嘌呤核苷酸的分解代谢
嘌呤代谢ppt课件
（GAR）
（谷氨酰胺）
O
C HO C
C H2N
N CH
N
羧化酶 HC 变位酶 C
CO2 H2N
N CH
N
H2O ATP H2C
AIR合成酶
C HN
H N
CH
NH O
Gln
FGAM 合成酶
ATP
Glu
（谷氨酸）
R-5'-P
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）
这种还原反应是由核糖核苷酸还原酶催化，在二磷酸核苷（NDP） 水平上进行的。
P
P O CH 2 O
碱基
P P O CH 2 O
碱基
核糖核苷酸还原酶
Mg 2+
OH OH
NDP
硫氧化
（ N=A,G ,C,U） 还 原 蛋 白
H 2O 硫 氧 化
SH
还原蛋白
SH
S S
NADP +
FAD
NADPH
硫氧化还原蛋白还原酶
• 为三氧基嘌呤，其醇式呈弱酸性。各种嘌呤氧 化后生成的尿酸随尿排出。因溶解度较小，体 内过多时可形成尿路结石或痛风。
• 正常人血浆中尿酸含量为2-6mg%；男性平均为 4.5mg%，女性为3.5mg%。
• 除了痛风，尿酸高还是许多疾病的危险指征。 权威调查数据显示，高尿酸血症人群罹患冠心 病死亡的几率是尿酸正常人群的5倍。
N H
hypoxanthine
(H)
N
N H
PRPP酰胺转移酶 IMP
-
-
6-MP 6-MP 6-MP核苷酸
生物化学--核苷酸代谢
合成
人体内的核苷酸主要由机体细胞自身合成
核苷酸不属于营养必需物质
核苷酸代谢概况
合成代谢
从头合成途径---主要途径
(de novo synthesis pathway)
补救合成途径
(salvage synthesis pathway)
分解代谢
合成代谢
从头合成途径：利用磷酸核糖、氨基酸、一 碳单位和CO2等简单物质为原料，经过一系列 酶促反应，合成核苷酸的途径。这是主要合 成途径，主要在肝脏进行。 补救合成途径：利用游离的碱基或核苷，经 过简单的反应过程，合成核苷酸的途径。脑、 骨髓等只能进行此途径。
核 苷 酸 代 谢
Metabolism of Nucleotides
知识回顾：核苷酸的基本知识
核苷酸是核酸基本组成单位
磷酸
核苷酸
戊糖：核糖，脱氧核糖 核苷 嘌呤 腺嘌呤（adenine,A） 碱基 鸟嘌呤（guanine,G） 嘧啶 胞嘧啶（cytosine,C) 胸腺嘧啶（thymine, T) 尿嘧啶（uracil, U)
核苷酸酶 nucleotidase
OH N N H2 N N N-R
NH3
N
Pi
OH
腺嘌呤核苷脱氨酶 adenosine deaminase 腺嘌呤核苷 （ADA） adenosine
体内嘌呤核苷酸 的分解代谢主要 在肝、小肠及肾 中进行。
次黄嘌呤核苷 inosine Pi 核苷磷酸化酶 nucleoside phosphorylase 核糖1’磷酸
•嘌呤碱合成的元素来源 CO2
天冬氨酸 甘氨酸
一碳单位 一碳单位
谷氨酰胺
甘氨当中站, 谷氮坐两边, 左上天冬氨, 头顶CO2 还有俩一碳
嘌呤核苷酸的分解代谢
（一） 嘌呤核苷酸的补救合成
两个酶：① 腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT） ② 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT） 反应： 腺嘌呤 ＋ PRPP
APRT
AMP ＋ PPi
次黄嘌呤 ＋ PRPP
鸟嘌呤 ＋ PRPP
HGPRT
HGPRT
IMP ＋ PPi
GMP ＋ PPi
＊人体内还有腺苷激酶，能使腺嘌呤核苷磷酸化，生成AMP 腺嘌呤核苷
（三）嘌呤核苷酸的相互转变
（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物 为嘌呤﹑氨基酸或叶酸等的类似物，充当竞争性抑制剂， 干扰或阻断合成代谢，具有抗肿瘤的作用。 嘌呤类似物： 6-巯基嘌呤（6MP） 6-巯基鸟嘌呤 8-氮杂鸟嘌呤 氨基酸类似物：氮杂丝氨酸（重氮丝氨酸） 与谷氨酰胺类似 6-重氮-5-氧正亮氨酸 N-羟-N-甲酰甘氨酸 与天冬氨酸类似 （羽田杀菌素）
