遗传物质合成的基本原料——核苷酸PPT课件
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864
目目 录录
AMP
ADP
ATP
ATP ADP
ATP ADP
鸟苷酸激酶
鸟苷酸激酶
GMP
GDP
GTP
ATP ADP
ATP ADP
865
目目 录录
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嘌呤 环的。
先合成 IMP，合成1分子IMP需消耗5分子ATP， 6个高能磷酸键
AMP或GMP的合成又需要消耗1分子ATP（或 GTP) 。
859
目目 录录
10.1.1.嘌呤核苷酸的从头合成
❖嘌呤碱合成的元素来源
860
目目 录录
嘌呤核苷酸的合成可分为三大阶段
❖5-磷酸核糖的活化 5-磷酸核糖焦磷酸(5phosphoribosyl-α-pyrophosphate, PRPP)的 生成。
❖次黄嘌呤核苷酸(inosine monophosphate， IMP)的合成。
855
目目 录录
食物来源核酸的消化与吸收
食物中的核蛋白
胃酸
核酸 (DNA及RNA) 蛋白质
胰核酸酶
核苷酸
胰、肠核苷酸酶
核苷
磷酸
核苷磷酸化酶
戊糖
碱基
856
目目 录录
10.1 核苷酸在体内的合成过程
857
目目 录录
❖从头合成途径(de novo synthesis)
利用氨基酸、一碳单位、二氧化碳和磷酸核糖 等简单物质为原料，经过一系列酶促反应合 成核苷酸的途径称为从头合成途径。
脱氧核糖核苷酸的生成在二磷酸核苷（NDP）水平进行： 由相应的核糖核苷酸直接还原
激酶
dNDP + ATP
dNTP + ADP
881
目目 录录
脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP或TMP）的生成
882
目Fra Baidu bibliotek 录录
dUMP则来自两个途径： (1)dUDP水解； (2)dCMP脱氨，以后一途径为主。
883
目目 录录
❖腺嘌呤核苷酸(adenosine monophosphate， AMP)和鸟嘌呤核苷酸(guanosine monophosphate，GMP)的生成。
861
目目 录录
10.1.1.1 5-磷酸核糖活化
862
目目 录录
10.1.1.2 次黄嘌呤 核苷酸 （IMP） 的合成
10.1.1.3 AMP和GMP的合成
❖ 这些抗代谢物主要以竞争性抑制等方式干扰或阻 断核苷酸的合成代谢，进而阻断核酸以及蛋白质 的生物合成。
10.1.2.1.尿嘧啶核苷酸的合成
2A TP Gl+n HC 3- O
2A D P +P Pii
H 2N COP 3H 2 O +Glu
氨 甲 酰 磷 酸 合 成 酶 Ⅱ O
(CPS-Ⅱ )氨 甲 酰 磷 酸
872
目目 录录
氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ和 Ⅱ的区别
分布 氮源 变构激活剂 功能
CPSⅠ
CPSⅡ
❖dTMP 可继续由激酶作用而逐步生成 dTDP和dTTP。
ATP
ADP
ATP
ADP
dTMP
dTdTDDPP
dTdTTDP P
一磷酸胸苷激酶
二磷酸胸苷激酶
884
目目 录录
嘌呤核苷酸的合成过程总结
885
目目 录录
嘧啶核苷酸的合成过程总结
886
目目 录录
10.1.6 核苷酸的抗代谢物
❖ 核苷酸的抗代谢物一般是一些嘌呤、嘧啶、氨基 酸或叶酸的类似物。
体内某些组织器官，如脑、骨髓等只 能进行补救合成。
879
目目 录录
10.1.4 嘧啶核苷酸的补救合成
嘧啶磷酸核糖转移酶
嘧啶 + PRPP
磷酸嘧啶核苷 + PPi
尿嘧啶核苷 + ATP 尿苷激酶 UMP +ADP
胸腺嘧啶核苷 + ATP 胸苷激酶 TMP +ADP
880
目目 录录
10.1.5 脱氧核糖核苷酸的生成
维持ATP与GTP浓度的平衡。
869
目目 录录
10.1.2 嘧啶核苷酸的从头合成
• 嘧啶碱合成的元素来源
870
目目 录录
特点:
❖嘌呤核苷酸的从头合成途径是在5-磷酸 核糖的基础上去进一步形成环形的嘌呤 的，而嘧啶核苷酸的从头合成途径正好 相反，要先合成嘧啶环，再与磷酸核糖 进行连接。
871
目目 录录
877
目目 录录
补救合成过程
APRT
腺嘌呤 + PRPP
AMP + PPi
次黄嘌呤 + PRPP HGPRT IMP + PPi
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi
腺嘌呤核苷
腺苷激酶
ATP
