第十五、十六章第十五章核苷酸代谢
核苷酸的代谢医学课件
对于嘌呤核苷酸代谢紊乱的患者， 应采用低嘌呤饮食，限制高嘌呤食 物的摄入，如动物内脏、海鲜等。
药物治疗
对于高尿酸血症和痛风患者，可以 使用抑制尿酸合成的药物，如别嘌 呤醇、丙磺舒等。
酶抑制治疗
对于嘌呤核苷酸分解代谢紊乱的患 者，可以使用酶抑制药物，如环孢 素、他克莫司等。
细胞移植治疗
对于嘌呤核苷酸合成途径受阻的患 者，可以考虑进行造血干细胞移植 治疗。
核苷酸代谢在医学中有重要的应用价值，如治疗疾病 和进行生物医学研究。
核苷酸代谢是生物体内一个重要的生化过程，包括合 成和降解两个主要途径。
核苷酸代谢物和相关酶在代谢调控中具有重要作用， 可以影响细胞生长、分化、凋亡等生物学过程。
下一步研究方向
深入研究核苷酸代谢及相关酶的分子机制和调节 作用，探讨其在医学中的应用价值。
背景
核苷酸是核酸的基本组成单位，而核酸是生命活动中至关重 要的物质之一。核苷酸代谢是生物体内维持生命活动所必需 的基本过程之一，涉及到许多医学领域，如遗传学、分子生 物学、肿瘤学、药物学等。
核苷酸代谢在医学中的重要性
遗传性疾病
许多遗传性疾病是由于核苷酸代谢中的基因突变 或缺陷所引起的，如嘌呤、嘧啶代谢障碍等。
THANKS
嘌呤核苷酸合成是细胞生存和增殖的基本条件，如果合成减少，会导致细胞生长和代谢异常。
嘌呤核苷酸分解代谢紊乱
由于嘌呤核苷酸分解代谢紊乱，会产生过多的尿酸，引起高尿酸血症和痛风等疾病。
嘌呤核苷酸合成途径受阻
由于嘌呤核苷酸合成途径受阻，会导致细胞内DNA和RNA合成受阻，影响细胞的正常分裂和增殖。
核苷酸代谢紊乱的医学治疗
03
核苷酸代谢与医学
核苷酸代谢与能量代谢
生物化学第15章代谢整合
☆还原性合成中NADPH是主要的 电子供体
脂肪合成时加入的二碳单位的酮基还 原成亚甲基是由两分子NADPH输入 四个电子实现的。
☆生物分子是从比较小的一 套构造单元组成的
葡萄糖→淀粉或糖原 核苷酸→DNA,RNA 氨基酸→蛋白质 乙酰CoA→脂肪酸 等
☆生成途径和分解途径几乎总 是不同的
的代谢特点
☆重复出现的基本图案
变构相互作用 共价修饰 酶的水平 区域化
☆代谢途径的区域化
糖酵解，脂肪酸合成，磷酸戊糖途径在 胞液中
脂肪酸ß-氧化，TCA循环在线粒体中 尿素合成，糖异生发生在上述两个区域
)
肉碱→ 脂酰肉碱 (
反馈抑制
★特指某一代谢途径的终产物积累时， 反过来对催化该途径的前几步，特别 是第一步反应的酶引起的别构抑制作 用
PPP 途径第一阶段
五碳糖的互变异构
糖酵解途径与糖异生途径相互抑制
柠檬酸和ATP激活1，6二磷酸果糖酶 AMP抑制1，6二磷酸果糖酶
柠檬酸和ATP抑制6-磷酸果糖激酶 AMP激活6-磷酸果糖激酶
三个最关键的中间代谢产物
☆6-磷酸葡萄糖 ☆丙酮酸 ☆乙酰-CoA
☆大脑，肌肉，脂肪组织，肝
脂肪酸合成和分解 糖原合成和分解 核苷酸的合成和分解等
☆糖酵解
无氧和有氧条件下3-磷酸甘油醛脱 氢反应中消耗的NAD+的再生
磷酸果糖激酶的调节
☆ TCA循环
☆TCA循环产生GTP 3NADH FADH2
☆磷酸戊糖途径
☆目的合成磷酸戊糖和NADPH ☆高浓度的NADPH/NADP+ 和
NADH/NAD +同时存在使还原性 合成反应和糖酵解反应同时进行
第十五章 代谢整合
生化名词解释
第十三章脂类代谢β-氧化：碳氧化降解生成乙酰CoA，同时生成NADH 和FADH2，因此可产生大量的ATP。
该途径因脱氢和裂解均发生在β位碳原子而得名。
每一轮脂肪酸β氧化都由四步反应组成：氧化，水化，再氧化和硫解。
肉毒碱穿梭系统（carnitine shuttle system）：脂酰CoA通过形成脂酰肉毒碱从细胞质转运到线粒体的一个穿梭循环途径。
酮体（acetone body）：在肝脏中由乙酰CoA合成的燃料分子（β羟基丁酸，乙酰乙酸和丙酮）。
在饥饿期间酮体是包括脑在内的许多组织的燃料，酮体过多会导致中毒。
