第八章 核苷酸代谢
第八章核苷酸代谢
第八章核苷酸代谢本章要点一、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2．作为能量的贮存和供应形式3．参与代谢或生理活动的调节4．参与构成酶的辅酶或辅基5．作为代谢中间物的载体二、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。
合成过程可分为三个阶段：⑴次黄嘌呤核苷酸的合成⑵腺苷酸及鸟苷酸的合成⑶三磷酸嘌呤核苷的合成2．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：A+ PRPP →AMP；G/I + PRPP →GMP/IMP。
3．抗代谢药物对嘌呤核苷酸合成的抑制：能够抑制嘌呤核苷酸合成的一些抗代谢药物，通常是属于嘌呤、氨基酸或叶酸的类似物，主要通过对代谢酶的竞争性抑制作用，来干扰或抑制嘌呤核苷酸的合成，因而具有抗肿瘤治疗作用。
三、嘧啶核苷酸的合成代谢1．从头合成途径：嘧啶核苷酸的主要合成步骤为：⑴尿苷酸的合成⑵胞苷酸的合成：UMP经磷酸化后生成UTP，再在胞苷酸合成酶的催化下，由Gln提供氨基转变为CTP。
⑶脱氧嘧啶核苷酸的合成2．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。
以嘧啶核苷的补救合成途径较重要。
3．抗代谢药物对嘧啶核苷酸合成的抑制：能够抑制嘧啶核苷酸合成的抗代谢药物也是一些嘧啶核苷酸的类似物，通过对酶的竞争性抑制而干扰或抑制嘧啶核苷酸的合成。
四、嘌呤核苷酸的分解代谢：嘌呤核苷酸的分解首先是在核苷酸酶的催化下，脱去磷酸生成嘌呤核苷，然后再在核苷酶的催化下分解生成嘌呤碱，最后产生的I和X经黄嘌呤氧化酶催化氧化生成终产物尿酸。
五、嘧啶核苷酸的分解代谢：嘧啶核苷酸可首先在核苷酸酶和核苷磷酸化酶的催化下，除去磷酸和核糖，产生的嘧啶碱可在体内进一步分解代谢。
核苷酸代谢
第八章核苷酸代谢[重点和难点]嘌呤核苷酸从头合成原料、合成部位、主要合成过程、参与合成的重要酶。
嘌呤核苷酸重要抗代谢物及其作用机制，嘌呤核苷酸分解代谢关键酶、终产物及痛风治疗机理。
嘧啶核苷酸从头合成原料、主要过程、参与酶及辅助因子，嘧啶核苷酸主要抗代谢物及其作用机制，嘧啶核苷酸分解代谢终产物。
脱氧核苷酸的合成过程、参与酶、辅酶，脱氧胸苷酸合成。
本章难点：核苷酸代谢的从头合成途径和核苷酸的抗代谢物[测试题]一、A型选择题1、下列关于嘌呤核苷酸从头合成过程正确的是：A．嘌呤环的氮原子均来自氨基酸的α-氨基 B．合成中不会产生自由的嘌呤碱C．氨基甲酰磷酸为嘌呤环的形成提供氨甲酰基D．在由IMP合成AMP和GMP时均需ATP供能E．次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶催化IMP转变为GMP2、下列哪一个反应不需要PRPP：A．5-磷酸核糖胺的生成 B．由次黄嘌呤转变为次黄嘌呤核苷酸C．嘧啶生物合成中乳清酸的生成 D．由腺嘌呤转变为腺嘌呤核苷酸E．由鸟嘌呤转变为鸟嘌呤核苷酸3、氨甲喋呤和氨喋呤抑制核苷酸合成中的哪一个反应A．谷氨酰氨中酰胺氮的转移 B．向新生成的环状结构中加入CO2C．ATP中磷酸键能量的传递 D．天冬氨酸上氮的提供E．二氢叶酸还原成四氢叶酸4、下列哪一组是腺嘌呤磷酸核糖转移酶的底物：A．腺嘌呤+ATP B．腺嘌呤+PRPP C．腺苷+ATPD．腺苷+GTP E．腺苷+PRPP5、合成嘌呤和嘧啶环的共同原料是：A．一碳单位 B．甘氨酸 C．谷氨酸 D．天冬氨酸 E．蛋氨酸6、过量的AMP抑制何种酶的活性使下列物质不能生成：A．乳清酸脱氢酶，使IMP不能生成 B．次黄嘌呤脱氢酶，使IMP不能生成B．次黄嘌呤脱氢酶，使GMP不能生成D．腺苷酸代琥珀酸酶，使GMP不能生成E．腺苷酸代琥珀酸合成酶，AMP不能生成7、嘌呤核苷酸补救合成途径的主要器官是：A．脑 B．肝脏 C．小肠 D．