第九章核苷酸代谢解析

ATP
ATP
ADP
ATP
GMP
鸟苷酸激酶
GDP
鸟苷酸激酶 ADP
GTP
ATP
ADP
ATP
一、嘌呤核苷酸的合成代谢 (二)、补救合成途径 有两条合成途径
(1) 嘌呤碱与PRPP直接合成嘌呤核苷酸
次黄嘌呤
90% 嘌呤碱
次黄嘌呤-鸟嘌呤 PRPP磷酸核糖转移酶
次黄嘌呤核苷酸
(HGPRT)
PPi
HGPRT活性高
二氢乳清酸
CH ⑤ C C 磷酸核糖转移酶 N O H COOH HN
O C
PRPP
PPi HN
O C CH C C N O COOH ' R-5 -P
乳清酸
HN
O C
乳清酸核苷酸(OMP)
CH CH
'
⑥
CO2
O
C
N
R-5 -P
尿嘧啶核苷酸 (UMP)
dNDP
dADP dGDP
dUDP dCDP dTDP
TDP
二、嘧啶核苷酸的合成代谢 (一) 从头合成途径
先合成嘧啶环，然后再与磷酸核糖连接生
成嘧啶核苷酸.
HOOC H2C HC NH2 HOOC
C
Gln CO2
N3 C
2
4
5C
6C
Asp
N
1
(一) 嘧啶核苷酸的从头合成 1. 从头合成途径
(1) 尿嘧啶核苷酸的合成----6步反应
5-氨基咪唑-4-羧基 核苷酸(CAIR)
5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸) -甲酰胺核苷酸(SAICAR)
5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸) HOOC O -甲酰胺核苷酸(SAICAR) H2C C N C HC N H CH HOOC C O H2N N C N １ C H2N ' R-5 -P CH C ⑨ H2N HOOC 裂解酶 N HC ' R-5 -P CH 5-氨基咪唑-4-甲酰胺 COOH 核苷酸(AICAR) 延胡索酸
鸟嘌呤
腺嘌呤
腺嘌呤磷酸核糖转移酶
鸟嘌呤核苷酸
腺嘌呤核苷酸
（APRT）
APRT活性低
一、嘌呤核苷酸的合成代谢
(2) 腺嘌呤与1-磷酸核糖生成腺苷, 再生成腺 嘌呤核苷酸
核苷磷酸化酶
腺嘌呤+1-磷酸核糖
腺苷激酶
腺苷+Pi
腺苷+ATP
腺苷酸+ADP
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 行为, 有自毁容貌.
甘油醛-3-磷酸
食物核蛋白 蛋白质 核酸(RNA与DNA)
(磷酸二酯酶) 胰核酸酶 RNA酶 DNA酶
单核苷酸
(磷酸单酯酶)
排出，很 少利用
胰、肠核苷酸酶
磷酸
核苷
核苷酶
(水解或磷酸解)
核酸的消化
碱基
戊糖或磷酸戊糖
核酸内切酶
核酸酶
核酸外切酶
一、嘌呤碱的分解
不同种类的生物分解嘌呤碱的能力不一样，因而 代谢产物也各不相同。人和猿类及一些排尿酸动物 （如鸟类等）以尿酸作为嘌呤碱代谢的最终产物。 其他多种生物则还能进一步分解尿酸，形成不同的 代谢产物，直至最后分解为二氧化碳和氨。 嘌呤核苷酸可以在核苷酸酶的催化下，脱去磷酸 成为嘌呤核苷，嘌呤核苷在嘌呤核苷磷酸化酶 (purine nucleoside phosphorylase,PNP)的催化下转 变为嘌呤。嘌呤核苷及嘌呤又可经水解，脱氨及氧 化作用生成尿酸。
次黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶
OH N HO N N N H _ 2H++O.2 O2+H2O OH N N N H
N
O 黄嘌呤氧化酶 HO
尿酸
最终产物
黄嘌呤
O HN N N NADP+ NADPH+H+ HN N
O 鸟嘌呤核苷酸 N N N R- 5 -P OH Pi N OH N N H2N N N N R
嘌呤代谢的终产物
