第十章核苷酸代谢

第十章核苷酸代谢

一、教学基本要求

复述核苷酸的生理功能。

记住嘌呤核苷酸有两条合成途径。结合嘌呤核苷酸结构与从头合成途径，写出嘌呤核苷酸各元素或组成的材料来源，IMP、AMP与GNP相互转变。熟记二磷酸核苷还原生成脱氧嘌呤核苷酸。写出与嘌呤核苷酸补救合成有关的酶名称、功能、酶缺陷相关的疾病。

结合嘌呤核苷酸合成途径、调节，熟记嘌呤核苷酸抗代谢药物作用机理及临床意义。

记住嘌呤核苷酸体内分解代谢终产物尿酸及其与医学的关系。

熟记嘧啶核苷酸从头合成的原料及合成调节。写出CTP、TMP生成方式。说出嘧啶核苷酸补救合成所需要的酶及其催化的反应。论述嘧啶核苷酸抗代谢药物作用机理，记住嘧啶核苷酸分解代谢产物名称。

二、教材内容精要

核苷酸的生物学功用要点：①合成核酸的原料。②构成能量物质：如ATP、GTP、UTP、CTP等。③参与代谢调节：如cAMP和cGMP。④辅酶组成成分：如NAD＋、NADP＋、FAD、FMN 和CoASH等。⑤参与组成活性中间代谢物：如UDPG、CDP-胆碱、CDP-乙醇胺等。

（一）嘌呤核苷酸代谢

1.嘌呤核苷酸从头合成

两个阶段：

第一阶段生成次黄嘌呤核苷酸（IMP)。

第二阶段生成腺嘌呤核苷酸（AMP）和鸟嘌呤核苷酸（GMP）。

（1）第一阶段

要点：

1)嘌呤核苷酸合成原料：天冬氨酸、谷氨酰氨、甘氨酸、CO2和一碳单位。

记忆：记住5个字就记住了嘌呤核苷酸合成的原料—天、谷、甘、碳(CO2)、碳(一碳单位)。

2)重要的中间产物：磷酸核糖焦磷酸（PRPP）是嘌呤从头合成中的重要中间产物，主要在于a.PRPP是5磷酸核糖的活性形式；b.PRPP可以直接与嘌呤碱生成嘌呤核苷酸（见补救途径）；c.PRPP可以促进关键酶酰胺转移酶的活性，可视为调节物质。

3)关键酶：PRPP合成酶和酰胺转移酶，这两个酶可受代谢物反馈调节。

4)反应过程中，凡有谷氨酰胺和一碳单位参与的反应，均可分别被抗代谢物氨基酸类似物氮杂丝氨酸和叶酸类似物氨甲蝶呤所阻断。

5)嘌呤核苷酸的从头合成一开始就在磷酸核糖的分子上逐步合成嘌呤核苷酸，此点与嘧啶核苷酸合成不同。

（2）第二阶段

要点：

1)IMP可分别经腺苷酸代琥珀酸生成AMP，以及经黄嘌呤核苷酸(XMP)生成GMP。由IMP 生成AMP的过程同氨基酸代谢过程所讲授的嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基作用,可参阅氨基酸代谢章。

2）GTP可促进IMP生成AMP，ATP可促进IMP生成GMP。其意义在于AMP和GMP在体内按需要合成，不至于使某种生成过多，而另一种生成过少。

2. 嘌呤核苷酸补救合成

要点：

(1)大脑、骨髓等组织缺乏从头合成的有关酶，补救合成是其合成嘌呤核苷酸的主要途径。

(2)节省能量和原料

(3)次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）先天缺乏可导致遗传性疾病（自毁容貌症）。

3.嘌呤核苷酸的相互转变

所有三种嘌呤核苷酸（IMP、GMP和AMP）均可相互转变。

4.脱氧核苷酸的生成

要点：

（1）脱氧核苷酸一般是在二磷酸核苷的水平上生成，此特点不仅适于脱氧嘌呤核苷酸，脱氧嘧啶核苷酸（dUDP和dCDP）也是在二磷酸核苷的水平上生成的。

（2）脱氧胸苷酸的生成是个例外，是在一磷酸核苷水平上由dUMP转变生成dTMP的，以后再经磷酸化生成dTDP和dTTP，见嘧啶核苷酸代谢。

5.嘌呤核苷酸的抗代谢物

本段介绍了三种：

（1）6巯基嘌呤(6MP)