肾脏 E．胸腺8、人体内嘌呤核苷酸分解代谢的主要终产物是：A．尿素 B．尿酸 C．肌苷 D．尿苷酸 E．肌酸9、嘧啶核苷酸从头合成的叙述正确的是：A．一碳单位来自叶酸衍生物 B．先合成嘧啶环再与PRPP中的磷酸核苷酸相连C．在磷酸核糖分子上合成嘧啶核苷酸 D．谷氨酸完整的参入嘧啶环中E．需要氨基甲酰磷酸合成酶-1参加10、癌症病人尿中β-氨基异丁酸排出增多是由于：A．尿嘧啶分解增加 B．胞嘧啶分解增加 C．γ-氨基分解增加D．谷氨酸分解增加 E．胸腺嘧啶分解增加11、嘧啶环中的两个氮原子来自：A．谷氨酰胺和氨 B．谷氨酰胺和天冬氨酸 C．谷氨酰胺和谷氨酸D．谷氨酸和氨基甲酰磷酸 E．天冬氨酸和氨基甲酰磷酸12、dTMP合成的直接前体是：A．dUMP B．TMP C．TDP D．dUDP E．dCMP13、dTMP嘧啶环中C5上的甲基来自：A．SAM B．N5–CH3-FH4 C．N5，N10=CH-FH4 D．N5，N10-CH2-FH4 E．Gln 14、嘌呤类似物6-巯基嘌呤的叙述正确的是：A．其结构类似次黄嘌呤 B．抑制AMP合成酶 C．其结构类似黄嘌呤D．抑制UMP生成 E．竞争性抑制GMP合成酶15、哺乳动物中嘧啶核苷酸从头合成合成限速酶是：A．合成酶类 B．乳清酸酶 C．氨基甲酰磷酸合成酶-ⅡD．天冬氨酸氨基甲酰转移酶 E．磷酸核糖转移酶16、对脱氧核苷酸生成描述错误的是：A．以氢取代核糖分子中C2上的羟基 B．还原是在二磷酸核苷水平上进行的C．dUMP主要来自dCMP的脱氨基 D．dUMP经甲基化生成dTMPE．dUMP主要来自dTDP水解17、细菌中嘧啶核苷酸生物合成途径的反馈抑制是由于抑制下列哪一酶的活性：A．二氢乳清酸酶 B．乳清酸焦磷酸化酶 C．二氢乳清酸合成酶D．天冬氨酸氨基甲酰转移酶 E．氨基甲酰磷酸合成酶-218、5-F U的抗癌作用主要为：A．合成错误的DNA，抑制癌细胞生长B．抑制尿嘧啶的合成，从而减少RNA的生物合成C．抑制胞嘧啶的合成，从而减少RNA的生物合成D．抑制胸苷酸合成酶从而减少DNA的生物合成E．抑制二氢叶酸还原酶的活性，从而减少TMP的生物合成19、关于嘧啶分解的叙述哪一个是正确的：A．产生尿酸 B．可引起痛风 C．产生尿囊酸D．需要黄嘌呤氧化酶 E．产生氨和二氧化碳20、从头合成嘌呤核苷酸过程中首先合成的是：A．GMP B．AMP C．IMP D．XMP E．以上均不是21、氮杂丝氨酸能以竞争性抑制干扰和阻断核苷酸合成，因为它在结构上与：A．丝氨酸类似 B．甘氨酸类似 C．天冬氨酸类似D．谷氨酰氨类似 E．天冬酰胺类似22、6-巯基嘌呤核苷酸不抑制：A．IMP生成AMP B．IMP生成GMP C．酰胺转移酶D．嘌呤核苷酸核糖转移酶 E．尿嘧啶磷酸核糖转移酶23、哺乳动物体内直接催化尿酸合成的酶是：A．尿酸氧化酶 B．黄嘌呤氧化酶 C．腺苷脱氨酶D．鸟嘌呤脱氨酶 E．以上均不是24、脱氧胸苷酸的生成是：A．直接由相应核糖核苷酸还原生成 B．由脱氧尿苷酸甲基化生成C．在脱氧胞嘧啶核苷酸基础上生成 D．在脱氧腺嘌呤核苷酸基础上生成E．以上都不是25、下列哪一种代谢途径是嘧啶所特有的：A．碱基是连在5-磷酸核糖上 B．一碳单位有叶酸衍生物提供C．氨基甲酰磷酸提供氨甲酰基 D．甘氨酸完整的参入分子中E．谷氨酰氨是氮原子的供体26、PRPP酰胺转移酶活性过高可导致痛风症，此酶催化：A．从5-磷酸核糖生成PRPP B．从甘氨酸合成嘧啶环C．从PRPP合成5-磷酸核糖胺 D．从IMP合成AMPE．从IMP合成GMP27、下列哪一项不参与核糖核苷酸还原成脱氧核苷酸的反应过程：A．四种核苷酸均需相同的还原酶系 B．反应在二磷酸核苷水平进行C．核糖核苷酸还原酶催化 D．NADPH为供氢体 E．ATP和GTP提供能量28、治疗痛风有效的别嘌呤醇：A．可抑制黄嘌呤氧化酶 B．可抑制腺苷脱氨酶 C．可抑制尿酸氧化酶D．可抑制鸟嘌呤脱氨酶 E．对以上酶均无抑制作用29、在嘧啶核苷酸合成中，合成氨基甲酰磷酸的部位：A．