生物化学-知识点_6核苷酸代谢整理
执业医师最新全考点解析系列生物化学部分第八节——核苷酸代谢

第八单元核苷酸代谢本章考点:1.核苷酸代谢(1)两条嘌呤核苷酸合成途径的原料(2)嘌呤核苷酸的分解代谢产物(3)两条嘧啶核苷酸合成途径的原料(4)嘧啶核苷酸的分解代谢产物2.核苷酸代谢的调节(1)核苷酸合成途径的主要调节酶(2)抗核苷酸代谢药物的生化机制第一节核苷酸代谢核苷酸分为嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸,核苷酸代谢包括合成代谢与分解代谢一、嘌呤核苷酸的代谢(一)合成代谢1.嘌呤核苷酸从头合成的主要途径(1)合成部位:主要是肝,其次是小肠和胸腺。
(2)原料:磷酸核糖、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、C02及一碳单位。
(3)关键酶:PRPP合成酶PRPP酰胺转移酶。
2.补救合成:(1)部位:脑、骨髓。
(2)原料:磷酸核糖、嘌呤碱或嘌呤核苷。
(3)关键酶:腺嘌呤磷酸核糖转移酶(APRT)、次黄瞟呤鸟瞟呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)。
(二)分解代谢1.最终产物:尿酸尿酸产生过多可导致痛风痛风的机制:尿酸生成过量或尿酸排出过少。
2.代谢抑制剂:别嘌呤醇。
临床中常用别嘌呤醇治疗痛风,机制为别嘌呤醇是次黄嘌呤类似物,能竞争性抑制黄嘌呤氧化酶,从而抑制尿酸的生成。
二、嘧啶核苷酸的代谢(一)合成代谢1.从头合成(1)原料:磷酸核糖、天冬氨酸、谷氨酰胺、C02。
(2)关键酶:PRPP合成酶、氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ(CPS Ⅱ,位于细胞液中)。
2.补救合成关键酶:嘧啶磷酸核糖转移酶。
(二)分解代谢最终产物:β-丙氨酸、C02、NH3、β-氨基异丁酸。
第二节核苷酸代谢的调节机体对核苷酸合成的速度进行着精确的调节,一方面满足合成核酸对核苷酸的需要,同时又不会“供过于求”以节省营养物及能量的消耗。
一、嘌呤核苷酸的调控1.PRPP合成酶与酰胺转移酶可被产物IMP、AMP、GMP等抑制;2.PRPP增多可促进酰胺转移酶活性;3.过量的AMP抑制腺苷酸代琥珀酸合成酶,抑制AMP合成,过量的GMP抑制IMP 脱氢酶,抑制GMP合成;4.交叉调节:ATP可促进GMP合成,GTP可促进AMP合成。
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 、
生物化学之核苷酸代谢

生尿酸,同时补救途径不通会引起嘌呤核苷
酸从头合成速度增加,更加大量累积尿酸, 从而导致肾结石和痛风
3、脱氧核苷酸的生成
O P -P O N 核糖核苷酸还原酶 OH
硫 化 原 白 氧 还 蛋
CH2
O P -P CH2 O
N
OH NDP
SH
硫 化 原 白 氧 还 蛋
OH S S
H dNDP
SH 硫氧化还原蛋白还原酶 NADP NADP H
次黄嘌呤核苷酸 IMP
ATP和GTP的生成
HOOCCH CHCOOH 2 O C C N O OH OH C N N CH GTP Asp H N P O CH2 HC NH C C N O OH OH OH 腺苷酸代琥珀酸 OH C N N CH 延胡索酸 HC P O CH2 N O C N CH
Glu
P O CH2 OH
OH
OH
XMP
GMP
(Xanthosine monophosphate)
嘌呤核苷酸从头合成的调节
原则之一:满足需求,防止供过于求。
(-) (+) R-5-P
PRPP合 成 酶
(-) (+) PRPP (-) PAR (-) IMP XMP (-) GMP GDP GTP
次黄嘌呤
6-巯 基 嘌 呤 6MP (6-mercaptopurine)
SH
OH H N HC P O CH2 OH C C N O OH C N N CH H N HC P O CH2 OH
C C N O OH C N N CH
次 黄 嘌 呤 核 苷 酸 (IMP)
6-巯 基 嘌 呤 核 苷 酸
嘌呤核苷酸的抗代谢物-2
生物化学-核苷酸代谢(共41张PPT)