柠檬酸转运系统（citrate transport system）：将乙酰CoA从线粒体转运到细胞质的穿梭循环途径。
在转运乙酰CoA的同时，细胞质中NADH氧化成NAD﹢,NADP+还原为NADPH。
每循环一次消耗两分子ATP.第十四章蛋白质代谢生物固氮作用（biological nitrogen fixatio）：大气中的氮被原还为氨的过程。
生物固氮只发生在少数的细菌和藻类中。
尿素循环（urea cycle）：是一个由4步酶促反应组成的，可以将来自氨和天冬氨酸的氮转化为尿素的循环。
循环是发生在脊椎动物的肝脏中的一个代谢循环。
脱氨（deamination）：在酶的催化下从生物分子（氨基酸或核苷酸）中除去氨基的过程。
氧化脱氨（oxidative deamination）：α-氨基酸在酶的催化下脱氨生成相应的α-酮酸的过程。
氧化脱氨实际上包括氧化和脱氨两个步骤。
（脱氨和水解）转氨（transamination）：一个α-氨基酸的α-氨基借助转氨酶的催化作用转移到一个α-酮酸的过程。
乒乓反应（ping-pong reaction）：在该反应中，酶结合一个底物并释放一个产物，留下一个取代酶，然后该取代酶再结合第二个底物和释放出第二个产物，最后酶恢复到它的起始状态。
生糖氨基酸（glucongenic amino acid）：降解可生成能作为糖异生前体的分子，例如丙酮酸或柠檬酸循环中间代谢物的氨基酸。
核苷酸代谢
（三）嘧啶核苷酸合成的调控
三个酶受终产物的反馈抑制：氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ
1）氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ受 UMP抑制，影响UMP、CTP 合成。
ATCase
2）ATCase受CTP抑制；影响 UMP、CTP合成。
3）CTP合成酶受CTP抑制，只 影响CTP合成。
CTP合成酶
不同生物关键酶不同
都受终产物反馈抑制，但具体机制不同： 动物：氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ
HGPRT缺陷的男性儿童表现为一种自毁容貌综合症 (Lesch-Nyhan Syndrome ) ，为先天性遗传疾病（缺 乏HGPRT)，行为对立，侵略性强，自咬手指、脚趾、 嘴唇等，智力低下。
3、生理意义：
节省能量和氨基酸的消耗； 某些器官（脑、骨髓等）因酶的缺乏，
只能进行补救途径合成。
①核糖核苷酸还原酶（RR）含R1和R2蛋白； ②硫氧还蛋白（T）含巯基； ③硫氧还蛋白还原酶（TR）催化氧化型T的还
原，FAD为辅基。
酶体系催化反应由NADPH提供氢： NADPH →TR→T→RR→核糖核苷酸还原→ 脱氧核糖核苷酸。
孤电子转移
3’-自由基核苷酸形成
脱氧核苷酸形成
孤电子转移
2’-脱氧3’-自由基核苷酸形成
三、嘧啶的分解：
在肝中进行，分解产物均易溶于水。
§12 -2 核苷酸的生物合成
基本途径： 1、“从无到有”途径（de novo synthesis)
利用简单化合物，主要在肝中进行 2、补救途径（salvage)
替补途径，利用核苷酸分解产物，在 脑、骨髓中进行
2. 从头合成途径的三个特征：
1）参与从头合成途径的酶在细胞中以庞大 的多酶融合体出现；
1、经碱基（嘧啶或嘌呤）核苷磷酸化酶催化
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
核苷酸代谢
第十章核苷酸代谢1. 核苷酸的分解代谢1)核酸的降解：核酸+H2O+核酸酶→单核苷酸+核苷酸酶→核苷+PPi+核苷酶→戊糖+碱基（嘌呤/嘧啶） +核苷酸酸化酶→戊糖-1-磷酸+碱基※核苷水解酶不对脱氧核糖核苷生效。
2)限制性内切酶：3)嘌呤核苷酸的降解：代谢中间产物——黄嘌呤，终产物尿酸（彻底分解为CO2和NH3）。