线粒体 B．微粒体 C．胞质 D．溶酶体 E．胞核30、阿糖胞苷抗肿瘤作用的机理是通过抑制下列哪种酶而干扰核苷酸代谢：A．二氢叶酸还原酶 B．核糖核苷酸还原酶 C．胸腺嘧啶核苷酸合成酶D．二氢乳清酸脱氢酶 E．氨基甲酰转移酶31、脱氧核糖核苷酸生成方式主要：A．直接由核糖还原 B．由二磷酸核苷还原 C．由核苷还原D．由一磷酸核苷还原 E．由三磷酸核苷还原32、催化dUMP转变成dTMP的酶是：A．核苷酸还原酶 B．胸腺嘧啶核苷酸合成酶 C．核苷酸激酶D．甲基转移酶 E．脱氧胸苷激酶33、5-磷酸核糖-1-焦磷酸A．IMP B．PRPP C．PRA D．APRT E．XMP34、一碳单位A．参与嘌呤核苷酸从头合成 B．参与嘌呤核苷酸补救合成C．参与尿嘧啶核苷酸从头合成 D．参与嘌呤核苷酸分解E．参与嘧啶核苷酸分解35、嘌呤核苷酸分解加强A．痛风症 B．苯酮酸尿症 C．乳清酸尿症 D．尼汉综合症 E．白化病36、dTMP的C5位上的-CH3中的C来自A．天冬氨酸 B．谷氨酰胺 C．甘氨酸 D．N5，N10-CH2-FH4 E．FH2=CH-FH4二、X型选择题1、核酸的水解产物是：A．磷酸 B．戊糖 C．嘌呤碱 D．嘧啶碱 E．氨基酸2、嘌呤环中碳原子来自：A．CO2 B．一碳单位 C．甘氨酸 D．谷氨酰胺 E．天冬氨酸3、嘧啶环中氮原子来自：A．谷氨酸 B．谷氨酰胺 C．甘氨酸 D．天冬氨酸 E．天冬酰胺4、嘧啶环中碳原子来自：A．一碳单位 B．二氧化碳 C．谷氨酰氨 D．天冬氨酸 E．天冬酰胺5、β-氨基异丁酸是哪些物质分解的产物：A．AMP B．GMP C．CMP D．UMP E．TMP6、哪些物质的合成需要谷氨酰胺分子上的酰胺氮：A．胞嘧啶的氨基 B．鸟嘌呤的氨基 C．嘌呤环的N3和N9 D．嘧啶环的两个氮原子 E．腺嘌呤的氨基7、脱氧核苷酸由何种核苷酸转变而来：A．一磷酸核苷 B．二磷酸核苷 C．三磷酸核苷D．多磷酸核苷 E．四磷酸核苷8、嘌呤核苷酸从头合成的原料包括哪些物质：A．磷酸核糖 B．一碳单位 C．二氧化碳 D．谷氨酰胺 E．天冬氨酸9、嘌呤环中的氮原子来自：A．甘氨酸 B．谷氨酰胺 C．天冬氨酸 D．谷氨酸 E．丙氨酸10、下列哪些物质对嘌呤核苷酸的生物合成能产生反馈抑制作用：A．IMP B．AMP C．GMP D．UMP E．尿酸11、6-巯基嘌呤抑制嘌呤核苷酸合成，是由于：A．抑制IMP生成AMP B．抑制IMP生成GMPC．结构与次黄嘌呤类似，对次黄嘌呤的某些代谢有抑制作用D．抑制补救合成途径 E．抑制从头合成途径12、尿酸是下列哪些化合物分解的终产物：A．AMP B．IMP C．GMP D．UMP E．TMP13、下列有关核糖核苷酸还原生成脱氧核苷酸的叙述哪些是正确的：A．四种核苷酸都涉及到相同的还原体系 B．多发生在二磷酸核苷水平C．核糖核苷酸还原酶系包括硫氧化还原蛋白和硫氧化还原蛋白还原酶D．NADPH为供氢体 E．多发生在三磷酸核苷水平14、胞嘧啶核苷酸从头合成原料包括哪些物质：A．谷氨酰胺 B．天冬氨酸 C．一碳单位 D．磷酸核糖 E．二氧化碳15、在细胞中自UMP合成dTMP的有关反应涉及：A．四氢叶酸衍生物传递一碳单位 B．四氢叶酸氧化成二氢叶酸C．中间产物为dUDP D．受5-Fu抑制 E．以上均正确16、胞嘧啶分解代谢产物有：A．氨 B．尿酸 C．二氧化碳 D．β-丙氨酸 E．β-氨基异丁酸17、下列个反应中，有ATP参与的是：A．cAMP的生成 B．cGMP的生成 C．IMP生成GMPD．IMP生成AMP E．NDP生成dNDP18、胸腺嘧啶核苷酸从头合成原料包括哪些物质：A．谷氨酰胺 B．天冬氨酸 C．一碳单位 D．磷酸核糖 E．二氧化碳19、胸腺嘧啶分解代谢产物有：A．氨 B．尿酸 C．二氧化碳 D．β-丙氨酸 E．β-氨基异丁酸三、填空题1、核苷酸的生物学功用有、、、、。
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8章.核苷酸代谢