H2O+O2
H2O 2
H2O+O2 H2O2 （人类和灵长类动物、 爬虫、鸟类）
（灵长类以外的哺乳动物） 尿酸氧化酶
尿囊素
尿酸
H2O （植物）
尿囊 素酶
CO2+H2O2
尿囊酸酶
2H2O+O2
（鱼类、两栖类）
尿囊酸
尿素
2H2O
+
乙醛酸
H2O
脲酶
4NH3 + 2CO2
（海洋无脊椎动物）
别嘌呤醇作用的机理：
⑴ 5-磷酸核糖→ → →次黄嘌呤核苷酸（IMP）
PRPP— 核苷酸核糖磷酸部分的供体
关键酶
IMP合成的特点：
IMP是在磷酸核糖 分子上逐步合成的， 而不是首先单独合成 嘌呤碱，再与磷酸核 糖结合的。
基础生物化学 第十二章(1-3节)-核酸的合成与分解
＋ H2 O
尿囊素
尿囊酸酶
＋ H2 O
尿囊酸 4NH3
2CO2
尿酶
＋2H2O
尿素
乙醛酸
二、嘧啶核苷酸的代谢1
1，尿嘧啶与胸腺嘧啶在哺乳动物体内分解时，先
还原成对应的二氢衍生物。
2，破开环状结构分别产生β-丙氨酸及β-氨基异
丁酸。
3，最后成为CO2和NH3
胞嘧啶具有氨基，所以要先在胞嘧啶脱氨酶的作
通过用同位素标记的化合物实验来 确定，即用标有同位素的各种营养物喂 鸽子，然后将其排出的尿酸进行分析。
（一）嘌呤环的元素来源2（图示）
天冬氨酸
N1
6C
CO2
甲酰FH4
C2
5C
N7
甘氨酸
C8 甲酰FH4 N3
谷氨酰胺
4C
N9
谷氨酰胺
（二）合成过程（总）
从头合成嘌呤的途径已于50年代被
Greenberg等基本搞清,此途径是在核糖－ 5－磷酸的第一碳原子上逐步增加原子生 成次黄苷酸（肌苷酸） ，然后再由次黄 苷酸转变为腺苷酸和鸟苷酸。 反应分为两个阶段： 1，次黄苷酸的合成（11步反应） 2，腺苷、鸟苷的生成 （南大P480，图12－2）
途径称为补救途径。通过补救途径可以重新 利用核酸分解产生的嘌呤和嘧啶或它们的衍 生物。
从胸腺嘧啶或胸苷转变成胸苷酸的补救途径，
除真菌外，对所有细胞都是一样的，故常利 用放射性同位素标记胸腺嘧啶或胸苷参入DNA 的实验作为检查DNA合成的手段。
三、核苷酸合成的补救途径2
核苷 核糖-1-磷酸
激酶
核糖-5-磷酸
1．鸟嘌呤的分解
动物组织中广泛含有鸟嘌呤酶，可以催化 鸟嘌呤水解脱氨产生黄嘌呤，然后黄嘌呤在黄 嘌呤氧化酶的作用下氧化成尿酸。
11第十章 核苷酸代谢
第十章核苷酸代谢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。
食物中的核酸多以核蛋白的形式存在。
核蛋白在胃中受胃酸的作用，分解成核酸与蛋白质。
核酸进人小肠后，受胰液和肠液中各种水解酶的作用逐步水解（图10-1）。
核苷酸及其水解产物均可被细胞吸收，其他绝大部分在肠粘膜细胞中被进一步分解。
分解产生的戊糖被吸收而参加体内的戊糖代谢；嘌呤和嘧啶碱则主要被分解而排出体外。
因此，食物来源的嘌呤和嘧啶碱很少被机体利用。
核苷酸在体内分布广泛。
细胞中主要以5'-核苷酸形式存在，其中又以5'-ATP含量最多。
一般说来，细胞中核苷酸的浓度远远超过脱氧核苷酸，前者约在mmol范围，而后者只在μmol水平。
在细胞分裂周期中，细胞内脱氧核苷酸含量波动范围较大，核苷酸浓度则相对稳定。
不同类型细胞中各种核苷酸含量差异很大。
而在同一种细胞中，各种核苷酸含量虽也有差异，但核苷酸总含量变化不大。
核苷酸具有多种生物学功用：①作为核酸合成的原料，这是核苷酸最主要的功能。
②体内能量的利用形式。
ATP是细胞的主要能量形式。
此外GTP等也可以提供能量。
③参与代谢和生理调节。
某些核苷酸或其衍生物是重要的调节分子。
例如cAMP是多种细胞膜受体激素作用的第二信使；cGMP也与代谢调节有关。
④组成辅酶。
例如腺苷酸可作为多种辅酶（NAD、FAD、CoA等）的组成成分。
⑤活化中间代谢物。
核苷酸可以作为多种活化中间代谢物的载体。
例如UDP葡萄糖是合成糖原、糖蛋白的活性原料，CDP二酰基甘油是合成磷脂的活性原料，S-腺苷甲硫氨酸是活性甲基的载体等。
ATP还可作为蛋白激酶反应中磷酸基团的供体。