嘌呤核苷酸→嘌呤核苷→①腺嘌呤（脱氨→次黄嘌呤+黄嘌呤氧化酶→黄嘌呤）②鸟嘌呤（脱氨→黄嘌呤）黄嘌呤+黄嘌呤氧化酶→尿酸肌肉中的嘌呤核苷酸循环生成氨；AMP+AMP脱氨酶→IMP，肌肉中的IMP→AMP，这一过程为嘌呤核苷酸循环。
4)嘧啶核苷酸的降解：分解成磷酸、核糖和嘧啶碱。
①胞嘧啶+胞嘧啶脱氢酶→尿嘧啶+二氢尿嘧啶脱氢酶（开环）→β-脲基丙酸→β-丙氨酸（脱氨参与有机代谢）+NH3+CO2+H2O②胸腺嘧啶+二氢尿嘧啶脱氢酶→二氢胸腺嘧啶+二氢嘧啶酶→β-脲基异丁酸→β-氨基异丁酸（监测放化疗程度）+NH3+CO2+H2O5)尿酸过高与痛风：尿酸在体内过量积累会导致痛风症，别嘌呤醇可治疗痛风，因与次黄嘌呤相似，可抑制黄嘌呤氧化酶从而抑制尿酸生成。
尿酸中体内彻底分解形成CO2和氨。
2. 核苷酸的合成代谢：分布广、功能强；从头合成：利用核糖磷酸、氨基酸CO2和NH3等简单的前提分子，经过酶促反应合成核苷酸。
补救合成：简单、省能，无需从头合成碱基；利用体内现有的核苷和碱基再循环。
嘌呤核苷酸合成前体：次黄嘌呤核苷酸（IMP/肌苷酸）+5-磷酸核糖（起始物）↓活化形式1)嘌呤核糖核苷酸的从头合成途径：主要调节方式——反馈调节；ATP+5-磷酸核糖+5-磷酸核糖焦磷酸合成酶（PRPP合成酶）→5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）腺嘌呤核苷酸AMP鸟嘌呤核苷酸GMPIMP+Asp+腺苷酸琥珀酸合成酶→腺苷酸琥珀酸+腺苷酸琥珀酸裂合酶→延胡索酸+AMPIMP+IMP脱氢酶→黄嘌呤核苷酸+鸟嘌呤核苷酸合成酶→GMP补救合成途径：脑、骨髓组织缺乏从头合成所需要的酶，依靠嘌呤碱或嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸。
核苷酸代谢PPT演示课件
ON H
胞嘧啶
ON H
尿嘧啶
O CH3
HN
ON H 胸腺嘧啶
β-脲 基 丙 酸
HOOC
NH2 CH2
O
N CH2
H
H 2O
HOOC
NH2 CH CH3
O
N C H 2 β-脲 基 异 丁 酸
H
H 2O
H 2N
CH2
CH2 COOH
CO2 + NH3
H 2N
CH2
CH COOH
CH3
•59
β-丙 氨 酸
腺嘌呤核苷酸
H2O
Pi NH2
N
N H2O
脱氨酶 核苷酸酶
NH3
NN R- 5'-P
次黄嘌呤核苷酸
H2O
OH Pi
N
N
N N 腺嘌呤核苷脱氨酶
R
NN
•27
R
OH
N
N
Pi
OH
核糖1-磷酸 N
N
N NR
次黄嘌呤核苷
OH
N
N
HO N N H
尿酸
核苷磷酸化酶
NN H
2H++O_.2
次黄嘌呤
O2+H2O
黄嘌呤氧化酶
G
（-）
PRPP
Azas
•69
嘧啶核苷酸的分解代谢
•70
NH3 尿嘧啶←胞嘧啶
β-脲基丙酸
胸腺嘧啶 β-脲基异丁酸
β-丙氨酸
β-氨基异丁酸
•71
= =
= =
PRPP
谷氨酰胺 （Gln）
=
6-MP
PRA 氮杂丝氨酸
18-核苷酸的代谢和生物合成
酶：磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶 (phosphori bosyl pyrophosphate transamidase) 结果：引入嘌呤环9位上的氮原子N9 特点：核糖构象变化，C1位上的取代基 由α型转变成β型
19
二、核苷酸的生物合成
20
二、核苷酸的生物合成
第二步：生成甘氨酰胺核苷酸
5-磷酸核糖胺+Gly+ATP
（phosphoribosyl pyrophosphokinase）
次黄嘌呤核苷酸（I）的合成共有十步反应
第一阶段：形成嘌呤碱基的咪唑环 第二阶段：完成嘌呤环形成次黄嘌呤核苷酸
18
二、核苷酸的生物合成
第一阶段：形成嘌呤碱基的咪唑环
第一步：形成5-磷酸核糖胺
5-PRPP + Gln + H2O 转酰胺酶 5-磷酸核糖胺+ Glu + PPi
合成酶
甘氨酰胺核苷酸+ADP+Pi
酶：甘氨酰胺核苷酸合成酶 （glycinamide ribotide synthetase）
