核苷酸

活化中间代谢物
尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+)
二、核酸的消化与吸收
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
核苷酶
碱基
戊糖
三、分子组成
碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱 戊糖(ribose)：核糖，脱氧核糖 磷酸(phosphate)
嘌呤
嘧啶
核苷
谷氨酸 ADP+Pi
（ 3）dTMP：由dUMP经甲基化而成
脱氧核苷酸还原酶
水解
UDP
dUDP
dCMP
脱氨基
TMP合酶
N5, N10-甲烯FH4
FH2
dUMP
FH2还原酶 FH4 NADP+ NADPH+H+
脱氧胸苷一磷酸 dTMP
从头合成的调节
- ATP + CO2+ 谷氨酰胺
氨基甲酰磷酸
此种疾病是一种X染色体隐形连锁遗传缺陷，见于男性。 患者表现为尿酸增高及神经异常。如脑发育不全、智力低 下、攻击和破坏性行为。1岁后可出现手足徐动，继而发 展为肌肉强迫性痉挛，四肢麻木，发生自残行为，常咬伤 自己的嘴唇、手和足趾。
（三）嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
腺苷酸代 琥珀酸
NH3
IMP
GMP XMP
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
ATP和GTP的生成
腺苷激酶
激酶
AMP
ADP
ATP ADP
ATP ADP
鸟苷激酶
激酶
GMP
GDP
ATP ADP
ATP ADP
ATP GTP
6. 嘌呤核苷酸从头合成特点
• 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。 • 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。
NH2
N
N
9
N
N
CH2OH O
HH
1'
H 2'
H
O
OH
H
糖苷键
嘌呤N-9或嘧啶N-1与核糖C-1通过β-N-糖苷 键相连形成核苷(ribonucleoside)。
核苷酸(ribonucleotide)
NH2
酯键 N
N
9
O
N
N
HO P O CH 2 OHH
O
H1' 2'
H
OH OH
糖苷键
核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键结合构成核苷酸 (ribonucleotide)或脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)。
天冬氨酸 -
氨基甲酸天冬氨酸
PRPP UMP
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
- 嘌呤核苷酸
ATP + 5-磷酸核糖
嘧啶核苷酸
UTP CTP
（二） 嘧啶核苷酸的补救合成
嘧啶 + PRPP 嘧啶磷酸核糖转移酶 磷酸嘧啶核苷 + PPi
尿嘧啶核苷 + ATP 尿苷激酶 UMP +ADP
胸腺嘧啶核苷 + ATP
胸苷激酶
TMP +ADP
（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物
（2）AMP、 GMP、 IMP对PRPP合成酶和酰胺转 移酶有负性调节作用
（3）ADP、 GDP对PRPP合成酶有负性调节作用 （4）AMP抑制IMP向AMP的转变，GMP 抑制
IMP 向GMP的转变 （5）ATP促进GMP的生成，GTP促进AMP的生成
（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 补救合成途径。
多磷酸核苷酸
5′-磷酯键
NH 2 N
N
O
O
O
N
N
-O P O-
OP O-
OPO O-
CH 2 H
O H
H OH
H H
脱氧腺嘌呤核苷
脱氧腺嘌呤一磷酸 (dAMP)
脱氧腺嘌呤二磷酸 (dADP)
脱氧腺嘌呤三磷酸 (dATP)
第一节
嘌呤核苷酸的代谢
Metabolism of Purine Nucleotides
7.从头合成的调节
调节方式：反馈调节和交叉调节
__
_
+
+
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
+GMP
ADP GDP
ATP GTP
（1）R-5-P对PRPP合成酶有正性调节作用， PRPP对酰胺转移酶有正性调节作用
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
合成器官：肝、小肠和胸腺，而脑、骨髓 则无法进行此合成途径。
亚细胞：胞质
3 合成原料
氨基酸：天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸 一碳单位：N5N10-甲炔四氢叶酸、
N10-甲酰四氢叶酸 CO2 核糖-5/-磷酸
主要内容
概述 第一节 嘌呤核苷酸的代谢 第二节 嘧啶核苷酸的代谢
概述
核苷酸是核酸的基本结构单位。 人体内的核苷酸主要由机体细胞自身合成。
因此，与氨基酸不同，核苷酸不属于营养必 需物质。
一、核苷酸的生物功能
作为核酸合成的原料
体内能量的利用形式
参与代谢和生理调节
AMP
组成辅酶
嘧啶核苷酸的结构
（一）嘧啶核苷酸的从头合成
先合成嘧啶环，然后嘧啶环再与磷酸核糖连 接生成嘧啶核苷酸。
1.嘧啶合成的元素来源
嘧啶碱合成的原料来自谷氨酰胺、CO2和天冬氨酸
氨基甲 酰磷酸
天冬氨酸
2.合成过程 （ 1 ）尿嘧啶核苷酸的合成
谷氨酰胺 + HCO3-
氨基甲酰磷 酸合成酶II
2ATP 2ADP+Pi
ATP
4.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）
甲酰基 （一碳单位）
谷氨酰胺 （酰胺基）
5.从头合成过程 （ 1 ） IMP的合成 （ 2 ） AMP和GMP的生成
PP-1-R-5-P
AMP ATP
R-5-P
（磷酸核糖焦磷酸） PRPP合成酶 （核糖-5/-磷酸）
谷氨酰胺
（四）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）
