第10章 核苷酸代谢_PPT幻灯片
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10
嘌呤碱合成的元素来源
CO2
天冬氨酸 甲酰基
（一碳单位）
甘氨酸
甲酰基 （一碳单位）
谷氨酰胺 （酰胺基）
11
5'-磷酸核糖的供体
合成过程 ➢ IMP的合成 ➢ AMP和GMP的生成
13
PP-1-R-5-P
AMP ATP
R-5-P
（磷酸核糖焦磷酸） PRPP合成酶 （5-磷酸核糖）
谷氨酰胺 酰胺转移酶
6
第一节 嘌呤核苷酸的代谢
Metabolism of Purine Nucleotides
7
嘌呤核苷酸的结构
AMP
GMP
8
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 (de novo synthesis) 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。
抗代谢物的临床应用。
2
概述
❖ 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。 在核酸类物质的水解产物中，只有 磷酸和戊糖可被吸收利用。
3
④ 参与构成酶的辅酶或辅基：如在NAD+、 NADP+、FAD 和 CoA中均含有核苷酸 (AMP) 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，乙醇胺或甘油二酯，用腺苷 携带蛋氨酸（形成SAM）等。
25
嘌呤核苷酸类似物
次黄嘌呤类似物 6-巯基嘌呤 (6-MP)
谷胺酰胺类似物 氮杂丝氨酸
叶酸类似物 氨甲蝶呤 (MTX)
抑制 IMP 合成 抑制 HGPRT
抑制谷胺酰胺 氨基转移酶
抑制二氢叶酸 还原酶
26
次黄嘌呤类似物
谷胺酰胺类似物
叶酸类似物
= =
= =
PRPP
谷氨酰胺 （Gln）
=
6-MP
主要内容
❖概述 ❖ 嘌呤核苷酸的代谢
嘌呤核苷酸的合成代谢 嘌呤核苷酸的分解代谢 ❖ 嘧啶核苷酸的代谢 嘧啶核苷酸的合成代谢 嘧啶核苷酸的分解代谢
1
学习指导
❖ 重 点： 1. 嘌呤碱元素来源。 2. IMP生成ATP和GTP。 3. 嘌呤核苷酸分解代谢产物。 4. 嘧啶碱的元素来源。 5. 嘧啶核苷酸的分解代谢产物。 ❖ 难 点： 1. 核苷酸从头合成的调节。 2. 抗代谢物的作用机理。 ❖ 进 展：
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
21
（三）嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
腺苷酸代 琥珀酸
NH3
IMP
GMP XMP
22
（四）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）
23
核糖核苷酸还原酶，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
19
合成过程 腺嘌呤 + PRPP
次黄嘌呤 + PRPP
APRT AMP + PPi
HGPRT IMP + PPi
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi
腺嘌呤核苷
腺苷激酶 AMP
ATP ADP
20
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。
NADP+ 硫氧化还原蛋白还原酶 NADPH + H+ (FAD)
激酶
dNDP + ATP
dNTP + ADP
24
（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物
❖ 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。
6-MP
=
PRPP
氮杂丝氨酸
PPi PRPP
GMP
鸟嘌呤(G)
6-MP
腺嘌呤（A）
30
二、嘌呤核苷酸的分解代谢
核苷酸酶
嘌呤核苷酸
嘌呤核苷
Pi
核苷磷酸化酶
1-磷酸核糖 嘌呤碱
31
AMP GMP
黄嘌呤
H 氧化酶
（次黄嘌呤）
X
（黄嘌呤）
G
黄嘌呤
氧化酶
嘌呤碱的最终 代谢产物
32
❖ 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，尿酸钠晶体沉积于软 骨、关节、软组织及肾，临床表现为皮下结节， 关节疼痛等。
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
（二）嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式 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)
补救合成途径 (salvage pathway) 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。
9
（一）嘌呤核苷酸的从头合成
1、从头合成途径除某些细菌外，几乎所有生物体 都能合成嘌呤碱。
哺乳动物合成部位 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。
ATP ADP
ATP ADP
ATP GTP
16
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。 ➢ 在核苷一磷酸 (NMP) 水平，生成AMP 和GMP 。 ➢ AMP的合成需1个GTP；GMP的合成需1个ATP。
17
2、从头合成的调节
调节方式：反馈调节和交叉调节
__
_
+
+
谷氨酸
H2N-1-R-5´-P
（5´-磷酸核糖胺）
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
IMP
GMP
14
➢ AMP和GMP的生成
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
Байду номын сангаас 激酶
AMP
ATP ADP
ADP
磷酸化
Pi
GMP
激酶
激酶
GDP
嘌呤碱合成的元素来源