结果：掺入Gly，直接引入C4、C5和N7
特点：反应由ATP供能，该反应可逆
21
二、核苷酸的生物合成
22
二、核苷酸的生物合成
第三步：甲酰化产生甲酰甘氨酰胺核苷酸
甘氨酰胺核苷酸+N10-甲酰四氢叶酸+H2O 转甲酰酶 甲酰甘氨酰胺核苷酸+四氢叶酸
痛风：由于体内嘌呤代谢紊乱引致尿酸 过多（血尿酸含量 > 7mg％） 药物：别嘌呤醇
机理：抑制黄嘌呤氧化酶，使得黄嘌呤 和次黄嘌呤不能氧化成尿酸，血 尿酸含量降低
8
一、核酸和核苷酸的分解代谢
其它哺乳类动物以尿囊素作为嘌呤 代谢的排泄物
第15章：代谢
1.代谢：基本概念和设计蜂鸟(hummingbirds)有惊人的耐力。
例如，脖子处像红宝石的蜂鸟所储存的燃料能连续地飞过距离达500公里的墨西哥湾。
由于蜂鸟能够将燃料转化成细胞使用的A TP能源（结构如右图），使之能够飞跃如此距离。
本书第一部分所介绍的动力学和结构等概念——尤其是酶的催化特异性和催化活性、酶催化活性的调节、以及分子和离子的跨膜运输——有助于我们深思生物化学的基本问题：1.细胞如何从环境获取能量？2.细胞如何合成构建生物大分子的原料，并用这些原料合成自身的生物大分子？细胞将很多化学反应整合在一起构成化学反应网络来执行这些生物过程，这种反应网络称之为代谢（metabolism）或中间代谢(intermediary metabolism)。
即使简单到大肠杆菌这样的生物，其细胞体内所进行的化学反应超过1000多种。
初看起来，这么多的化学反应真有点吓人的。
但是，仔细分析发现代谢反应在设计上有相应的主线，包含很多共同的特征。
能源分子是共同的，活化的中间体数量有限。
而且，虽然代谢反应数量很大，但是化学反应的种类不多、反应机制也相当简单。
代谢途径也受到调节。
本章主要介绍代谢途径普遍原则和共同要素，为后续学习代谢途径的详细机制奠定基础。
图15.1 葡萄糖代谢。
经过10步反应将葡萄糖代谢成丙酮酸。
在厌氧条件下，丙酮酸代谢成乳酸；在有氧条件下，丙酮酸代谢成乙酰辅酶A。
随后乙酰辅酶A分子中葡萄糖来源的碳原子被氧化成CO2。
15.1 代谢由很多偶联的、相互关联的化学反应构成生物需要连续输入自由能量，主要用于下列三个目的：（1）机械做功，包括肌肉收缩和细胞运动；（2）分子和离子的主动运输；和（3）利用简单前体分子，合成生物大分子和其他生物分子。
这些过程所使用的自由能来源于环境，用来维持远离平衡状态的生命个体。
光合成生物，也称光养生物(phototrophs)，摄取太阳能量获得自由能。
而包括动物在内的化学能养生物(chemotrphs)获取自由能的方式是氧化光养合成的食物。
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
生物化学简明教程第四版核苷酸代谢ppt文档
核苷酸
核苷
核
苷 磷酸
酸 核 苷 酶
碱基+核糖-5-P
核苷磷化酶 核苷水解酶
碱基+核糖-1-P 碱基+核糖
一、嘌呤碱的分解代谢
不同种类的生物分解嘌呤的能力不同，产物 也不同。人、灵长类、鸟类、某些爬虫类将嘌呤 分解成尿酸，其他生物还可将尿酸进一步分解成 尿囊素、尿囊酸、尿素、甚至CO2、NH3。
嘌呤分解产生尿酸
生物化学简明教程第四版核苷酸代谢
第一节 核酸和核酸的分解代谢
核酸酶（磷酸二酯酶）
核酸内切酶：DNase、RNase 核酸外切酶：蛇毒磷酸二酯酶、牛脾磷酸二酯酶
▪ 磷酸解
核苷磷酸化酶
核苷 + Pi
碱基 + 核糖-1-P
▪ 水解
核苷水解酶
核苷 + H2O
碱基+核糖
核蛋白
蛋白质
核 酸 酶
核苷酸酶
黄嘌呤氧化酶与痛风
二、嘧啶碱的分解代谢
嘧啶分解代谢
第二节 核苷酸的生物合成代谢
一、嘌呤核苷酸的生物合成 1、嘌呤碱的合成
2、嘌呤核苷酸的合成 （1）补救合成途径
自毁容貌症：次黄嘌呤-鸟嘌呤磷 酸核糖转移酶缺乏症。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。 X-连锁隐性遗传