第一节嘌呤核苷酸的合成与分解代谢一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两种途径从头合成途径，利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸，称为从头合成途径（de novo synthesis）。
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 、
嘌呤核苷酸的分解代谢
嘌呤核苷酸的分解代谢
嘌呤核苷酸的分解代谢主要发生在肝、小肠及肾，最终分解为尿酸。
具体过程如下：
首先，细胞中的核苷酸在核苷酸酶的作用下水解成核苷。
核苷经核苷磷酸化酶作用，磷酸解成自由的碱基及核糖-1-磷酸。
嘌呤碱基可以参加核苷酸的补救合成，也可以进一步水解。
人体内，嘌呤碱基最终分解生成尿酸，随尿排出体外。
这个过程中，黄嘌呤氧化酶是分解代谢中重要的酶。
嘧啶核苷酸的分解代谢有所不同，胞嘧啶脱氨基转变成尿嘧啶，尿嘧啶最终生成NH3、CO2及β-丙氨酸。
胸腺嘧啶则降解成β-氨基异丁酸。
核酸的降解与核苷酸代谢
1、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。
• 合成部位
主要是肝细胞胞液
•嘧啶合成的元素来源
氨基甲 酰磷酸
天冬氨酸
合成原料：谷氨酰胺、天冬氨酸、 CO2、磷酸核糖。
合成特点：用原料先合成嘧啶环，然 后再与磷酸核糖连接生成嘧啶核苷酸
生理意义
●节省: 减少从头合成时能量和原料的消耗 ● 作为某些器官(脑,骨髓和脾)合成核苷酸的途径
遗传疾病 Lesch-Nyhan 莱-尼综合征,自毁容貌综合征 -----罕见的性染色体X连锁遗传病 疾病生化本质: 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
S
S
NADP+ 硫氧化还原蛋白还原酶 NADPH + H+ （FAD）
激酶 dNDP + ATP
dNTP + ADP
5、 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
（5-磷酸核糖）
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） 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
11章核苷酸代谢
二、嘧啶核苷酸的生物合成
嘧啶环原子的来源
4 3 2
NH3 CO2
C
N C
1
5
C
天冬氨酸
6
C
N
嘧啶环原子来源：NH3、CO2、Asp 特点： 先利用小分子化合物形成嘧啶环，再与核糖 磷酸（PRPP提供）结合成乳清酸，(与嘌呤核苷 合成的区别)然后生成UMP。其他嘧啶核苷酸由 尿苷酸转变而成。
此过程主要在肝细胞的胞液中进行。除了二氢乳清酸脱 氢酶位于线粒体内膜上外，其余均位于胞液中。
嘌呤的各个原子是在PRPP的C1上逐渐加上 去的（由Asp、Gln、 Gly、甲酸、CO2 提供N和 C）。
PP-1-R-5-P
5’－磷酸核糖－1’－焦磷酸
AMP ATP PRPP合成酶
（5-磷酸核糖）
R-5-P
PRPP
酰胺转移酶
谷氨酰胺
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
二、嘌呤核苷酸的从头合成 嘌呤环上原子的来源
甘氨酸
天冬氨 酸
甲 酸 或甲酰基
甲 酸 谷 酰 氨 胺
嘌呤环原子来源：Asp、Gln、 Gly、甲酸、CO2 合成部位：胞液 特点： 嘌呤最初不是以游离碱基的形式合成，而 是从5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP) 开始，经一系 列酶促反应，先生成次黄嘌呤核苷酸(肌苷酸, IMP)，然后再转变为AMP和GMP。
甲酰甘氨脒核苷酸FGAM
－5′－P
磷酸核糖甲酰 甘氨脒合成酶
－5′－P
⑤甲酰甘氨脒核苷酸FGAM
5-氨基咪唑核苷酸(AIR)
－5′－P
氨基咪唑核 苷酸合成酶
－5′－P
⑥ ⑦ 5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸的生成：
植物嘌呤代谢
植物嘌呤代谢
植物嘌呤代谢是指植物体内对嘌呤类化合物的合成、分解和转化过程。