酸合成速度的同步化，以便合成出等量
的嘌呤和嘧啶核苷酸。
负性调节
---合成产物的反馈抑制进行调节。 主要集中在对3个关键酶的反馈抑制上 A:氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ（CPSⅡ） 由UDP、UTP反馈抑制。 B:CTP合成酶(CTPS)，由CTP反馈抑制。
磷酸化作用）；[ATP]/[ADP]比值的变化对某
些酶有变构调节作用等。
（二）核酸的消化
食物核蛋白
胃酸
蛋白质
H2 O
核酸（RNA及DNA）
胰核酸酶 核糖核酸酶（RNase）
水解3’，5’-磷酸二酯键
（磷酸二酯酶）
脱氧核糖核酸酶 (DNase)
单核苷酸
H2 O
单核苷酸
胰、肠核苷酸酶
（磷酸单酯酶）
磷酸
（三）脱氧核糖核苷酸的生成
在核苷二磷酸水平上进行 （N代表A、G、U、C等碱基）
NDP
核糖核苷酸还原酶，Mg2+
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
dNDP
二磷酸核糖核苷
还原型硫氧化 还原蛋白-(SH)2
二磷酸脱氧核苷
氧化型硫氧 化还原蛋白 S S
NADP+
硫氧化还原蛋白还原酶 (FAD) 激酶
NADPH + H+
dNDP + ATP
2）降低嘌呤核苷酸生物合成的总速度。别嘌呤醇可与 PRPP反应生成别嘌呤醇核苷酸，使PRPP的水平降低， 而PRPP是嘌呤核苷酸从头合成过程中的限制性底物。
别嘌呤醇治疗痛风症的作用机制
OH N N H C OH
N
N H PRPP
别嘌呤醇
N N
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
第 八 章 核 苷 酸 代 谢
甲酰基 头顶二氧碳（；一碳单位） 天冬一边站。
2020/12/29
CO2
甘氨酸
甲酰基 （一碳单位）
谷氨酰胺 （酰胺基）
3、AMP和GMP的生成
H
（黄嘌呤核苷酸）
目录
激酶
AMP
激酶
ADP
ATP ADP
ATP ADP
GMP
激酶
激酶
GDP
ATP ADP
ATP ADP
ATP GTP
5-氟尿嘧啶(5-FU)
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
2020/12/29
胞嘧啶
NH3
尿嘧啶 代谢特点：开环
胸腺嘧啶
β-脲基丙酸
β
H2O
β-丙氨酸 丙二酸单酰CoA 乙酰CoA
2020/12/29
TAC
β-脲基异丁酸
H2O
β
CO2 + NH3 肝
• 以竞争性抑制方式干扰或阻断核苷酸的合成。
核酸和蛋白质代谢旺盛的细胞其作用明显。
抗代谢物具有抗肿瘤作用。
嘌呤类似物 6-巯基嘌呤 6-巯基鸟嘌呤 8-氮杂鸟嘌呤等
氨基酸类似物 氮杂丝氨酸等
叶酸类似物 氨蝶呤 甲氨蝶呤等
2020/12/29
= =
= =
PRPP
谷氨酰胺 （Gln）
=
6-MP
PRA 氮杂丝氨酸
治疗：别嘌呤醇竞争抑制黄嘌呤氧化酶。
2020/12/29
痛风症的治疗机制
鸟嘌呤
次黄嘌呤
2020/12/29
黄嘌呤氧化酶
核苷酸代谢(药学)指南
（三）脱氧核糖核苷酸在二磷酸水平直接还原生成
核糖核苷酸还原酶(RR)
硫氧还原蛋白 硫氧还原蛋白还原酶
(FAD)
N：A、G、C、U
P168
二、 嘧啶核苷酸的合成代谢
P168
（一）嘧啶核苷酸的从头合成
1、从头合成途径的原料
* 天冬氨酸（Asp） * 谷氨酰胺（Gln）
* CO2 * 5-磷酸核糖
从头合成的组织部位： 肝（主要）、小肠、胸腺等组织
P166
3、从头合成的调节 主要受反馈抑制调节(feedback inhibition)
PRPP合成酶（变构酶） 酰胺转移酶（变构酶）
P167
（二）嘌呤核苷酸的补救合成 原料：嘌呤碱或嘌呤核苷 部位：脑、骨髓 参与的酶：
* 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