尿嘧啶磷酸核糖转移酶
尿嘧啶+PRPP
UMP+PPi
1-磷酸核糖
Pi
尿嘧啶核苷
尿苷激酶 Mg2+
UMP
ATP
ADP
胸苷激酶 脱氧胸苷
Mg2+
dTMP
ATP
ADP
x-染色体连锁隐性遗传 缺乏的酶:次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶(HGPRT) 免疫缺陷症,
(ribonucleotide) ADA缺乏症患者体内腺苷酸分解代谢严重障碍,T、B淋巴细胞受损,引起反复感染等症状。
痛 风(GOUT)
痛风原因:高嘌呤饮食、体内核 酸分解增强、肾脏疾病
表现:尿酸盐沉积造成损害
别嘌呤醇治疗痛风:机制是别嘌 呤醇在结构上与次黄嘌呤相似 ,抑制黄嘌呤氧化酶
腺苷脱氨酶(ADA)基因位于20q13-qter,编码一条含363个氨 基酸残基的多肽链。
腺苷脱氨酶(ADA)缺乏引起重症免疫缺陷症,即ADA缺乏症。ADA缺乏 症患者体内腺苷酸分解代谢严重障碍,T、B淋巴细胞受损,引起反 复感染等症状。
硫氧还蛋白
S S
谷氧还蛋白还原酶
硫氧还蛋白还原酶
G SSG
2G SH
谷胱甘肽还原酶
NADPH +H +
N A D P+
FAD
FA D H 2
硫氧还蛋白还原酶
NADPH +H +
NADP+
脱氧胸苷酸(dTMP)的生成
尿苷一磷酸激酶
尿苷二磷酸激酶
UMP
UDP
UTP
ATP合酶
CTP
ATP
ADP
ATP
ADP 谷氨酰胺
鸟苷一磷酸 (GMP) 鸟苷二磷酸 (GDP) 鸟苷三磷酸 (GTP)
生物化学核苷酸代谢

生物化学核苷酸代谢核苷酸代谢是生物体内重要的生化过程,涉及到核酸合成、降解、修复、信号传递等多个方面。
核苷酸由碱基、糖和磷酸组成,其代谢在细胞中是高度调控和平衡的。
核苷酸合成主要通过转氨基树酸循环和核苷酸分子的合成反应进行。
在转氨基树酸循环中,核苷酸前体物质首先被转化为碱基,然后与多磷酸核糖(PRPP)反应生成核苷酸。
在核苷酸分子的合成过程中,磷酸化反应是关键步骤。
首先,核苷酸前体物质通过化学反应与其他辅助分子发生磷酸化,生成亲核试剂;然后亲核试剂与其他原子或分子发生进一步反应,最终形成核苷酸分子。
核苷酸降解是核酸的代谢终点。
核苷酸降解主要通过核苷酸酶和核酸酶的作用进行。
核苷酸首先被分解为核苷和糖酸,然后再被分解为碱基、磷酸和其他代谢产物。
核苷酸的降解产物在细胞中可以被重新利用,参与核酸合成或其他代谢途径。
核苷酸修复是为了纠正核苷酸中的损伤或错误。
核酸在细胞中会受到化学、物理和生物性的损伤。
这些损伤可能导致突变和疾病的发生。
核苷酸修复过程中的多个酶参与到检测和修复核酸中的损伤。
例如,碱基切割酶可以识别含有损伤碱基的DNA链,然后切割并去除这些损伤碱基。
然后,DNA聚合酶、连接酶和重排序酶等修复酶可以填补被切割的DNA链,并确保修复后的DNA链的完整性。
核苷酸在细胞中还扮演着重要的信号传递和调控作用。
一些核苷酸可以作为二级信使,传递细胞内外的信号,调控细胞的生理和代谢过程。
例如,环磷酸腺苷(cAMP)和磷腺苷酸(cGMP)是细胞内常见的二级信使,它们通过激活蛋白激酶A、蛋白激酶G等酶的信号通路,参与细胞的增殖、分化、凋亡等生理过程。
总结起来,核苷酸代谢是生物体内重要的生化过程,它涉及核酸的合成、降解、修复以及信号传递等多个方面。
核苷酸代谢的平衡和调控对细胞活动的正常进行至关重要,异常的核苷酸代谢可能导致疾病的发生。
因此,对核苷酸代谢的深入研究,有助于揭示生命活动的机制和疾病发生的原因,也为药物研发和治疗提供了理论基础。
生物化学第九章-核苷酸代谢