嘌呤是一种含氮有机化合物，在植物体内具有重要的生理功能，参与多种代谢途径和生长发育过程。
植物体内嘌呤代谢主要包括两个方面：嘌呤核苷酸的合成和嘌呤碱基的分解。
1. 嘌呤核苷酸的合成：嘌呤核苷酸是嘌呤代谢的重要产物，包括腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸。
植物体内嘌呤核苷酸的合成通常经过两个途径：一个是通过腺苷酸合成途径，由腺苷酸途径中的腺苷酸二磷酸化酶、腺苷酸转氨酶等酶催化嘌呤核苷酸的合成；另一个是通过甲基腺苷酸途径，通过甲基化反应链合成嘌呤核苷酸。
2. 嘌呤碱基的分解：植物体内的嘌呤碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤、黄嘌呤等。
嘌呤碱基的分解产生尿酸，通过尿酸氧化酶作用进一步转化为二氧化尿酸。
植物体内的嘌呤碱基分解是一个重要的嘌呤代谢途径，它可以释放出碱基成分，提供氮源和碳源，参与细胞核酸的合成和维持细胞的正常生理功能。
嘌呤代谢在植物的生长发育、逆境应答、胁迫耐受等方面发挥重要作用。
例如，嘌呤代谢与植物生长发育的关系密切，嘌呤核苷酸的合成与植物的核酸、蛋白质、酶等的合成有关；嘌呤碱基的分解与植物的能量代谢、呼吸作用、色素合成等有关。
此外，嘌呤代谢在植物逆境应答和胁迫耐受方面也有重要作用，植物在逆境环境下，如干旱、盐碱、低温等，嘌呤代谢通常会
发生变化，有助于植物适应和抵御逆境。
总之，植物嘌呤代谢是一个复杂而重要的生物化学过程，对植物的生理代谢和逆境应答具有重要影响。
9.核苷酸代谢
重点、考点分析
核苷酸代谢
2008.04 2008.07 2009.04 2009.07 2010.04 2010.07 2011.04 2012.04 2013.04 2014.04
名词解释
简答题 论述题
嘌呤核 苷酸从 头合成 的原料 有哪些？ 该途径 的调控 机制是 什么?
1 道单选题或1道多选题
在核苷二磷酸水平上进行
（N代表A、G、U、C等碱基）
dNDP + ATP 激酶 dNTP + ADP
2010.04 核糖核苷酸还原酶反应中的供氢体是: B A．NADH B．NADPH C．FMNH2 D．FADH2
（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。
程某些酶活性
些酶活性
抗代谢物 6MP，6-巯基鸟嘌呤，氮 5-FU，氮杂丝氨酸，MTX 杂丝氨酸、MTX等
代谢产物
尿酸
β-丙氨酸，β-氨基异丁酸
2009.04 同时参与嘌呤、嘧啶核苷酸从头合成途径的物质是: D A. 丙氨酸 B. 甘氨酸 C. 谷氨酸 D. 谷氨酰胺
2008.04 简答题 简述抗代谢药物调控核苷酸合成的具体部位
2。 FdUMP与dUMP的结构相似，是胸苷酸合成酶的抑制剂，使 TMP合成受到阻断
3。可以FUMP的形式参入RNA分子，从而破坏RNA的结构与功能
5-Fu
FdUMP
dUMP 胸苷酸合成酶
dTMP
FUTP 掺入RNA 功能障碍
2008.成 C．胞苷酸合成 D．胸苷酸合成
•过程 1. IMP的合成 2. AMP和GMP的生成
2、AMP和GMP的生成
次黄嘌呤核苷酸 黄嘌呤核苷酸
分解嘌呤的嘌呤酶 -回复
分解嘌呤的嘌呤酶-回复标题：分解嘌呤的嘌呤酶：嘌呤代谢的关键催化剂引言：嘌呤是一种重要的有机化合物，存在于各种生物体内，包括人类。
它是构成核酸（DNA和RNA）的基本单位，也是一些重要辅酶和信号分子的组成部分。
然而，当嘌呤代谢发生紊乱时，会导致一系列疾病，如痛风、肾结石和脊髓小脑性共济失调等。
而我们身体中的嘌呤无法自行分解，需要依靠嘌呤酶来完成此任务。
本文将详细介绍分解嘌呤的嘌呤酶的结构、功能以及其在嘌呤代谢中的重要作用。
一、嘌呤酶的结构与分类嘌呤酶是一类能够催化嘌呤分子的酶，它们通常由蛋白质分子组成。
根据催化反应的不同类型，嘌呤酶可以分为两类：嘌呤核苷酸水解酶和嘌呤核苷酸转移酶。
嘌呤核苷酸水解酶是一类能够将嘌呤核苷酸分子分解为嘌呤碱基和磷酸的酶。
这类酶的催化作用是通过加水分子使嘌呤核苷酸分子发生水解反应来完成的。
而嘌呤核苷酸转移酶则是一类能够将嘌呤核苷酸分子中的磷酸基团转移到其他分子上的酶。