P162
食物核蛋白
胃酸
蛋白质
核酸(RNA及DNA)
胰核酸酶
核苷酸
核苷
胰、肠核苷酸酶
磷酸
核苷酶
碱基
戊糖/磷酸戊糖
可利用
不能利用，降解后排出
可利用
P162
第二节 核苷酸的合成代谢
一、嘌呤核苷酸的从头合成和补救合成途径
AMP
GMP
P162
嘌呤核苷酸合成有两条途径
从头合成途径(de novo synthesis) 由简单化合物磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及 CO2等为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌 呤核苷酸。在肝及多数组织进行。
第8章 核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
生化教研室
第一节 概述 第二节 核苷酸的合成代谢 第三节 核苷酸的分解代谢
08第八章 核苷酸代谢.ppt
主菜单
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)
主菜单
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
返回
主菜单
IMP 的合成过程 （２）
返回
主菜单
嘌呤核苷酸从头合成的调节（１）
返回
主菜单
嘌呤核苷酸从头合成的调节（２）
返回
主菜单
脱氧核苷酸的生成
返回
主菜单
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
主菜单
嘧啶核苷酸从头合成的调节
返回
主菜单
嘧啶碱的分解代谢
返回
主菜单
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
主菜单
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
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
第八章核酸的降解和核苷酸代谢
降解
核酸
核苷酸
Pi
核苷
戊糖
碱基
二、核苷酸的分解代谢
1.嘌呤碱的分解
NH 2 N
N
N H
N
次黄嘌呤
黄嘌呤
NH3 + CO2
（微生物）
G
R NH2
尿酸（醇式）
尿素
2.嘧啶碱的分解
NH 2 N
N
O
H
NH2
O NH
还原 二氢尿嘧啶
N
O
H
（开环）
H2O
Β－丙AA
H2O
Β－脲基丙酸
三、核苷酸的生物合成
概述： 基本途径
N5,N10-次甲基四氢叶酸
一、核酸的酶促降解
1.核酸水解：
DNA 稳定，耐酸碱
RNA 易水解：碱中水解
2. 酶促水解：
RNA:
RNase(酶稳定、耐高温)
DNA:
DNase(种类多、工具酶)
作用类别：
核酸内切酶 磷酸二酯酶 核酸外切酶 磷酸单酯酶
非特异性 特异性
3.限制性核酸内切酶
（Restriction endonuclease）
具有识别双链DNA分子中特定核苷酸序 列，并由此切割DNA双链的核酸内切酶 统称为限制性核酸内切酶
发现： 1952， Smith Human 用T4 phage 感染E.coli. 提出了限制与修饰现象。
命名：
三字母： 属名＋种名＋株名
Ⅰ类本同Ⅱ类
从头合成
ATP
（CO2/NH3/AA/戊糖）
核苷酸
半合成（补救合成）
分解的现成嘌呤、嘧啶
dNDP
核苷酸合成的两条途径
补救途径
第8章核苷酸代谢
四步完成
＊在第二步反应中生成的核糖-1-磷酸可以异构为核 糖-5-磷酸，再用于合成PRPP ＊黄嘌呤氧化酶 催化第三步和第四步反应，是别嘌 醇治疗痛风的作用位点
嘌呤核苷酸 的分解代谢
AMP
IMP
GMP
1
1
1
2
H
2
腺嘌呤 腺苷 次黄苷 鸟苷
2 4
3
次黄嘌呤 尿酸 黄嘌呤
2
3
鸟嘌呤
（二）嘌呤核苷酸代谢障碍与疾病
嘌呤核苷酸的抗代谢物为嘌呤、叶酸或者氨基酸 类似物