CO2
天冬氨酸 甲酰基
（一碳单位）
甘氨酸
甲酰基 （一碳单位）
谷氨酰胺 （酰胺基）
11
5'-磷酸核糖的供体
合成过程 ➢ IMP的合成 ➢ AMP和GMP的生成
13
PP-1-R-5-P
AMP ATP
R-5-P
（磷酸核糖焦磷酸） PRPP合成酶 （5-磷酸核糖）
谷氨酰胺 酰胺转移酶
6
第一节 嘌呤核苷酸的代谢
Metabolism of Purine Nucleotides
7
嘌呤核苷酸的结构
AMP
GMP
8
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 (de novo synthesis) 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。
抗代谢物的临床应用。
2
概述
❖ 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。 在核酸类物质的水解产物中，只有 磷酸和戊糖可被吸收利用。
3
④ 参与构成酶的辅酶或辅基：如在NAD+、 NADP+、FAD 和 CoA中均含有核苷酸 (AMP) 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，乙醇胺或甘油二酯，用腺苷 携带蛋氨酸（形成SAM）等。
25
嘌呤核苷酸类似物
次黄嘌呤类似物 6-巯基嘌呤 (6-MP)
谷胺酰胺类似物 氮杂丝氨酸
叶酸类似物 氨甲蝶呤 (MTX)
抑制 IMP 合成 抑制 HGPRT
抑制谷胺酰胺 氨基转移酶
抑制二氢叶酸 还原酶
26
次黄嘌呤类似物
谷胺酰胺类似物
叶酸类似物
= =
= =
PRPP
谷氨酰胺 （Gln）
=
6-MP
主要内容
❖概述 ❖ 嘌呤核苷酸的代谢
嘌呤核苷酸的合成代谢 嘌呤核苷酸的分解代谢 ❖ 嘧啶核苷酸的代谢 嘧啶核苷酸的合成代谢 嘧啶核苷酸的分解代谢
1
学习指导
❖ 重 点： 1. 嘌呤碱元素来源。 2. IMP生成ATP和GTP。 3. 嘌呤核苷酸分解代谢产物。 4. 嘧啶碱的元素来源。 5. 嘧啶核苷酸的分解代谢产物。 ❖ 难 点： 1. 核苷酸从头合成的调节。 2. 抗代谢物的作用机理。 ❖ 进 展：
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
21
（三）嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
腺苷酸代 琥珀酸
NH3
IMP
GMP XMP
22
（四）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）
23
核糖核苷酸还原酶，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
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合成过程 腺嘌呤 + PRPP
次黄嘌呤 + PRPP
APRT AMP + PPi
HGPRT IMP + PPi
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi
腺嘌呤核苷
腺苷激酶 AMP
ATP ADP
20
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。
NADP+ 硫氧化还原蛋白还原酶 NADPH + H+ (FAD)
激酶
dNDP + ATP
dNTP + ADP
24
（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物
❖ 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。
6-MP
=
PRPP
氮杂丝氨酸
PPi PRPP
GMP
鸟嘌呤(G)
6-MP
腺嘌呤（A）
30
二、嘌呤核苷酸的分解代谢
核苷酸酶
嘌呤核苷酸
嘌呤核苷
Pi
核苷磷酸化酶
1-磷酸核糖 嘌呤碱
31
AMP GMP
黄嘌呤
H 氧化酶
（次黄嘌呤）
X
（黄嘌呤）
G
黄嘌呤
氧化酶
嘌呤碱的最终 代谢产物
32
❖ 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，尿酸钠晶体沉积于软 骨、关节、软组织及肾，临床表现为皮下结节， 关节疼痛等。
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
（二）嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式 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)
补救合成途径 (salvage pathway) 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。
9
（一）嘌呤核苷酸的从头合成
1、从头合成途径除某些细菌外，几乎所有生物体 都能合成嘌呤碱。
哺乳动物合成部位 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。
ATP ADP
ATP ADP
ATP GTP
16
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。 ➢ 在核苷一磷酸 (NMP) 水平，生成AMP 和GMP 。 ➢ AMP的合成需1个GTP；GMP的合成需1个ATP。
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2、从头合成的调节
调节方式：反馈调节和交叉调节
__
_
+
+
谷氨酸
H2N-1-R-5´-P
（5´-磷酸核糖胺）
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
IMP
GMP
14
➢ AMP和GMP的生成
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
Байду номын сангаас 激酶
AMP
ATP ADP
ADP
磷酸化
Pi
GMP
激酶
激酶
GDP