第九章核苷酸代谢一、核苷酸类物质的生理功用:核苷酸类物质在人体内的生理功用主要有:①作为合成核酸的原料:如用ATP,GTP,CTP,UTP合成RNA,用dA TP,dGTP,dCTP,dTTP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。
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,胆胺或甘油二酯,用腺苷携带蛋氨酸(SAM)等。
二、嘌呤核苷酸的合成代谢:1.从头合成途径: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。
嘌呤环中各原子分别来自下列前体物质:Asp → N1;N10-CHO FH4 → C2 ;Gln → N3和N9 ;CO2 → C6 ;N5,N10=CH-FH4 → C8 ;Gly → C4 、C5 和N7。
合成过程可分为三个阶段:⑴次黄嘌呤核苷酸的合成: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,合成第一个嘌呤核苷酸——次黄苷酸(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(AMP-S),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化下,由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸(GMP)。
⑶三磷酸嘌呤核苷的合成:AMP/GMP被进一步磷酸化,最后生成A TP/GTP,作为合成RNA的原料。
ADP/GDP则可在核糖核苷酸还原酶的催化下,脱氧生成dADP/dGDP,然后再磷酸化为dATP/dGTP,作为合成DNA的原料。
核苷酸代谢生物化学

核苷一磷酸的分解
核苷一磷酸在磷酸酶的作用下,将其中的特殊化学键转移给特殊化学物质,生成 相应的单糖和磷酸。
单糖进一步发生代谢,而磷酸则参与其他生化反应。
核苷二磷酸的分解
核苷二磷酸在磷酸酶的作用下,将其中的特殊化学键转移给特殊化学物质,生成相应的单糖和磷酸。
单糖进一步发生代谢,而磷酸则参与其他生化反应。
04
核苷酸代谢的调控
酶的调节
01
酶的激活与抑制
酶的活性可以通过共价修饰(如磷酸化、去磷酸化)、变构效应、与配
体的结合等方式进行激活或抑制,从而调节核苷酸代谢的速度和方向。
Hale Waihona Puke 02酶的浓度调节酶的合成和降解可以调节其在细胞内的浓度,进而影响核苷酸代谢的速
率。
核苷酸的分解代谢
嘌呤核苷酸的分解
嘌呤核苷酸首先在核苷酸酶的作用下 ,将其中的特殊化学键转移给特殊化 学物质,生成相应的嘌呤衍生物和磷 酸核糖。
嘌呤衍生物进一步分解为尿酸,而磷 酸核糖则进一步发生代谢。
嘧啶核苷酸的分解
嘧啶核苷酸在核苷酸酶的作用下,将 其中的特殊化学键转移给特殊化学物 质,生成相应的嘧啶衍生物和磷酸核 糖。
合成过程包括脱氧、磷酸化等步骤,最终 形成脱氧核苷酸。
脱氧核苷酸是DNA的重要组成部分,对 维持生物体的遗传信息具有重要意义。
核苷三磷酸的合成
核苷三磷酸是由核苷二磷酸在激酶催化下 合成的。
合成过程需要消耗能量,如ATP等。
核苷三磷酸是RNA的重要组成部分,对 维持生物体的正常代谢具有重要意义。
03
细胞信号转导的调节
信号转导蛋白
细胞内的信号转导蛋白可以感知 核苷酸代谢产物的浓度,进而调 节核苷酸代谢酶的活性。
生物化学核苷酸代谢