这类酶的催化作用是通过磷酸基团的转移实现的。
二、分解嘌呤的嘌呤酶具体过程1. 嘌呤核苷酸水解酶的催化过程当嘌呤核苷酸水解酶与目标嘌呤核苷酸分子结合后，酶的活性位点与目标嘌呤核苷酸中的磷酸基团发生相互作用。
此时，酶分子会通过催化活性位点中的特定氨基酸残基引发一系列化学反应，从而使嘌呤核苷酸分子的磷酸基团被水分子取代，形成嘌呤碱基和磷酸。
2. 嘌呤核苷酸转移酶的催化过程在嘌呤核苷酸转移酶催化过程中，酶与目标嘌呤核苷酸结合后，酶的活性位点与目标嘌呤核苷酸中的磷酸基团发生相互作用。
此时，酶中的催化氨基酸残基会将嘌呤核苷酸分子的磷酸基团转移到另一个分子上，形成新的嘌呤核苷酸和被转移的分子。
三、嘌呤酶在嘌呤代谢中的作用嘌呤代谢是指机体对嘌呤化合物进行分解与合成的过程。
嘌呤酶在嘌呤代谢中起到至关重要的作用，它们能够调节嘌呤核苷酸的合成和降解，以保持嘌呤代谢的平衡。
具体而言，嘌呤酶能够将嘌呤核苷酸分子分解为嘌呤碱基和磷酸，从而促进嘌呤核苷酸的降解。
专科(生物化学)第9章 核苷酸代谢
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，
脱氢氧化为黄嘌呤核苷酸（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）。
2、AMP和GMP的生成
HOOCCH2CHCOOH
NH2 NH C N C N C 延胡索酸 N HN C CH CH HC C N N HC C 腺苷酸代琥珀 N N R-5'-P
1.嘌呤类似物:
6-巯基嘌呤(6MP)、6-巯基鸟嘌呤、 8-氮杂鸟嘌呤
其中, 6MP临床应用较多.其化学结构与次黄嘌
呤相似,并可在体内转变成6MP核苷酸.因而可抑 制IMP转变为AMP及GMP;可通过竞争性抑制影 响次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)而 阻止了补救合成途径;还可反馈抑制PRPP酰基转
MTX
AICAR FAICAR
6MP
IMP
AMP
PPi
A
PRPP
6MP
GMP
PPi
I G
PRPP
氮杂丝氨酸
嘌呤核苷酸抗代谢物的作用
6MP
二、
嘧啶核苷酸的合成
合成途径：
从头合成
补救合成
嘧啶核苷酸的结构
（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、二氧化碳等简单物
2.体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补
救合成。
（基因缺陷导致HGPRT完全缺乏的患儿,表现为自
毁容貌征或称: Lesch-Nyhan综合征 ）
1、病因：
自毁容貌症（Lesch-Nyhan综合症）
核苷酸代谢
第十章核苷酸代谢核苷酸是组成核酸的单位，此外尚具有其他功能。
与组成蛋白质的氨基酸不同，无论是核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸主要都是在体内利用一些简单原料从头合成的，所以本章的重点是介绍核苷酸的合成代谢。
核苷酸不是营养必需物质。
食物中的核酸多以核蛋白的形式存在，核蛋白经胃酸作用，分解成蛋白质和核酸（RNA和DNA）。
核酸经核酸酶、核苷酸酶及核苷酶的作用，可逐级水解成核苷酸、核苷、戊糖、磷酸和碱基。
这些产物均可被吸收，磷酸和戊糖可再被利用，碱基除小部分可再被利用外，大部分均可被分解而排出体外。
第一节嘌呤核苷酸的合成代谢体内嘌呤核苷酸的合成有两条途径。
第一，由简单的化合物合成嘌呤环的途径，称从头合成（de novo synthesis）途径。
第二，利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤核苷酸，称为补救合成（或重新利用）（salvage pathway）途径。
肝细胞及多数细胞以从头合成为主，而脑组织和骨髓则以补救合成为主。
一、嘌呤核苷酸的从头合成（一）原料核素示踪实验证明嘌呤环是由一些简单化合物合成的，如图10-1所示，甘氨酸提供C-4、C-5及N-7；谷氨酰胺提供N-3、N-9; N10-甲酰四氢叶酸提供C-2, N5，N10-甲炔四氢叶酸提供C-8;CO2提供C-6。