ADP
AMP
878
目目 录录
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。
❖补救合成途径(salvage pathway)。
用体内游离的核苷为原料经过比较简单的反 应过程合成核苷酸的过程称为补救途径。
858
目目 录录
❖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 行从头合成途径，只能通过补救合成途径 来进行。
❖嘧啶核苷酸的从头合成主要是在肝细胞的 细胞液来进行。
876
目目 录录
10.1.3 嘌呤核苷酸的补救合成
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
(hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) ❖腺苷激酶(adenosine kinase)
线粒体 (肝) 胞液 (所有细胞)
NH3
Gln
AGA
无
尿素合成
嘧啶合成
873
目目 录录
874
目目 录录
10.1.2.2 胞嘧啶核苷酸的生成
ATP ADP
UMP
UDP
一磷酸尿苷激酶
ATP ADP 二磷酸核苷激酶 UTP
875
目目 录录
10.1.2.3 嘧啶核苷酸从头合成的调节
天冬氨酸氨 基甲酰转移酶
～10 ～
遗传物质合成的基本原料 ——核苷酸
853
目目 录录
问题讨论
❖1、核苷酸的主要来源有哪些？人体是 否有必要补充核酸？
❖2、哺乳动物会因嘌呤核苷酸代谢而出 现“痛风”吗？
854
目目 录录
核苷酸的生理功用
❖作为DNA和RNA合成的基本原料，这是 最主要的功能。
❖做为能量的存储、转移和利用的形式。 ❖参与代谢或生理活动的调节。 ❖参与构成酶的辅酶或辅基。 ❖作为活化中间代谢物的载体。
IMP是重要的中间物质，是AMP和GMP的前 体。
866
目目 录录
嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
腺苷酸代 琥珀酸
NH3
IMP
867
GMP XMP
目目 录录
10.1.1.4 嘌呤核苷酸从头合成的调节 调节方式： 反馈调节 交叉调节
868
目目 录录
调节的意义
既满足机体合成核酸需要，又不致 于浪费，以节省营养物及能量。
目目 录录
AMP
ADP
ATP
ATP ADP
ATP ADP
鸟苷酸激酶
鸟苷酸激酶
GMP
GDP
GTP
ATP ADP
ATP ADP
865
目目 录录
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嘌呤 环的。
先合成 IMP，合成1分子IMP需消耗5分子ATP， 6个高能磷酸键
AMP或GMP的合成又需要消耗1分子ATP（或 GTP) 。
859
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10.1.1.嘌呤核苷酸的从头合成
❖嘌呤碱合成的元素来源
860
目目 录录
嘌呤核苷酸的合成可分为三大阶段
❖5-磷酸核糖的活化 5-磷酸核糖焦磷酸(5phosphoribosyl-α-pyrophosphate, PRPP)的 生成。
❖次黄嘌呤核苷酸(inosine monophosphate， IMP)的合成。
855
目目 录录
食物来源核酸的消化与吸收
食物中的核蛋白
胃酸
核酸 (DNA及RNA) 蛋白质
胰核酸酶
核苷酸
胰、肠核苷酸酶
核苷
磷酸
核苷磷酸化酶
戊糖
碱基
856
目目 录录
10.1 核苷酸在体内的合成过程
857
目目 录录
❖从头合成途径(de novo synthesis)
利用氨基酸、一碳单位、二氧化碳和磷酸核糖 等简单物质为原料，经过一系列酶促反应合 成核苷酸的途径称为从头合成途径。
脱氧核糖核苷酸的生成在二磷酸核苷（NDP）水平进行： 由相应的核糖核苷酸直接还原
激酶
dNDP + ATP
dNTP + ADP
881
目目 录录
脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP或TMP）的生成
882
目Fra Baidu bibliotek 录录
dUMP则来自两个途径： (1)dUDP水解； (2)dCMP脱氨，以后一途径为主。
883
目目 录录
❖腺嘌呤核苷酸(adenosine monophosphate， AMP)和鸟嘌呤核苷酸(guanosine monophosphate，GMP)的生成。
861
目目 录录
10.1.1.1 5-磷酸核糖活化
862
目目 录录
