糖
★ 嘌呤碱合成的元素来源
CO2 甘氨酸
天冬氨酸
甲酰基 （一碳单位） 谷氨酰胺 （酰胺基）
甲酰基 （一碳单位）
甘氨当中站, 谷氮、一碳坐两边, 左上天冬氨，CO2头上顶
③ 转甲酰基酶
⑤ AIR合成酶
IMP生成总反应过程
（3）AMP和GMP的生成
①腺苷酸代琥珀酸合成酶 ②腺苷酸代琥珀酸裂解酶
③IMP脱氢酶 ④GMP合成酶
嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
NH3
GMP
腺苷酸代 琥珀酸
IMP
XMP
★ ATP和GTP的生成
AMP
腺苷激酶 ATP ADP
（ 2）
IMP
AMP （ 3） GMP
（1）PRPP的生成
PRPP可参 加多种核 苷酸的合 成，此步 反应是核 苷酸合成 关键步骤
R-5-P 5-磷酸核糖
ATP AMP
PRPP 合成酶
PP-1-R-5-P 磷酸核糖焦磷酸
（2） IMP的合成过程
(10步反应)
① 磷酸核糖酰胺转移酶
② GAR合成酶
核糖核苷酸还原酶，Mg2+
dNDP 二磷酸脱氧核苷
S S
还原型硫氧化还 原蛋白-(SH)2
氧化型硫氧 化还原蛋白
NADP+
硫氧化还原蛋白还原酶 （FAD） 激酶
NADPH + H+
dNDP + ATP
dNTP + ADP
（四） 嘌呤核苷酸的抗代谢物
• 嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸 或叶酸等的类似物。 • 采用竞争性抑制或“以假乱真”等方式抑制合 成代谢中的酶， 从而干扰和阻断核苷酸的合 成,从而进一步阻止核酸以及蛋白质的生物合 成。 • 由于肿瘤细胞的核酸与蛋白质代谢旺盛，因此 抗代谢物可用于肿瘤的化疗。
第八章
核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
主要内容
概述 核苷酸的合成代谢 核苷酸的分解代谢
学习目标
掌握：核苷酸的生物学功用；核苷酸从头 合成途径及补救合成途径的概念、原料、 特点；脱氧核苷酸的生成。 熟悉：嘌呤碱、嘧啶碱合成的元素来源； 核苷酸分解代谢的终产物；核苷酸的抗代 谢物。 了解：核苷酸的合成过程。
自毁容貌症生化本质: HGPRT基因缺陷 嘌呤合成过多，明显的高 尿酸血症，痛风伴大脑瘫痪、智力减退、舞蹈手足综 合征,身体和精神发育迟缓,有咬指咬唇的强迫性自残 行为,有自毁容貌.
（三）脱氧核苷酸的生成
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
NDP 二磷酸核糖核苷
4.合成过程
（1）PRPP的生成
（2）IMP的生成
（3）AMP和GMP的生成
PP-1-R-5-P
（磷酸核糖焦磷酸） 谷氨酰胺 酰胺转移酶
AMP ATP
R-5-P
PRPP合成酶 （5-磷酸核糖）
（ 1）
（ 2）
谷氨酸
H2N-1-R-5´-P
（5´-磷酸核糖胺）
在谷氨酰胺、甘氨酸、 一碳单位、二氧化碳及 天冬氨酸的逐步参与下
④ 从IMP出发再合成AMP和GMP。
⑤ IMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键。 AMP或GMP的合成又需1个ATP。
（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径
1.定义
利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过 简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为 补救合成（或重新利用）途径。
2.参与补救合成的酶
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) 腺苷激酶
3.参与代谢和生理调节 cAMP, cGMP
4.组成辅酶
NAD，FAD，CoA
UDPG, CDP-DG, SAM
5.活化中间代谢物
6.辅因子合成的前体物 GTP是辅因子四氢生物蝶呤合成的前体物；也为 mRNA帽子结构的合成提供原料 7.参与酶的变构调节和共价修饰调节 磷酸化去磷酸化
第二节
嘌呤核苷酸的代谢
★ 体内） 食物核蛋白
胃酸
蛋白质
核酸（RNA及DNA）
胰核酸酶
核苷酸
胰、肠核苷酸酶
核苷
磷酸
碱基
核苷酶
戊糖
第一节
核苷酸的生物功能
1.作为核酸合成的原料
2.体内能量的利用形式
最主要的功能
ATP----主要形式； GTP----蛋白质合成 UTP----糖原合成； CTP----磷脂合成
3.合成过程
腺嘌呤 + PRPP
APRT HGPRT
AMP + PPi IMP + PPi
次黄嘌呤 + PRPP
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi
腺嘌呤核苷
腺苷激酶 ATP ADP
AMP
4.补救合成的生理意义
● 节省: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，如脑骨髓只能进行补救合成。 ● 自毁容貌征----罕见的性染色体X连锁遗传病
嘌呤类似物 氨基酸类似物 叶酸类似物 6-巯基嘌呤 氮杂丝氨酸等 氨蝶呤 6-巯基鸟嘌呤 氨甲蝶呤等 8-氮杂鸟嘌呤等
嘌呤核苷酸的抗代谢物
嘌
呤
N N OH
SH N
N N N N H
类
似
N H 次黄嘌呤 SH N N
物
H2N
N
N H 6-巯基鸟嘌呤
6-巯基嘌呤（6-MP） OH N N N N N H 8-氮杂鸟嘌呤
一、嘌呤核苷酸的合成代谢
● 嘌呤核苷酸的结构
AMP
GMP
● 从头合成途径 ● 补救合成途径
（一）嘌呤核苷酸的从头合成
1.定义
嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸 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，合成嘌呤核 苷酸的途径。
2.合成部位
肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官， 其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行此 合成途径。
6-MP
MTX
氮杂丝氨酸
PRPP
谷氨酰胺 （Gln）
PRA
氮杂丝氨酸
甘氨酰胺 核苷酸 （GAR）
甲酰甘氨酰 胺核苷酸 （FGAR）
ADP
激酶 ATP ADP
ATP
GMP
鸟苷激酶
ATP ADP
GDP
激酶 ATP ADP
GTP
5. 嘌呤核苷酸从头合成特点
① 参与从头合成途径的酶均在胞液中，是在磷酸核糖 分子上逐步合成的。 ② 以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
3.合成原料
氨基酸 甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺 CO2 一碳单位 N10-甲酰四氢叶酸 N5，N10-甲炔四氢叶酸 磷酸核糖
★ 嘌呤碱合成的元素来源
CO2 甘氨酸
天冬氨酸
甲酰基 （一碳单位） 谷氨酰胺 （酰胺基）
甲酰基 （一碳单位）
甘氨当中站, 谷氮、一碳坐两边, 左上天冬氨，CO2头上顶