磷酸戊糖则来自糖的磷酸戊糖旁路，当活化为5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）后, 可以接受碱基成为核苷酸。
其活化的反应式如下。
（二）过程合成的主要特点是在磷酸核糖的基础上把一些简单的原料逐步接上去而成嘌呤环。
而且首先合成的是次黄嘌呤核苷酸(IMP)，由后者再转变为腺嘌呤核苷酸(AMP)和鸟嘌呤核苷酸(GMP)。
如图10-2及图10-3所示。
1. IMP的合成嘌呤核苷酸的从头合成的起始或定向步骤是谷氨酰胺提供酰胺基取代5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）C-1的焦磷酸基，从而形成5-磷酸核糖胺（PRA），催化此反应的酶为谷氨酰胺磷酸核糖酰胺转移酶（glutamine phosphoribosyl amidotransferase）,此酶是一种别构酶，是调节嘌呤核苷酸合成的重要酶。
10核苷酸代谢
ATP
R-5-P
-
PRPP合成酶
PRPP 酰胺转移酶 PRA IMP
+
+
-
XMP GMP GDP GTP
腺苷酸代琥珀酸
AMP ADP ATP 图5-9 嘌呤核苷酸从头合成的调节
IMP
XMP ATP GMP + GDP GTP
GTP
-
+ 腺苷酸代琥珀酸
AMP ADP
ATP
图9-5 嘌呤核苷酸从头合成的调节
二、核苷酸的代谢动态
食物核酸
cAMP与cGMP NTP
生物合成
核苷酸
组织核酸 活性中间物质
组织核酸
某些辅酶
第二节
核苷酸的合成代谢
从头合成(de novo synthesis)途径：利用简单物质为原料， 经过一系列酶促反应（复杂过程），合成核苷酸。
补救合成 ( 或重新利用， salvage pathway) 途径：利用体内 游离的碱基或核苷（现成原料），经过比较简单的反应过程， 合成核苷酸。 一、嘌呤核苷酸的合成代谢
腺苷激酶 AMP
1. 器官： 脑、骨髓 2. 原料：嘌呤碱（由红细胞从肝脏运输来） 3. 生理意义： •节省能量和原料 •是脑和骨髓合成嘌呤核苷酸的唯一途径
（三）嘌呤核苷酸的相互转变 AMP GMP
NH3
腺苷酸代琥珀酸
IMP
XMP
图9-7 AMP、GMP、IMP的相互转变
C
氨基甲酰磷酸
{
N
3
4
5
（二） 补救合成途径（或重新利用）
salvage pathway
APRT
腺嘌呤 + PRPP 次黄嘌呤 + PRPP 鸟嘌呤 + PRPP
生化复习—— 核苷酸的代谢
(1)腺嘌呤+PRPP
AMP+PPi
腺嘌呤磷酸核糖转移酶
（2）次黄嘌呤(或鸟嘌呤）＋PRPP
IMP（GMP)
次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）
HGPRT不足或完全缺乏：X染色体连锁的隐性遗传病
不足: 高尿酸尿症和高尿酸血症
完全缺乏：自毁容貌症（self-mutilating behaviors）
CH3
NH3 O N
ON
H2O
dCMP
dR 5' P N5, N10-CH2-FH4
FH2
dR 5' P
dUMP
FH2 reductase
NADPH dTMP + H+
FH4 NADP+
ATP ADP ATP ADP
dTMP dTDP
dTTP
激酶
激酶
第四节 核苷酸合成的抗代谢物
一、碱基类似物 二、氨基酸类似物 三、叶酸类似物 四、核苷酸类似物
dTMP 合成RNA
破坏 RNA的结构
二、氨基酸类似物
氮杂丝氨酸 (AS) 是 Gln的类似物
O
NH2
H2N C CH2 CH2 CH COOH Gln
O
NH2
N N CH2 C O CH2 CH COOH AS
1.抑制嘌呤核苷酸的从头合成途径 2.抑制UMP及CTP的合成
ATP ADP+Pi
UTP+Gln
一、碱基似物 （一） 6-巯基嘌呤( 6-Mercaptopurine，6-MP)
OH
N
N
N
N H
hyp次o黄(xH嘌)a呤nthine
SH
嘌呤、嘧啶核苷酸的分解代谢与合成代谢的途径
嘌呤和嘧啶核苷酸是人体内重要的生物分子，它们在细胞分裂和蛋白质合成中扮演着重要的角色。
