第十章 核苷酸代谢.

第九章核苷酸代谢

一、内容提要

食物中的核苷酸很少为机体所用，人体所需的核苷酸主要由机体细胞自身合成，所以核苷酸不属于人体的营养必需物质。体内核苷酸的合成有两种形式：从头合成途径和补救合成途径。从头合成途径是指利用磷酸核糖、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核苷酸的过程；补救合成途径是指利用体内游离的碱基或核苷，经过简单的反应合成核苷酸的过程。一般情况下，前者是体内核苷酸合成的主要途径。

（一）嘌呤核苷酸的代谢

嘌呤核苷酸的从头合成是以5-磷酸核糖、谷氨酰胺、天冬氨酸、一碳单位和CO2为基本原料，在细胞液中合成的。合成的主要器官是肝，其次为小肠粘膜和胸腺。合成的主要特点是在5-磷酸核糖的基础上逐渐合成嘌呤环的；最先合成的核苷酸是次黄嘌呤核苷酸（IMP），IMP再转变成腺嘌呤核苷酸（AMP）和鸟嘌呤核苷酸(GMP)。PRPP合成酶和PRPP酰胺转移酶是IMP合成的关键酶。

AMP和GMP在激酶的连续作用下，分别生成ATP和GTP。

脑和骨髓等组织只能通过补救合成途径来合成嘌呤核苷酸。参与嘌呤核苷酸补救合成的酶有腺嘌呤磷酸核糖转移酶、次黄嘌呤—鸟嘌呤磷酸核糖转移酶和腺苷激酶。嘌呤核苷酸补救合成的意义一方面是补救合成过程简单，耗能少，节省了从头合成的能量和一些氨基酸的消耗；另一方面对于脑和骨髓等组织来说，有着重要意义。

脱氧核糖核苷酸是由相应的核糖核苷酸在核苷二磷酸的水平上直接还原而成的，催化反应进行的酶是核糖核苷酸还原酶。

嘌呤核苷酸的分解代谢主要在肝、小肠及肾中进行，分解产物有嘌呤碱、磷酸、戊糖（或磷酸戊糖）。戊糖或磷酸戊糖既可以参与体内的磷酸戊糖途径，也可以继续参与新核苷酸的合成；嘌呤碱则在体内继续分解，并最终随尿排出。人体嘌呤碱分解代谢的终产物是尿酸，黄嘌呤氧化酶是尿酸生成的重要酶。临床上的痛风症就是由于血中尿酸含量升高而引起的，别嘌呤醇是一种抑制尿酸生成的药物，常被用于痛风症的治疗。

（二）嘧啶核苷酸的代谢

嘧啶核苷酸的从头合成是以谷氨酰胺、CO2、天冬氨酸和5-磷酸核糖为主要原料的；

其从头合成最主要的特点是先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连；首先生成的核苷酸是尿嘧啶核苷酸（UMP），之后尿苷酸在核苷三磷酸的水平上被甲基化成胞苷酸（CTP）。嘧啶核苷酸的补救合成与嘌呤核苷酸的补救合成相似，嘧啶磷酸核糖转移酶是其补救合成的主要酶，它能催化尿嘧啶、胸腺嘧啶及乳清酸生成相应的嘧啶核苷酸，但对胞嘧啶不起作用；此外，尿苷激酶和胸苷激酶也能分别催化尿苷和脱氧胸苷生成相应的核苷酸。dTMP是由dUMP经甲基化而成的。

嘧啶核苷酸的分解代谢主要在肝中进行，其脱去磷酸和核糖后，产生的嘧啶碱再进一步分解。嘧啶碱分解产物是NH3、CO2和一些小分子的β-氨基酸。

（三）核苷酸的抗代谢物

嘌呤（或嘧啶）核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、嘧啶、氨基酸及叶酸等的类似物。它们抗代谢作用的机制主要是以竞争性抑制的方式干扰或阻断嘌呤核苷酸的合成代谢，从而进一步阻止核酸和蛋白质的生物合成。常见的抗代谢物有6-巯基嘌呤（6MP）、5-氟尿嘧啶（5-FU）、氨蝶呤、氨甲蝶呤、氮杂丝氨酸等。6MP的结构与次黄嘌呤相似，可阻止嘌呤核苷酸的从头合成和补救合成；5-FU的结构与胸腺嘧啶相似，在体内以FdUMP 的形式阻断dTMP的合成；氨蝶呤和氨甲蝶呤与叶酸类似，可影响一碳单位的代谢，从而阻止核苷酸的合成；氮杂丝氨酸与谷氨酰胺相似。这些抗代谢物能通过阻断或干扰肿瘤细胞的核苷酸合成，使其核酸及蛋白质的生物合成被抑制，从而抑制肿瘤细胞的生长，达到抗肿瘤的目的；因此，在临床上，它们常作为药物被用于癌瘤等疾病的治疗。但由于体内某些代谢旺盛的正常组织也可受抗代谢物的影响，因而它们在抗肿瘤的同时，也会对机体产生很大的毒副作用。

二、学习要求

掌握：体内核苷酸的从头合成途径和补救合成途径的概念；嘌呤核苷酸补救合成的意义；脱氧核糖核苷酸的合成和dTMP的生成；核苷酸抗代谢物的基本作用机制；

熟悉：嘌呤、嘧啶核苷酸从头合成途径的原料、特点及关键酶；参与嘌呤、嘧啶核苷酸补救合成途径的酶；嘌呤核苷酸的分解产物及相关的临床意义(痛风症与别嘌呤醇的作用)；

了解：嘌呤、嘧啶核苷酸从头合成途径的具体过程；各种核苷酸抗代谢物及其具体的抗代谢作用机制；嘌呤、嘧啶核苷酸分解代谢的基本过程及嘧啶核苷酸的分解产物。

三、难点解析

本章难点：嘌呤核苷酸的从头合成是本章学习的难点。

1．合成原料：嘌呤核苷酸从头合成的原料由甘氨酸、谷氨酰氨、一碳单位、天冬氨酸、CO2等。

2．合成过程：细胞首先合成次黄嘌呤核苷酸（IMP），IMP再转变成腺嘌呤核苷酸（AMP）和鸟嘌呤核苷酸(GMP)。IMP是嘌呤核苷酸合成的重要中间产物，其合成需经过11步反应完成。PRPP合成酶和PRPP酰胺转移酶是IMP合成的关键酶。IMP再转变成AMP和GMP。AMP和GMP在激酶的连续作用下，再分别生成ATP和GTP。

3．嘌呤核苷酸从头合成的一个重要特点：嘌呤核苷酸是在5-磷酸核糖的基础上逐渐合成的。

4．嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸从头合成的主要特点的区别：嘌呤核苷酸的从头合成是在5-磷酸核糖的基础上逐渐合成的嘌呤环的；而嘧啶核苷酸的从头合成是先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连而成的。

四、复习测试

（一）名词解释

1．从头合成途径

2．补救合成途径

3．痛风症

（二）选择题

A型题

1．核苷酸的功能不包括：

A．提供能量B．第二信使C．核酸的合成原料

D．构成辅酶E．生物膜的成分

2．关于嘌呤核苷酸从头合成的叙述，下列哪项是正确的：

A．氨基甲酰磷酸为嘌呤环提供氨基甲酰

B．嘌呤环的N原子均来自氨基酸的α-氨基

C．合成过程中不会产生自由的嘌呤碱

D．AMP和GMP的合成均由ATP供能

E．首先合成嘌呤碱，再与PRPP结合成嘌呤核苷酸