核苷酸还原酶，Mg2+ NDP
dNDP
二磷酸核糖核苷
二磷酸脱氧核苷
还原型硫氧化 还原蛋白-(SH)2
氧化型硫氧 化还原蛋白
S
S
NADP+ 硫氧化还原蛋白还原酶 NADPH + H+ (FAD)
激酶 dNDP + ATP
dNTP + ADP
嘧啶、氨基酸或叶酸的类似物
• 嘧啶类似物
胸腺嘧啶(T)
5-氟尿嘧啶(5-FU)
5-氟尿嘧啶(5-FU)本身并无生物学活性，必须在体内转变 成一磷酸脱氧氟尿嘧啶核苷（FdUMP）及三磷酸脱氧氟尿 嘧啶核苷（FUTP）之后才能发挥作用。
FdUMP与dUMP结构相似，是胸苷酸合酶的抑制剂，使 dTMP合成受到阻断。
主要内容
一、嘌呤核苷酸的合成 二、嘌呤核苷酸的分解 三、核苷酸的抗代谢物 四、脱氧核糖核苷酸的生成
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 )
补救合成途径 (salvage synthesis )
（一）嘌呤核苷酸的从头合成
酰胺转移酶 谷氨酸
H2N-1-R-5´-P
（5´-磷酸核糖胺）
IMP
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
AMP
GMP
① 磷酸核糖的活化——PRPP的生成（PRPP合成酶）
R-5-P
（核糖-5/-磷酸）
PP-1-R-5-P
（磷酸核糖焦磷酸）
IMP生成总反应过程
AMP和GMP的生成
（FAICAR）
MTX
5-氨基异咪唑4-甲酰胺核苷酸
（AICAR）
6-MP AMP
6-MP PPi
6-MP
=
PRPP
氮杂丝氨酸
PPi PRPP
GMP
鸟嘌呤(G)
6-MP
腺嘌呤（A）
目录
二、嘌呤核苷酸的分解代谢
核苷酸酶
核苷酸
核苷
Pi
核苷磷酸化酶
1-磷酸核糖 碱基
AMP GMP
H 黄嘌呤氧化酶
（次黄嘌呤）
痛风症
痛风症的治疗机制
O
鸟嘌呤 次黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶
黄嘌呤
尿酸
别嘌呤醇
第二节 嘧啶核苷酸的代谢
一、嘧啶核苷酸的合成代谢 二、嘧啶核苷酸的分解代谢
一、嘧啶核苷酸的合成
从头合成途径 (de novo synthesis pathway)
补救合成途径 (salvage synthesis pathway)
（2）抑制IMP转变为AMP及GMP
（3）通过竞争抑制，影响次黄嘌呤－鸟嘌 呤磷酸核糖转移酶的作用，阻止补救合成 途径
（2）氨基酸类似物
氮杂丝氨酸为谷氨酸胺类似物，可干扰谷氨酸胺 在嘌呤核苷酸合成中的作用，从而抑制嘌呤核苷酸 合成。
氮杂丝氨酸
谷氨酸胺
（3）叶酸类似物
氨喋呤及甲氨喋呤：竞争性抑制FH2还原酶
FUTP可以FUMP的形式掺入RNA分子，破坏了RNA的结 构与功能。
UMP UDP
氮杂丝氨酸
阿糖胞苷
UTP
CTP
CDP
dCDP
氨甲碟呤
dUDP
dUMP
dTMP
5-氟尿嘧啶
某些改变了核糖结构的核苷类似物
二、嘧啶核苷酸的分解代谢
核苷酸酶
嘧啶核苷酸
核苷
PPi
1-磷酸核糖
核苷磷酸化酶
嘧啶碱
胞嘧啶 NH3
（五） 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。
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
（1）嘌呤类似物 • 6-巯基嘌呤的结构
次黄嘌呤 (H)
6-巯基嘌呤 (6-MP)
6-MP作用机制 （1）反馈抑制PRPP酰胺转移酶而干扰磷酸 核糖胺（PRA）的形成，从而阻断嘌呤核苷 酸的从头合成
FH2及FH4
一碳单位
C2、C8
嘌呤不能合成
核酸合成障碍
肿瘤细胞生长受抑
= =
= =
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
2.参与补救合成的酶
腺嘌呤磷酸核糖转移酶 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthineguanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) 腺苷激酶(adenosine kinase)
谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸
氨基甲酰磷酸合成酶 I、II 的区别
CPS-I
分布 氮源
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
（ 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
N
HO P O CH 2 OHH
O
1'
H 2'
H
OH OH
4.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。
自毁容貌征
自毁容貌征
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Lesch-Nyhan综合症。
尿嘧啶
胸腺嘧啶
二氢尿嘧啶 H2O
β-脲基异丁酸 H2O
β-丙氨酸 丙二酸单酰CoA 乙酰CoA TAC
CO2 + NH3
β-氨基异丁酸
肝 尿素
甲基丙二酸单酰CoA
琥珀酰CoA
TAC
糖异生
3.合成过程
腺嘌呤 + PRPP
APRT
AMP + PPi
次黄嘌呤 + PRPP HGPRT IMP + PPi
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi
腺嘌呤核苷
腺苷激酶
AMP
ATP ADP
NH2
N
N
NN CH2OH O
HH HH OH H
O
腺苷激酶
ATP ADP
NH2
N
N
9
O
N
X
G
（黄嘌呤）
黄嘌呤 氧化酶
嘌呤碱的最终 代谢产物
痛风症
患者血中尿酸含量升高，当超过8mg/100ml 时，尿酸盐晶体即可沉积于关节、软组织、软骨 及肾等处，而导致关节炎、尿路结石及肾疾病。 痛风症多见于成年男性，其原因尚不完全清楚， 可能与嘌呤核苷酸代谢酶的缺陷有关。由于 HGPRT活性降低，限制了嘌呤核苷酸的补救合成 途径，从而有利于尿酸的生成。