尿酸 尿囊素 尿囊酸 灵长类，短毛狗，鸟类、爬虫类、软体动 物、海鞘类、昆虫 哺乳动物（灵长类除外）、腹足类 硬骨鱼
尿素 氨
大多数鱼类、两栖类、淡水瓣鳃类
甲壳类、咸水瓣鳃类
（一）、嘌呤核苷酸的分解代谢过程
AMP GMP
I
X
G
黄嘌呤氧化酶
尿酸
具体过程如下：
NH2 N N N N
H2O
NH3
O HN N N N R- 5 -P
'
脱氨酶
'
R- 5 -P
腺嘌呤核苷酸
H2O Pi
次黄嘌呤核苷酸
核苷酸酶
H2O NH3 OH N
H2O Pi N
NH2
N N
N
N
R
腺嘌呤核苷脱氨酶
N
N
R
OH N N N N R
OH
Pi
核糖1-磷酸
N
N
N N H
核苷磷酸化酶
次黄嘌呤核苷
O2+H2O _ 2H++O.2
(三) 脱氧(核糖)核苷酸的合成
O HO O P OH O
P O
OH
O H H
碱基
H H OH
NADPH+H+ NADP+ +H2O
NDP
OH
O HO P O OH
O P OH O
O H H OH
碱基 H H H
在核苷二磷酸水平 被还原而成
dNDP
NDP ADP
GDP UDP CDP
核糖核苷酸还原酶 核糖核苷酸还原酶 核糖核苷酸还原酶 核糖核苷酸还原酶 核糖核苷酸还原酶
O HO P O OH H H O HO H H
O HN
C
N
C
N CH N
ATP AMP
O HO P O OH
OH OH
HC
C
①
O H H HO H H
R-5 -P
'
P P
10步反应
_
OH OH
PP-1 -R-5 -P
'
'
酶3: 甘氨酰胺核苷酸合成酶
②
Gln
酰胺转移酶
' ９ N -1-R-5 -P
5-氨基咪唑-4-羧基 核苷酸(CAIR)
(FGAM)
HO
C
C H2N
N
CH
⑦ CO
2
羧化酶
'
R-5 -P
HOOC H2C HC NHH HOOC HOOC 2+ H2C ATP,Mg Asp
⑧
O C
O
合成酶
HO
C
C
C
N CH
H HOOC
HCN１
C
C
N
CH
H2N
N
H2N
N
R-5 -P
'
'
R-5 -P
Glu
H2
H2C５-N７H2
ATP, Mg2+
PRA
酶3
O=C４
N９ H
H2C-NH2
O=C-OH
③
R-5 -P
'
Gly
甘氨酰胺核苷酸(GAR)
H2C５-N７H2 O=C４
' N5,N10-甲炔基FH4
NH C８HO FH4 H2C
N９ H
R-5 -P
转核苷酸(GAR) NH
O C HN
O
C
N H
NADPH+H+ C-CH3 CH
NADP+ HN O C
O C N H
CH-CH3 CH2
胸腺嘧啶
二氢胸腺嘧啶
H2O O H2O HO C H2N CH-CH3 CH2 C N O H
CO2+NH3 H2N-CH2-CH-COOH
CH3
β-氨基异丁酸
β-脲基异丁酸
嘧啶核苷酸与嘌呤核苷酸分解代谢最大 的不同是嘧啶环的裂解，最后生成β-氨基酸
R-5 -P
AMPS
'
腺苷酸代琥珀酸合成酶
HOOCCH2CHCOOH NH
N HC
C N
C C
N CH N
HOOC HC CH COOH
延胡索酸
NH2
'
R-5 -P
腺苷酸代琥珀酸 (AMPS)
N
C N
C C
N
HC
CH
N
腺苷酸(AMP)
R-5 -P
'
NAD+ H2O IMP
NADH+H+ XMP
IMP脱氢酶
5-氨基咪唑-4-甲酰胺 核苷酸(AICAR)
5-甲酰胺基咪唑4-甲酰胺核苷酸(FAICAR)
O
H2N
C
O
C
C
N
CH
H2N
C
C
N CH
H2N
N
R-5 -P
'
C O C２ H N N H ⑩+ ' R-5 -P K
转甲酰酶 FH4
N10甲酰FH4
O HHN C C
N
O C C H N N H