在人体内，嘌呤和嘧啶核苷酸的分解代谢与合成代谢的途径非常复杂，同时也与许多疾病的发生发展密切相关。
在本篇文章中，我们将深入探讨嘌呤和嘧啶核苷酸的分解代谢与合成代谢的途径，以便更深入地了解这一重要的生物化学过程。
1. 嘌呤的分解代谢途径嘌呤是人体内重要的有机化合物，它是DNA和RNA的组成单位之一，同时也是ATP和GTP等能量分子的前体。
嘌呤在人体内主要通过嘌呤核苷酸循环来进行代谢，分为两个主要部分：凝集酶和红蛋白氧化酶。
在凝集酶途径中，嘌呤首先被嘌呤核苷酸磷酸化酶（AMP酶）和具有磷酸酶活性的核苷酸激酶降解为次黄嘌呤酸和腺嘌呤酸，然后再被核苷酸化酵素和磷酸酰化酶转变为次黄嘌呤酸和次硫酸腺苷，最终转化为尿酸。
在红蛋白氧化酶途径中，嘌呤被输送至线粒体，并经过鸟嘌呤核苷酸转化为腺嘌呤酸，然后再通过黄嘌呤氧化酶进行氧化转化为次黄嘌呤酸，最终也转化为尿酸。
2. 嘧啶核苷酸的分解代谢途径嘧啶核苷酸是DNA和RNA的组成单位之一，它们在细胞分裂和蛋白质合成中具有重要作用。
在人体内，嘧啶核苷酸主要通过脱氧嘧啶核苷酸代谢途径进行分解，分为三个主要部分：核苷酸脱氧酶、核苷酸酶和脱氧核糖核苷酸酶。
核苷酸脱氧酶首先将嘧啶核苷酸转化为脱氧嘧啶核苷酸，然后进一步被核苷酸酶水解为脱氧嘧啶核糖核苷酸，最终通过脱氧核糖核苷酸酶的催化将其转化为脱氧尿嘧啶核苷酸。
3. 嘌呤和嘧啶核苷酸的合成代谢途径嘌呤和嘧啶核苷酸的合成代谢途径同样复杂，包括新核苷酸的合成和嘌呤核苷酸的合成两个主要部分。
在新核苷酸的合成中，嘌呤和嘧啶核苷酸均需要通过核苷酸盐酸和腺苷酸氨基酶的催化，将多聚核苷酸转化为新的核苷酸。
而在嘌呤核苷酸的合成中，则需要通过核苷酸合成酶和苦瓜苷化酶的作用，将腺嘌呤核苷酸逐步合成为DNA和RNA所需的嘌呤核苷酸。
在嘧啶核苷酸的合成过程中，通过核苷酸合成酶和嘧啶工具酶的催化，将脱氧尿嘧啶核苷酸合成为DNA和RNA所需的嘧啶核苷酸。
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AMP+PPi
次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶
I/G+PRPP
IMP/GMP+PPi
（三）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。
尿苷胞苷激酶
ATP
ADP
UMP/CMP
脱氧胸苷激酶
TdR
dTMP
ATP
ADP
（三）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。 ➢主要的抗代谢药物是5-氟尿嘧啶（5-FU）
5-FU在体内可转变为F-dUMP，其结构与dUMP 相似，可竞争性抑制胸苷酸合成酶的活性，从而 抑制胸苷酸的合成。
第十章 核苷酸代谢
Chapter 9 Metabolism of nucleotide
➢核苷酸(nucleotide)是构成核酸(nucleic acid)的基本单位，人体所需的核苷酸 都是由机体自身合成的。
➢食物中的核酸或核苷酸类物质基本上 不能被人体所利用。
胃 核蛋白
HCl
蛋白质
小肠
小肠 磷酸
磷酸核糖焦磷酸合成酶 10步反应
5，-磷酸核糖
PRPP→→→→IMP
ATP
⑵ 腺苷酸及鸟苷酸的合成：
NAD+（受氢体）
IMP
Asp（NH3）
黄苷酸 （XMP）
腺苷酸代琥珀酸 （AMP-S）
Gln（NH3）
GMP
AMP
⑶ 三磷酸嘌呤核苷的合成：
激酶
激酶
AMP/GMP
ADP/GDP
ATP/GTP
ATP ADP
➢ 痛风症患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常， 可致血中尿酸水平升高，以尿酸钠晶体沉积于 软骨、关节、软组织及肾脏，临床上表现为皮 下结节，关节疼痛等。
➢ 尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。 但在鸟类，尿酸则可继续分解产生尿囊素。
核苷酸酶
AMP
AR
H 2O Pi H 2O
脱氨酶
IR
NH 3
➢在临床上应用较多的嘌呤核苷酸类似物主要是6巯基嘌呤（6-MP）。