1. 嘌呤类似物
6-巯基嘌呤（6-mercaptopurine, 6-MP） 6-巯基鸟嘌呤 8-氮杂鸟嘌呤
2.叶酸类似物
氨蝶呤（aminopterin） 甲氨蝶呤（methotrexate, MTX）
氨 蝶 呤
甲 氨 蝶 呤
3. 氨基酸类似物
GTP
由GMP合成GDP和GTP途径
R-5-P PRPP合成酶 + ATP
酰胺转移酶
PRPP PRA
IMP
腺苷酸代琥 珀酸合成酶
GTP
IMP脱氢酶 XMP
ATP
腺苷酸代 琥珀酸
嘌呤核苷酸从头合成途径
AMP
GMP
ADP
GDP
ATP
GTP
（二）嘌呤核苷酸从头合成的调节
反馈机制的调节
＊磷酸核糖酰胺转移酶
＊腺苷酸代琥珀酸合成酶， IMP脱氢酶
＊PRPP合成酶
+
R-5-P +
ATP
PRPP合成酶
嘌 呤 核 苷 酸 从 头 合 成 的 调 节
+
PRPP
酰胺转移酶 PRA _
第八章核苷酸代谢
HGPRT 鸟嘌呤 + PRPP
GMP + PPi
2、利用现成嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸：
腺苷激酶 腺嘌呤核苷
ATP ADP
AMP
生理意义：
1 . 嘌呤核苷酸的补救合成途径比从头合成简单， 消耗ATP少，节省一些氨基酸的消耗；
2. 体内某些组织器官（如脑、骨髓、红细胞 等），由于缺乏从头合成酶系，只能靠补救合 成方式合成核苷酸，以供合成核酸等的需要。
AR
H 2O Pi H 2O
脱氨酶
IR
NH
核苷酸酶
核苷酶
鸟嘌呤酶
GMP
GR
G
X
H 2O Pi
Pi R -1-P H 2O
Pi
黄嘌呤氧化酶 尿酸
思考：人体内嘌呤核苷酸分解代谢的主要终产物是
A．尿素
B．尿酸
C．肌酐
D．尿苷酸
E．肌酸
人和猿类等缺乏分解尿酸的能力，因此尿酸是人、 猿、鸟类及爬虫类体内嘌呤碱分解的最终产物。 但在鸟类，尿酸则可继续分解产生尿囊素。
从头合成的调节
PRPP合成酶、PRPP酰胺转移酶可被IMP、 AMP、GMP抑制；
R-5-P增加PRPP合成酶活性，PRPP增加酰胺 转移酶活性。
AMP抑制AMP生成，GTP促进AMP生成； GMP抑制GMP抑制，ATP促进GMP生成。
（二）补救合成途径：
又称再利用合成途径(salvage pathway)。 指利用分解代谢产生的自由嘌呤碱或嘌呤核苷， 经过简单的反应过程，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。
A．合成错误的DNA，抑制癌细胞生长 B．抑制尿嘧啶的合成，从而减少RNA的生物合成 C．抑制胞嘧啶的合成，从而抑制DNA的生物合成 D．抑制胸腺嘧啶核苷酸合成酶的活性，从而抑制DNA的生物合成 E．抑制二氢叶酸还原酶的活性，从而抑制了TMP合成
第8章 核苷酸代谢
（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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。
二、嘧啶核苷酸的合成代谢
从头合成途径 (De novo synthesis pathway) 补救合成途径 (Salvage synthesis pathway)
嘧啶核苷酸的结构
（一）嘧啶核苷酸的从头合成 1.定义
嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、
人类嘌呤代谢积累过多尿酸。
尿酸在液体介质中的溶解度较低，导致血液和尿 升高为特征的临床疾病。 尿酸钠易溶，沉积在关节之中，引起痛风。
液中尿酸
痛风发病原因：PRPP合酶活性增加；次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸化 核苷转移酶（HGPRTase）活性降低；葡萄糖-6-磷酸缺乏。 治疗方案：别嘌呤醇
痛风症的治疗机制