10.1.1.2 次黄嘌呤 核苷酸 （IMP） 的合成
10.1.1.3 AMP和GMP的合成
❖ 这些抗代谢物主要以竞争性抑制等方式干扰或阻 断核苷酸的合成代谢，进而阻断核酸以及蛋白质 的生物合成。
10.1.2.1.尿嘧啶核苷酸的合成
2A TP Gl+n HC 3- O
2A D P +P Pii
H 2N COP 3H 2 O +Glu
氨 甲 酰 磷 酸 合 成 酶 Ⅱ O
(CPS-Ⅱ )氨 甲 酰 磷 酸
872
目目 录录
氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ和 Ⅱ的区别
分布 氮源 变构激活剂 功能
CPSⅠ
CPSⅡ
❖dTMP 可继续由激酶作用而逐步生成 dTDP和dTTP。
ATP
ADP
ATP
ADP
dTMP
dTdTDDPP
dTdTTDP P
一磷酸胸苷激酶
二磷酸胸苷激酶
884
目目 录录
嘌呤核苷酸的合成过程总结
885
目目 录录
嘧啶核苷酸的合成过程总结
886
目目 录录
10.1.6 核苷酸的抗代谢物
❖ 核苷酸的抗代谢物一般是一些嘌呤、嘧啶、氨基 酸或叶酸的类似物。
体内某些组织器官，如脑、骨髓等只 能进行补救合成。
879
目目 录录
10.1.4 嘧啶核苷酸的补救合成
嘧啶磷酸核糖转移酶
嘧啶 + PRPP
磷酸嘧啶核苷 + PPi
尿嘧啶核苷 + ATP 尿苷激酶 UMP +ADP
胸腺嘧啶核苷 + ATP 胸苷激酶 TMP +ADP
880
目目 录录
10.1.5 脱氧核糖核苷酸的生成
维持ATP与GTP浓度的平衡。
869
目目 录录
10.1.2 嘧啶核苷酸的从头合成
• 嘧啶碱合成的元素来源
870
目目 录录
特点:
❖嘌呤核苷酸的从头合成途径是在5-磷酸 核糖的基础上去进一步形成环形的嘌呤 的，而嘧啶核苷酸的从头合成途径正好 相反，要先合成嘧啶环，再与磷酸核糖 进行连接。
871
目目 录录
877
目目 录录
补救合成过程
APRT
腺嘌呤 + PRPP
AMP + PPi
次黄嘌呤 + PRPP HGPRT IMP + PPi
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi
腺嘌呤核苷
腺苷激酶
ATP
ADP
AMP
878
目目 录录
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。
❖补救合成途径(salvage pathway)。
用体内游离的核苷为原料经过比较简单的反 应过程合成核苷酸的过程称为补救途径。
858
目目 录录
❖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 行从头合成途径，只能通过补救合成途径 来进行。
❖嘧啶核苷酸的从头合成主要是在肝细胞的 细胞液来进行。
876
目目 录录
10.1.3 嘌呤核苷酸的补救合成
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
(hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) ❖腺苷激酶(adenosine kinase)
线粒体 (肝) 胞液 (所有细胞)
NH3
Gln
AGA
无
尿素合成
嘧啶合成
873
目目 录录
874
目目 录录
10.1.2.2 胞嘧啶核苷酸的生成
ATP ADP
UMP
UDP
一磷酸尿苷激酶
ATP ADP 二磷酸核苷激酶 UTP
875
目目 录录
10.1.2.3 嘧啶核苷酸从头合成的调节
天冬氨酸氨 基甲酰转移酶
～10 ～
遗传物质合成的基本原料 ——核苷酸
853
目目 录录
问题讨论
❖1、核苷酸的主要来源有哪些？人体是 否有必要补充核酸？
❖2、哺乳动物会因嘌呤核苷酸代谢而出 现“痛风”吗？
854
目目 录录
核苷酸的生理功用
❖作为DNA和RNA合成的基本原料，这是 最主要的功能。
❖做为能量的存储、转移和利用的形式。 ❖参与代谢或生理活动的调节。 ❖参与构成酶的辅酶或辅基。 ❖作为活化中间代谢物的载体。
IMP是重要的中间物质，是AMP和GMP的前 体。
866
目目 录录
嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
腺苷酸代 琥珀酸
NH3
IMP
867
GMP XMP
目目 录录
10.1.1.4 嘌呤核苷酸从头合成的调节 调节方式： 反馈调节 交叉调节
868
目目 录录
调节的意义
既满足机体合成核酸需要，又不致 于浪费，以节省营养物及能量。