与嘌呤核苷酸合成的 显著不同处：先合成嘧啶环，然后再和PRPP作用形成核苷酸。
相同处：都有从头合成途径和补救途径。
UMP
CMP TMP
（1）补救合成途径
（2）从头合成途径
氨甲酰磷酸的合成
2ADP+Pi
UMP和CTP的从头合成
（3）胸腺嘧啶核苷酸的合成
15-核苷酸代谢
15.2 核苷酸生物合成需要磷酸核糖焦磷酸
各种嘌呤类核苷酸的前体是次黄嘌呤核苷酸 （IMP，或称之肌苷酸）；而各种嘧啶核苷酸则是从 IMP，或称之肌苷酸） 尿嘧啶核苷酸（UMP）衍生出来的。 尿嘧啶核苷酸（UMP）衍生出来的。 IMP是在核糖 5-磷酸的基础上合成次黄嘌呤环结 是在核糖 磷酸 是在核糖-5 磷酸的基础上合成次黄嘌呤环结 构的， 则是先合成尿嘧啶碱基， 构的，而UMP则是先合成尿嘧啶碱基，然后再连接 则是先合成尿嘧啶碱基 然后再连接5磷酸核糖。但无论那种连接方式， 使用的都是核糖 核糖磷酸核糖 。 但无论那种连接方式 ， 使用的都是 核糖 形式55- 磷酸 的活化 形式 磷 酸核糖 焦磷酸 （ PRPP ） 。 PRPP是在 是在PRPP合成酶催化下由核糖 5-磷酸和 合成酶催化下由核糖-5 磷酸和ATP 是在 合成酶催化下由核糖 磷酸和 合成的。 合成的。
15.4 嘌呤核苷酸 从头合成的最初 产物是次黄嘌呤 核苷酸（ 核苷酸（IMP） ）
第一阶段：涉及1第一阶段：涉及 5步反应，由PRPP 步反应， 步反应 生成氨基咪唑核苷 酸（即嘌呤的咪唑 环）。 第二阶段： 第二阶段：6-10步 步 反应， 反应，由氨基咪唑 核苷酸生成IMP。 核苷酸生成 。
15.1 核酸的降解过程
核酸
核酸酶（磷酸二酯酶）
核苷酸
核苷酸酶（磷酸单酯酶）
核苷
核苷磷酸化酶
磷酸
参与补救合成
嘌呤或嘧啶
补救合成途 径的原料
氧化成尿酸等 物质排出体外
戊糖戊糖-1-磷 酸
磷酸戊糖途径进 一步分解
核苷酸的降解
核苷酸酶
核苷酸 + H2O
核苷水解酶
核苷+Pi
核苷 + H2O 嘌呤（或嘧啶）+戊糖 核苷水解酶主要存在于植物和微生物体内， （核苷水解酶主要存在于植物和微生物体内，并且只能 对核糖核苷起作用，对脱氧核糖核苷不起作用。） 对核糖核苷起作用，对脱氧核糖核苷不起作用。）
生物化学教案——第十五章 代谢调节
第十五章代谢调节细胞代谢包括物质代谢和能量代谢。
细胞代谢是一个完整统一的网络，并且存在复杂的调节机制，这些调节机制都是在基因表达产物（蛋白质或RNA）的作用下进行的。
本章重点是：物质代谢途径的相互联系，酶活性的调节。
物质代谢途径的相互联系细胞代谢的基本原则是将各类物质分别纳入各自的共同代谢途径，以少数种类的反应转化种类繁多的分子。
不同代谢途径可以通过交叉点上关键的中间物而相互转化，其中三个关键的中间物是乙酰CoA、G-6-P、丙酮酸。
一、糖代谢与脂代谢的联系1、糖转变成脂糖经过酵解，生成磷酸二羟丙酮及丙酮酸。
磷酸二羟丙酮还原为甘油，丙酮酸氧化脱羧转变成乙酰CoA，合成脂肪酸。
2、脂转变成糖甘油经磷酸化为3-磷酸甘油，转变为磷酸二羟丙酮，异生为糖。
在植物、细菌中，脂肪酸转化成乙酰CoA，后者经乙醛酸循环生成琥珀酸，进入TCA，由草酰乙酸脱羧生成丙酮酸，生糖。
动物体内，无乙醛酸循环，乙酰CoA进入TCA氧化，生成CO2和H2O。
脂肪酸在动物体内也可以转变成糖，但此时必需要有其他来源的物质补充TCA中消耗的有机酸（草酰乙酸）。
糖利用受阻，依靠脂类物质供能量，脂肪动员，在肝中产生大量酮体（丙酮、乙酰乙酸、β-羟基丁酸）。
二、糖代谢与氨基酸代谢的关系1、糖的分解代谢为氨基酸合成提供碳架糖→ 丙酮酸→ α-酮戊二酸+ 草酰乙酸这三种酮酸，经过转氨作用分别生成Ala、Glu和Asp。
2、生糖氨基酸的碳架可以转变成糖凡是能生成丙酮酸、α—酮戊二酸、琥珀酸、草酰乙酸的a.a，称为生糖a.a。
Phe、Tyr、Ilr、Lys、Trp等可生成乙酰乙酰CoA，从而生成酮体。
Phe、Tyr等生糖及生酮。
