核苷酸代谢
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第十章核苷酸代谢
1. 核苷酸的分解代谢
1)核酸的降解:
核酸+H2O+核酸酶→单核苷酸+核苷酸酶→核苷+PPi+核苷酶→戊糖+碱基(嘌呤/嘧啶) +核苷酸酸化酶→戊糖-1-磷酸+碱基
※核苷水解酶不对脱氧核糖核苷生效。
2)限制性内切酶:
3)嘌呤核苷酸的降解:代谢中间产物——黄嘌呤,终产物尿酸(彻底分解为CO
2和NH
3
)。
嘌呤核苷酸→嘌呤核苷→①腺嘌呤(脱氨→次黄嘌呤+黄嘌呤氧化酶→黄嘌呤)
②鸟嘌呤(脱氨→黄嘌呤)黄嘌呤+黄嘌呤氧化酶→尿酸
肌肉中的嘌呤核苷酸循环生成氨;AMP+AMP脱氨酶→IMP,肌肉中的IMP→AMP,这一过程为嘌呤核苷酸循环。
4)嘧啶核苷酸的降解:分解成磷酸、核糖和嘧啶碱。
①胞嘧啶+胞嘧啶脱氢酶→尿嘧啶+二氢尿嘧啶脱氢酶(开环)→β-脲基丙酸→β-丙氨酸(脱
氨参与有机代谢)+NH
3+CO
2
+H
2
O
②胸腺嘧啶+二氢尿嘧啶脱氢酶→二氢胸腺嘧啶+二氢嘧啶酶→β-脲基异丁酸→β-氨基异丁酸
(监测放化疗程度)+NH
3+CO
2
+H
2
O
5)尿酸过高与痛风:尿酸在体内过量积累会导致痛风症,别嘌呤醇可治疗痛风,因与次黄嘌
呤相似,可抑制黄嘌呤氧化酶从而抑制尿酸生成。尿酸中体内彻底分解形成CO
2
和氨。
2. 核苷酸的合成代谢:分布广、功能强;
从头合成:利用核糖磷酸、氨基酸CO
2和NH
3
等简单的前提分子,经过酶促反应合成核苷酸。
补救合成:简单、省能,无需从头合成碱基;利用体内现有的核苷和碱基再循环。
嘌呤核苷酸合成前体:次黄嘌呤核苷酸(IMP/肌苷酸)+5-磷酸核糖(起始物)↓活化形式
1)嘌呤核糖核苷酸的从头合成途径:主要调节方式——反馈调节;
ATP+5-磷酸核糖+5-磷酸核糖焦磷酸合成酶(PRPP合成酶)→5-磷酸核糖焦磷酸(PRPP)
腺嘌呤核苷酸AMP
鸟嘌呤核苷酸GMP
IMP+Asp+腺苷酸琥珀酸合成酶→腺苷酸琥珀酸+腺苷酸琥珀酸裂合酶→延胡索酸+AMP
IMP+IMP脱氢酶→黄嘌呤核苷酸+鸟嘌呤核苷酸合成酶→GMP
补救合成途径:脑、骨髓组织缺乏从头合成所需要的酶,依靠嘌呤碱或嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸。
5-磷酸核糖焦磷酸合成酶
次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶
腺嘌呤磷酸核糖转移酶
补救合成途径满足了生物体嘌呤核苷酸需要,有效“回收”了核苷酸的分解代谢产物,节省了原料和能量。若体内的代谢产物无法及时利用或排出,大量积累尿酸可导致Lesch-Nyhan综合征(自毁容貌征),这是由于HGPRT的缺乏引起的。
核苷激酶途径:碱基+1-磷酸核糖+特异核苷磷酸化酶→核苷+磷酸激酶→核苷酸(ATP提供磷酸基)※由于生物体缺乏除腺苷激酶以外的激酶,故此途径在嘌呤核苷酸合成中非必要。
嘧啶核苷酸合成前体:尿嘧啶核苷酸(UMP)→尿嘧啶碱基+5-磷酸核糖(起始物)
2)嘧啶核糖核苷酸的从头合成途径:在胞液中进行;嘧啶环与磷酸核糖反应生成乳清甘酸,
然后生成尿嘧啶核苷酸。中间产物OMP(乳清酸核苷酸)。
A.鸟嘧啶核苷酸的合成:从氨甲酰磷酸起始;
①供能
氨基甲酰磷酸+天冬氨酸+②天冬氨酸氨甲酰转移酶→氨甲酰天冬氨酸+③二氢乳清酸酶→二氢乳清酸+④二氢乳清酸脱氢酶→乳清酸(合成UMP的重要中间产物,形成嘧啶环)+⑤乳清磷酸核糖转移酶+PRPP→乳清苷酸+⑥乳清苷酸脱羧酶→UMP
B.胞嘧啶核苷酸的合成(CTP):UMP→CTP是在尿嘧啶核苷三磷酸的水平上进行的;
补救合成途径:通过磷酸核糖转移酶活性,直接由碱基形成核苷酸;
尿嘧啶+PRPP+UMP磷酸核糖转移酶→UMP+PPi
尿嘧啶+1-磷酸核糖+尿苷磷酸化酶→尿嘧啶核苷+Pi
+→尿嘧啶核苷酸+ADP
尿嘧啶核苷+ATP+尿苷激酶+Mg
2
+→胞嘧啶核苷酸+ADP。
胞嘧啶不能与PRPP直接反应:胞嘧啶核苷+ATP+尿苷激酶+Mg
2
脱氧核糖核苷酸的合成
核苷二磷酸A/G/C/UDP+核苷二磷酸还原酶→脱氧核苷二磷酸dA/G/C/UDP+核苷二磷酸激酶(磷酸化)→核苷三磷酸dA/G/C/UTP