➢6-MP的化学结构与次黄嘌呤类似，因而可以抑 制IMP转变为AMP或GMP，从而干扰嘌呤核苷酸 的合成。
二、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，最后经氧化生成尿酸 (uric acid)，经尿液排出体外。
Pi
核苷酶 I
R -1-P
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
第二节 嘧啶核苷酸的代谢
Metabolism of pyrimidine nucleotide
一、嘧啶核苷酸的合成代谢
（一）从头合成途径
(1)概念：指利用一些简单的前体物逐步合成 嘧啶核苷酸的过程。该过程主要在肝脏的胞 液中进行。
二、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。不同的嘧啶碱其分解代谢的 产物不同，其降解过程主要在肝脏进行。
（一）胞嘧啶和尿嘧啶的降解
胞嘧啶脱氨酶 二氢尿嘧啶脱氢酶
二氢嘧啶酶
C
U
DHU
β-脲基丙酸
H2O
NH3
核酸
单核苷酸
肠
胰核酸酶
核苷酸酶 核苷
核苷酶
戊糖 含氮碱
➢核苷酸生理功用： ① 作为合成核酸的原料
ATP，GTP，CTP，UTP
dATP，dGTP，dCTP，dTTP
ATP GTP
② 作为能量的贮存和供应形式
UTP CTP
③ 参与代谢或生理活动的调节：cAMP和cGMP
NAD+、NADP+、FAD、
Pi
dCMP
H2O
脱氨酶
NH3
dUMP
N5,N10-CH3-FH4
胸苷酸合成酶
FH4 dTMP
dTDP
dTTP
（二）补救合成途径：
1、概念：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 (salvage pathway)。以嘧啶核苷的补救合成途 径较重要。 2、机理：
UR/CR
ATP ADP
NADPH+H+
核糖核苷酸还原酶
NADP+ +H2O
dADP/dGDP 激酶 dATP/dGTP
ATP ADP
（二）补救合成途径
1、概念：指利用分解代谢产生的自由嘌呤碱和 PRPP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。
2、过程：
腺嘌呤磷酸核糖转移酶
A + PRPP
CO2、一碳单位.
CO2 ↓ C6 Asp→N1 C5 N7 ←Gly（4，5，7） ||| N10-CHO FH4→C2 C4 C8 ←N5,N10=CH-FH4 N3 N9 ↑↑
Gln
嘌呤环各原子的来源
AMP
→
Asp
Gln
3.过程：原料→ IMP → XMP → GMP
➢可分为三个阶段：
⑴ 次黄嘌呤核苷酸的合成：
NADPH+H+ NADP+
H2O
β-脲基丙酸酶 -丙氨酸+ NH3 +CO2
H2O
（二）胸腺嘧啶的降解
二氢胸腺嘧啶脱氢酶
T
DHT
NADPH+H+
NADP+
二氢嘧啶酶 β-脲基异丁酸
H2O
β-脲基异丁酸酶 -氨基异丁酸+ NH3 +CO2
(2)原料：PRPP、 Asp、Gln、CO2
氨基甲酰磷酸
Gln → CO 2→
C4
N3
C5
|‖
C2
C6
N1
←Asp
嘧啶核各原子的来源
(3)嘧啶核苷酸的主要合成步骤：
① 尿苷酸（uridine monophosphate)的合成：
Gln+CO2+2ATP
酶Ⅱ
氨基甲酰磷酸
转氨甲酰酶 Asp
PRPP
氨甲酰天冬氨酸 UMP
乳清酸
② 胞苷酸的合成：
激酶
UMP
UDP
ATP ADP
激酶
CTP 合成酶
UTP
CTP
ATP ADP
Gln+ATP Glu+ADP+Pi
③ 脱氧嘧啶核苷酸的合成：
CTP H2O
CDP Pi
核糖核苷酸还原酶 dCDP
NADPH+H+ NADP++H2O
H2O
激酶dCTPFra bibliotekATP ADP
④ 参与构成酶的辅酶或辅基 FMN、CoASH 等
⑤参与组成活性中间代谢物 UDPG、CDP-胆碱、
CDP-乙醇胺等
第一节 嘌呤核苷酸的代谢
Metabolism of purine nucleotide
一、嘌呤核苷酸的合成代谢
（一）从头合成途径：
1. 概念 2. 原料：PRPP、Gly、Asp、 Gln、