三、氨基酸代谢与脂代谢的关系氨基酸的碳架都可以最终转变成乙酰CoA，可以用于脂肪酸和胆甾醇的合成。
生糖a.a的碳架可以转变成甘油。
Ser可以转变成胆胺和胆碱，合成脑磷脂和卵磷脂。
动物体内脂肪酸的降解产物乙酰CoA，不能为a.a合成提供净碳架。
15核苷酸代谢
→→ β氨基异丁酸＋CO2＋NH3
NH2 H
N H N H HN H O
O H
H HN
O H
HCH3 N H H
H O
H
N H
H O
H
胞嘧啶 Cytosine
尿嘧啶 uracil
胸腺嘧啶 thymine
（C）
（U）
（T）
第二节
核苷酸的生物合成代谢
一、 嘌呤核苷酸的生物合成 （熟悉）
合成dnarna活性中间物如udpg能量载体如atp等辅酶基如fadnadcoa等调节物质如camp等降解核酸核酸酶单核苷酸核酸酶核酸内切酶核酸外切酶磷酸单脂酶核苷嘧啶嘌呤核糖脱氧核糖核苷酶核苷磷酸化酶嘧啶嘌呤核糖1磷酸脱氧核糖1磷酸核糖5磷酸磷酸戊糖途径乙醛甘油醛3磷酸嘌呤代谢的终产物尿酸灵长类短毛狗鸟类爬虫类软体动物海鞘类昆虫尿囊素哺乳动物灵长类除外腹足类尿囊酸硬骨鱼尿素大多数鱼类两栖类淡水瓣鳃类甲壳类咸水瓣鳃类蜘蛛猪鸟嘌呤黄嘌呤腺嘌呤次黄嘌呤腺嘌呤脱氨酶鸟嘌呤黄嘌呤鸟嘌呤脱氨酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶尿酸尿囊素尿囊酸尿素乙醛酸黄嘌呤氧化酶两种底物辅酶fad产物别嘌呤醇抑制自杀性抑制腺嘌呤adenineoh次黄嘌呤ho黄嘌呤ho尿酸ohoh别嘌呤醇oh别黄嘌呤嘌呤核苷酸的生物合成熟悉二从头合成途径5磷酸核糖6atp2谷胺co甘2甲酸天第一阶段imp天atp腺苷酸代琥珀酸延胡索酸amp谷胺atpgmp三补救途径嘌呤1磷酸核糖核苷pi核苷磷酸化酶核苷atp核苷酸adp核苷激酶嘌呤prpp嘌呤核苷酸ppi磷酸核糖转移酶四调节p396图336二嘧啶核苷酸的合成熟悉一嘧啶环原子来源二从头合成途径氨甲酰磷酸天umputp谷胺atphoctp谷adppictp合成酶三补救途径ump同前胞苷atp胞苷酸adp尿苷激酶四调节p398图339三脱氧核苷酸的合成熟悉ndpdndp还原型硫氧还蛋白氧化型硫氧还蛋白ndp还原酶nadph一核苷二磷酸还原二核苷三磷酸还原ntpdntp三补救途径碱基dr1pdnmp脱氧核苷atpdnmpadp四脱氧胸苷酸合成tmp合酶dumpdtmp10亚甲基四氢叶酸二氢叶酸四氢叶酸丝氨酸甘氨酸nadphnadp四核苷三磷酸的合成熟悉dnmpdndpadpdndp
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第十五章核苷酸代谢选择题1.磷酸戊糖途径为核苷酸的合成代谢提供（A）A 5-磷酸核糖B 5-磷酸核酮糖C 4-磷酸赤藓糖D 5-磷酸木酮糖E NADPH+H+2.嘌呤核苷酸的从头合成途径首先合成（B）A. ATP B .IMP C. AMP D. GMP E .GTP3.下列关于嘌呤核苷酸从头合成的叙述哪项是正确的（B）A氦基甲酰磷酸为嘌呤环提供氨甲酰基B合成过程中不会产生自由嘌呤碱C嘌呤环的氮原子均来自氨基酸的α-氨基D由IMP合成AMP和GMP均由ATP供能E次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶催化IMP转变成GMP4. 体内进行嘌呤核苷酸从头合成最主要的组织是（C）A胸腺B小肠黏膜C肝D脾E骨髓5. 人体内嘌呤核苷酸分解代谢的主要终产物是（D）A尿素B肌酸C肌酸酐D尿酸Eβ-丙氨酸6．体内脱氧核苷酸是由下列哪种物质直接还原而成的（D）A核糖 B 核糖核苷C一磷酸核苷D二磷酸核苷E三磷酸核苷7. dTMP合成的直接前体是（A）A dUMPB TMPC TDPD dUDPE Dcmp8.能在体内分解产生β-氨基异丁酸的核苷酸是（C）A CMPB AMPC TMPD UMPE IMP9.嘌呤核苷酸分解加强易出现（A）A痛风症B苯丙酮酸尿症C乳清酸尿症 D Lesch-Nyhan综合征E白化病10.嘌呤与嘧啶两类核苷酸合成中都需要的酶是（A）A PRPP合成酶B CTP合成酶C TMP合成酶D氨甲酰磷酸合成酶 E IMP脱氢酶名词解释1.核苷酸的从头合成途径：是指以磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单的化合物为原料，经过一系列酶促反应，合成核苷酸的代谢途径。