•某些改变了核糖结构的核苷类似物
氮杂丝氨酸 UMP UTP CTP CDP
阿糖胞苷 dCDP
氨甲碟呤
UDP
dUDP
dUMP
氮杂丝氨酸
dTMP
嘌呤和嘧啶类似物作为抗病毒药物
DNA聚合酶是 其选择性作用靶点
阿昔洛韦
3-叠氮基-3-脱氧胸腺嘧啶核苷
鸟嘌呤 黄嘌呤 次黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶 尿酸
别嘌呤醇
基础理论与临床---------自毁容貌症
自毁容貌综合症（Lesch-Nyhan syndrome ）：生长发育迟 缓，强迫性痉挛，舞蹈样手足徐动，自咬嘴唇、手指致残， 智力低下。 病因：次黄嘌呤鸟嘌呤转磷酸核糖基酶 (HPRT) 缺乏而产生 的嘌呤代谢病。HPRT部分缺乏,以尿酸过多和严重的痛风为特 征；HPRT“完全缺乏” , 表现为高尿酸血症和莱施 - 奈恩综合 症。 自我咬伤是咬自己的手指、嘴唇、颊部的一种怪癖，可作本 症的一种重要特征。对于诊断原因不明的脑源性麻痹的男性 病例中，在怀疑为本症时，测定其尿中和血中的尿酸是必要 的。患血高尿酸症，结果容易出现肾结石和膀胱结石。
第二节
核苷酸的分解代谢
Metabolism of Pyrimidine Nucleotides
一、嘌呤核苷酸的分解代谢
核苷酸酶
Pi
核苷酸
核苷
核苷磷酸化酶
1-磷酸核糖
碱基
核酸酶 核苷酶
腺苷脱氨酶 次黄苷
次黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶
鸟嘌呤脱氨酶
人类嘌呤碱 的最终代谢产物
黄嘌呤氧化酶
基础理论与临床---------高尿酸血症与痛风
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。
2.合成部位
主要是肝细胞胞液。
3.嘧啶合成的元素来源
天冬氨酸
氨基甲酰磷酸
4.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
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 变构激活剂 功能 肝细胞线粒体中 氨 N-乙酰谷氨酸 尿素合成 CPS-II 胞液（所有细胞） 谷氨酰胺 无 嘧啶 合成
_
+
IMP
腺苷酸代 琥珀酸
AMP ADP ATP GMP GDP GTP
_
XMP
_
腺苷酸代 琥珀酸
IMP
GTP
+
AMP
ADP GDP
ATP GTP
XMP
_
ATP
+GMP
谷氨酰胺转移酶（限速）
嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
GMP
NH3
腺苷酸代 琥珀酸
IMP
XMP
（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径 1.定义
尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)
AMP
二、体内存在形式及分布
（一）细胞内以5’-NTP形式存在
（二）NTP浓度高于dNTP （三）不同组织细胞中各种核苷酸种类分 布差异较大
三、体内核苷酸来源
自身合成（主要途径） 食物摄入（次要途径）
食物核蛋白
蛋白质
胃酸Βιβλιοθήκη 核酸（RNA及DNA）胰核酸酶
核苷酸
胰、肠核苷酸酶
核苷酸的从头合成概况
5-磷酸核糖 Gln Gly 氨基甲酰磷酸 一碳单位 Gln Asp CO2 乳清酸 Asp 一碳单位 dTMP UMP IMP GMP AMP CTP UTP ATP GTP PRPP
CO2 + Gln
主要内容
一、嘌呤核苷酸的合成
二、嘧啶核苷酸的合成 三、核苷酸的抗代谢物 四、脱氧核糖核苷酸的生成
腺苷激酶(Adenosine kinase)
3.合成过程
腺嘌呤 + PRPP 次黄嘌呤 + PRPP 鸟嘌呤 + PRPP 腺嘌呤核苷
APRT