?
“我们所研究出的生命核酸采取更为科学的 提取方法,直接从动物脏器中提取。DNA含量 高,纯度高,与人体同源性高。加上产品是口 服液,更易被人体肠胃所吸收和利用。”
核酸的消化与吸收
食物核蛋白 蛋白质
胃酸
核酸(RNA及DNA)
胰核酸酶
核苷酸
胰、肠核苷酸酶
核苷
降解
磷酸
核苷酶
碱基
戊糖
进入磷酸戊糖途径 或重新合成核酸
Asp O HN N H IMP N N
R-5'-P
IMP脱氢酶 重要的中间产物, AMP和GMP的前体
ATP与GTP的生成 AMP
ATP ADP 激酶
GMP
激酶
ATP
ADP
ADP
底物水平磷酸化 或氧化磷酸化
GDP
激酶 ATP ADP
ATP
GTP
4. 合成特点:
在磷酸核糖分子上逐步合成,PRPP是5磷酸核糖的活性供体 先合成 IMP,再转变成 AMP或GMP。
O HN O N H
胞嘧啶(cytosine, C)
尿嘧啶(uracil, U)
核苷酸的基本结构
NH2 O
碱基N
O CH2 O N
HO
P
OH
O
碱基
OH OH /(H)
R-5`-P
核苷酸: 含一个磷酸基团的核苷酸称为核苷一磷酸(NMP)
两个磷酸基团的核苷酸称为核苷二磷酸(NDP)
三个磷酸基团的核苷酸称为核苷三磷酸(NTP) 脱氧核苷酸: dNMP dNDP dNTP
核苷酸的从头合成概况
5-磷酸核糖
Gln Gly 一碳单位 Gln CO2 Asp 一碳单位
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核苷酸的代谢
1从头合成和补救合成的概念:
(嘌呤)从头合成: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。
从头合成途径(de novo synthesis pathway)部位:肝脏、多数细胞
(嘧啶)从头合成: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。
部位:主要是肝细胞胞液
(嘌呤)补救合成:利用细胞内、食物中核酸分解代谢产生的嘌呤碱或嘌呤核苷,经过简单的反应,合成嘌呤核苷酸的过程意义:避免嘌呤从体内过多丢失,节省ATP和一些氨基酸的消耗
补救合成途径 (salvage synthesis pathway)部位:脑、骨髓。
(嘧啶)补救合成:
2嘌呤核苷酸的从头合成原料,特点。
2.1原料:磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳
2.2特点:
2.2.1嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。
2.2.2嘌呤核苷酸的合成需要消耗ATP。
2.2.3磷酸核糖酰胺转移酶是变构酶。
2.2.4活性受嘌呤核苷酸的反馈抑制.
2.2.5IMP是重要的中间代谢物,
2.2.6可转变为AMP, GMP
3嘧啶核苷酸的从头合成原料,特点。
3.1原料:磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳
3.2特点:
3.2.1先合成嘧啶环,再加PRPP生成乳清酸核苷酸
3.2.2UMP是CTP与dTMP的共同前体,UMP为重要的终产物
之一
3.2.3天冬氨酸氨基甲酰转移酶是变构酶,CTP为变构抑制
3.2.4氨基甲酰磷酸合成酶II的活性受UMP反馈抑制
4脱氧核苷酸的合成代谢:二磷酸脱氧核苷酸的生成、dTMP的生成。
4.1二磷酸脱氧核糖核苷酸(dNDP)的生成:
在二磷酸核糖核苷(NDP)的水平上,由核糖核苷酸还原酶(R
R)催化以氢取代核糖分子中的C2的羟基,生成二磷酸脱氧核
糖核苷(dNDP)。
4.2脱氧胸腺嘧啶核苷酸(dTMP)的合成:
4.2.1dUMP的形成(dTMP生成的原料):
4.2.2dUMP的C5甲基化生成dTMP:
5体内嘌呤核苷酸代谢的终产物:。