2.核苷酸的补救合成途径：指利用体内现有的碱基或核苷为原料，经过简单反应，合成核苷酸的过程。
补救合成途径实际上是机体对现有碱基或核苷的再利用。
3. 核苷酸合成的抗代谢物：是指某些嘌呤、嘧啶、叶酸以及某些氨基酸类似物具有通过竞争性抑制或以假乱真等方式干扰或阻断核苷酸的正常合成代谢，从而进一步抑制核酸、蛋白质合成以及细胞增殖的作用。
简答题1.简述嘌呤核苷酸补救合成途径的生理意义在于减少从头合成时能量和原料（某些氨基酸）的消耗；同时，体内某些组织器官，例如脑，骨髓等缺乏有关的酶不能从头合成嘌呤核苷酸只能补救合成，对这些器官来说补救合成途径具有重要的意义。
2.试述核苷酸在体内的重要功能核苷酸在体内的重要功能：①核苷酸是构成核酸的基本单位，这是其最主要功能；②在物质代谢中还作为能量载体（能量的储存，转移和利用），如ATP是细胞的主要能量形式；③参与代谢和生理调节，许多代谢过程受到体内ATP、ADP或AMP 水平的调节，cAMP（或cGMP）则是多种细胞膜激素受体调节作用的第二信使；④组成辅酶的结构成分参加代谢调控，如腺苷酸可作为NAD+、NADP+、FAD及HSCoA 等的组成成分。
3.简单说明别嘌呤醇用于治疗痛风症的生化机制。
①它与次黄嘌呤结构类似，故可抑制黄嘌呤氧化酶，从而抑制尿酸生成：②别嘌呤与PRPP 反应生成别嘌呤核苷酸，一方面消耗PRPP 使其含量减少，另一方面别嘌呤核苷酸与IMP 结构相似，又可反馈抑制嘌呤核苷酸从头合成的酶。
以上两方面均可以使嘌呤核苷酸合成减少，同时又可减少尿酸产生，达到治疗痛风症的目的。
第十六章物质代谢调节与细胞信号传导选择题1.长期饥饿时大脑的能量来源主要是（D）A葡萄糖B氨基酸C甘油D酮体E糖原2.蛋白激酶的作用是使蛋白质（B）A脱磷酸B磷酸化C水解D合成E激活3.细胞水平的物质代谢调节不通过下列机制实现的是（D）A别构调节B化学修饰C同工酶调节D激素调节E酶含量调节4.不能作为细胞内信号转导的第二信使物质的是（E）A cAMPB cGMPC Ca2+D IP3E UMP5.作用于细胞内受体的激素是（A）A甲状腺素B儿茶酚胺类激素C生长因子D肽类激素E蛋白类激素6.糖类、脂类、氨基酸氧化分解时，进入三羧酸循环的主要物质是（C）A 丙酮酸Bα-磷酸甘油C乙酰-CoA D草酰乙酸Eα-酮戊二酸7.下列哪种是胞内受体的化学本质（C）A糖蛋白 B G蛋白 C DNA结合蛋白D糖脂E顺式作用元件8.依赖cGMP的蛋白激酶是（C）A PKAB PKC C PKG D受体型TPK E非受体型TPK9.cAMP能别构激活（B）A磷脂酶A B蛋白激酶A C蛋白激酶C D蛋白激酶G E酪氨酸蛋白激酶10.细胞内传递信息的第二信使是（E）A受体B载体C无机物D有机物E小分子物质11.绝大部分膜受体的化学性质为（D）A糖脂 B 磷脂C脂蛋白D糖蛋白E类固醇名词解释1.别构调节：当某些物质与酶的非催化部位以非共价键形式结合后，可改变酶蛋白分子的构象，进而改变酶的活性，这种调节方式称别构调节。
2.限速酶：指整个代谢过程中，催化反应速度最慢的酶，它不仅可影响整个代谢途径的总速度，而且还可改变代谢方向，是代谢途径的关键酶或调节酶。
3.激素反应元件：DNA 分子中能够与活性激素-受体复合物结合的特定核苷酸序列。
4.受体：是指存在于靶细胞膜上或细胞内能识别外源化学信号并与之结合的成分，它能识别和接受相应的化学信号，并准确无误地放大传递到细胞内部，进而触发靶细胞产生特异的生物学效应。
5.G蛋白：是位于细胞膜胞质面的一种外周蛋白，由α、β、γ三个亚基组成，由于能够结合GTP 和GDP，在细胞表面受体和效应体之间起信号转导作用，所以叫做鸟苷酸结合蛋白，简称G蛋白。