作用机理：

（2）氮杂丝氨酸

机理：抑制谷氨酰胺参与的反应。

（3）氨甲碟呤

机理：抑制二氢叶酸还原酶，因此抑制了四氢叶酸的生成，干扰了一碳单位代谢。

6.嘌呤核苷酸分解代谢

细胞中的核苷酸在核苷酸酶的作用下水解成核苷，核苷经磷酸化酶作用，磷酸解成自由的碱基及1-磷酸核糖。

要点：

（1）终产物是尿酸（uric acid），其为2，6，8位带羟基的嘌呤，嘌呤环没有被破坏，此点与嘧啶核苷酸分解代谢不同。

（2）尿酸生成异常增多导致痛风（gout），可用别嘌呤醇治疗。

（二）嘧啶核苷酸代谢

从头合成

合成代谢

嘧啶核苷酸补救合成

分解代谢

1.嘧啶核苷酸合成代谢

要点：

（1）嘧啶环合成的原料：天冬氨酸、谷氨酰胺和CO2。

记忆：记住三个字：天、谷、碳（CO2），既记住了嘧啶合成的原料。

（2）关键酶：氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ。

（3）嘧啶合成时，首先由谷氨酰胺与CO2生成氨基甲酰磷酸，反应由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ催化。此步与尿素合成中氨基甲酰磷酸的生成相似，但由于反应部位等不同，所以反应

产物去向不同。两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较见氨基酸代谢章。

（4）CTP是由UTP转变生成

相关反应如下：

UMP→UDP→UTP→CTP→CDP→dCDP

（5）dTMP是由dUMP转变生成

相关反应如下：

dUDP

｝dUMP→dTMP→dTDP→dTTP

dCMP

dUMP转变为dTMP由TMP合成酶催化，由N5，N10-CH2-FH4提供甲基。

（6）嘧啶核苷酸的合成是先合成嘧啶环，然后再与PRPP反应生成嘧啶核苷酸。

（7）调节

要点：

嘧啶核苷酸从头合成过程除受代谢产物的反馈抑制调节外，在整体上嘧啶核苷酸与嘌呤核苷酸的合成又互相协调平行进行。

2.抗代谢物

嘧啶的抗代谢物主要是5氟尿嘧啶（5-FU），5-FU在体内转变成一磷酸脱氧核糖氟尿嘧啶（FdUMP）及三磷酸氟尿嘧啶核苷酸（FUMP）后发挥作用。

氨基酸类似物和叶酸类似物对嘧啶核苷酸代谢的影响类似于对嘌呤核苷酸代谢的影响，其柞用机理参见嘌呤核苷酸代谢。

3.嘧啶核苷酸分解代谢

嘧啶的一般分解途径：

要点：

（1）嘧啶环的主要分解产物是β-氨基异丁酸、β-丙氨酸、NH3和CO2。

其中胞嘧啶和尿嘧啶分解为β丙氨酸，胸腺嘧啶分解为β氨基异丁酸。

（2）嘧啶环在代谢中水解开环，降解产物均易溶于水，此点与嘌呤碱代谢不同。

三、典型试题分析

（一）A型题

1.PRPP是下列那些代谢途径中的重要中间代谢物（1996年生化试题）

A.嘌呤核苷酸的从头合成

B.嘧啶核苷酸的从头合成

C.嘌呤核苷酸的补救途径

D.NMP-NDP-NTP

【答案】ABC

【评析】本题考点：PRPP参加的反应。

PRPP不仅是嘌呤核苷酸，也是嘧啶核苷酸从头合成的原料。在补救合成途径，PRPP可以与嘌呤核苷或嘧啶碱反应生成相应的核苷酸。

2.使用氮杂丝氨酸为核苷酸抗代谢物时，不能阻断核苷酸代谢的哪些环节（1997年7月生化试题）