AMP + PPi IMP + PPi GMP + PPi
HGPRT
HGPRT 腺苷激酶
AMP
ATP
ADP
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。
（ 2 ）胞嘧啶核苷酸的合成
尿苷酸激酶 二磷酸核苷激酶
UDP
UTP
ATP
ADP
ATP
ADP
UTP
CTP合成酶 谷氨酰胺 ATP 谷氨酸 ADP+Pi
（ 3）dTMP的生成
UDP 脱氧核苷酸还原酶 dUDP dCMP
CTP
CDP
dCDP TMP合酶
N5, N10-甲烯FH4 FH4
FH2
FH2还原酶 NADPH+H+
1. 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
• 6-巯基嘌呤的结构
次黄嘌呤 (H)
6-巯基嘌呤 (6-MP)
6-巯基嘌呤
5-氟尿嘧啶
阿糖胞苷
叶酸
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)
补救合成途径 (Salvage synthesis pathway)
（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。
核苷 碱基
核苷酶
磷酸 戊糖
Bases/Nucleosides/Nucleotides
Base
Adenine
Nucleoside
Deoxyadenosine
Nucleotide
Deoxyadenosine 5’-triphosphate (dATP)
第一节
核苷酸的合成代谢
Metabolism of Purine Nucleotides
R-5-P
谷氨酸 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
（5´-磷酸核糖胺）
H2N-1-R-5´-P
AMP
IMP
GMP
嘌呤核苷酸合成的引物
（ 1 ） IMP的合成过程
① 磷酸核糖酰胺转移酶 ② GAR合成酶 ③ 转甲酰基酶 ④ FGAM合成酶 ⑤ AIR合成酶
IMP生成总反应过程
生物化学
Biochemistry
CHAPTER 8
Metabolism of Nucleotides 核苷酸代谢
主要内容
概述 第一节 核苷酸的合成 第二节 核苷酸的分解
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
组成辅酶
活化中间代谢物（SAM、PAPS）
甲氨蝶呤
叶酸 甲氨蝶呤
重氮氧代正亮氨酸
重氮丝氨酸
谷氨酰胺类似物
6-MP PRPP 谷氨酰胺 （Gln） PRA 氮杂丝氨酸 甘氨酰胺 核苷酸 （GAR）
MTX 甲酰甘氨酰 胺核苷酸 （FGAR） MTX =
氮杂丝氨酸 甲酰甘氨 脒核苷酸 （FGAM） =
6-MP PRPP PPi 次黄嘌呤 IMP （ H） =
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
(Adenine phosphoribosyl transferase, APRT)
次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(Hypoxanthineguanine phosphoribosyl transferase, HGPRT)
NADP+
dUMP
脱氧胸苷一磷酸 dTMP
脱氧核苷酸的形成
5 -二磷酸核糖核酸还原酶
,
硫氧还蛋白或谷氧还蛋白
DNA
1. 核苷酸还原酶 3. 脱氧胞苷酸脱氨酶 5. DNA聚合酶
2. 5-二磷酸核苷激酶 4. 胸腺嘧啶核苷酸合酶
5.从头合成的调节
ATP + CO2+ 谷氨酰胺
-
氨基甲酰磷酸 天冬氨酸
二、嘧啶核苷酸的分解代谢
核苷酸酶 PPi 核苷磷酸化酶
嘧啶核苷酸
核苷
1-磷酸核糖
嘧啶碱
胞嘧啶 NH3 尿嘧啶 二氢尿嘧啶
胸腺嘧啶
β-脲基异丁酸