简答题1.细胞水平代谢调节的主要方式包括哪些？细胞水平调节的主要方式包括别构调节、化学修饰调节、酶含量的调节以及酶在亚细胞结构中的隔离分布。
2.简述酶的别构调节与化学修饰调节有何异同。
相同点：两种调节均属于改变酶活性的快速调节，受调节的酶均为代谢途径中的关键醇，均为细胞水平的调节。
不同点：别构调节是通过别构效应物与酶的活性中心外的部位非共价键结合，改变酶的构象，进而影响酶的活性并改变代谢速度，但无放大效应。
化学修饰属于酶促反应，发生共价键变化，改变酶的构象并进而影响酶的活性，需消耗ATP，有逐级放大效应。
3. 试述体内糖、脂肪和蛋白质三者在代谢上的相互关系。
①糖分解产生的乙酰辅酶A 可合成脂肪酸，产生的磷酸甘油可与脂肪酸合成脂肪。
糖可代谢生成一些酮酸，经氨基化生成非必需氨基酸。
②脂肪分解产生的甘油可异生成葡萄糖。
但脂肪酸不能转化成糖。
脂肪中的甘油可转变成丙酮酸，进一步生成丙氨酸，而脂肪酸不能变成氨基酸。
③蛋白质水解产生的生糖氨基酸可异生成糖，产生的生酮氨基酸可转变为乙酰辅酸A 而生成脂肪酸。
第十八章肝胆生物化学选择题1.肝特有的作用是（E）A 合成磷脂B合成脂蛋白C合成脂肪D将糖转变为脂肪E生成胆汁酸2.以下反应属于生物转化作用的是（B）A体内衰老蛋白质的分解代谢B未结合胆红素转变为结合胆红素C糖原分解成葡萄糖D DNA合成E乙酰辅酶A生成酮体3.以下与生物转化无关的酶是（C）A加单氧酶系（混合功能氧化酶）B胺氧化酶系C呼吸链氧化酶体系D脱氢酶类E 转移酶类4.生物转化最重要的作用是（E）A使毒物的毒性降低B使药物失效C使某些物质毒性增强D使化合物生物活性物质灭活E增强非营养物质极性，利于排泄5.胆汁酸能发挥最大乳化作用是通过（C）A饭后胆汁酸慢慢注入小肠B饭后胆汁酸一次注入小肠C饭后约进行2～4次胆汁酸肠肝循环D饭后约进行6～12次胆汁酸肠肝循环E饭后肝加速胆汁酸的合成6.生物转化第二相反应中最多见的结合物质是（D）A谷胱甘肽B甲基C硫酸D葡糖醛酸E乙醛基7.胆汁酸可帮助脂类物质消化吸收是因为（C）A 胆汁酸整个分子具有亲脂性B 胆汁酸整个分子具有亲水性C胆汁酸能降低油/水两相之间的表面张力，促进脂类物质的消化D在消化道胆汁酸可对脂类物质进行稀释E胆汁酸可增加肠壁的通透性8.长期服用苯巴比妥类药物易产生耐药性的原因是（A）A 单加氧酶系活性增强B加双氧酶系活性增强C肝细胞摄取量增加D肝分泌排出减少E药物被肠道重吸收9.血红素加氧酶位于网状内皮细胞的（B）A线粒体B微粒体C溶酶体D高尔基体E质膜10.肝清除胆固醇的主要方式是（D）A将胆固醇转变为类固醇激素B 将胆固醇转变为维生素DC 将胆固醇转变为维生素KD将胆固醇转变为胆汁酸E利用胆固醇合成VLDL名词解释1.生物转化：机体将一些非营养物质进行化学转变，增加其极性与水溶性，使其容易通过尿液或胆汁排出体外的过程。
2.初级胆汁酸：由肝细胞以胆固醇为原料直接合成的胆汁酸。
3.胆汁酸肠肝循环：肠道重吸收的初级和次级胆汁酸、结合型与游离型胆汁酸均经门静脉回到肝。
游离胆汁酸入肝后可重新转变为结合胆汁酸，并与新合成的胆汁酸一起随胆汁再排入十二指肠的过程。
4.胆色素：是体内血红蛋白、肌红蛋白、过氧化物酶、过氧化氢酶及细胞色素类等铁卟啉化合物分解代谢的产物，包括胆红素、胆绿素、胆素原和胆素等。
5.黄疸：当血清总胆红素异常升高时，胆红素扩散进入组织，因其与弹性蛋白质有较高亲和力，可将巩膜、皮肤染黄。
问答题3. 试述肝在糖、脂类、蛋白质代谢中的主要作用及特点（1）在糖代谢中主要通过肝糖原合成与分解和糖异生维持血糖浓度恒定。
特点是：①糖异生主要在肝中进行：②只有肝糖原才能直接补充血糖。
（2）在脂类代谢中参与了脂类消化、吸收、分解、合成以及运输等，特点是：①只有肝线粒体能够生成酮体：②胆汁酸协助脂类消化作用：③VLDL、HDL主要在肝合成。
（3）在蛋白质分解代谢和合成代谢方面都有重要作用，特点是：①合成绝大多数血浆蛋白；②合成尿素。