目目 录录第第 十一十一 章章核核 苷苷 酸酸 代代 谢谢目目 录录 概述概述目目 录录核酸的消化与吸收核酸的消化与吸收食物核蛋白食物核蛋白蛋白质蛋白质核酸（核酸（RNA及及DNA）胃酸胃酸核苷酸核苷酸胰核酸酶胰核酸酶核苷核苷磷酸磷酸胰、肠核苷酸酶胰、肠核苷酸酶碱基碱基戊糖戊糖核苷酶核苷酶核糖核酸酶核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶脱氧核糖核酸酶（磷酸二脂酶）（磷酸单脂酶）（水解或磷酸解） 核酸酶有内切酶和外切酶，核酸酶有内切酶和外切酶，脱氧与非脱氧之分，水解产物脱氧与非脱氧之分，水解产物多为多为5单核苷酸单核苷酸 核苷酶的作用：核苷酶的作用： 核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶核苷核苷+磷酸磷酸 碱基碱基+ 戊糖戊糖-1-磷酸磷酸 核苷水解酶核苷水解酶核苷核苷+H2O 碱基碱基+ 戊糖戊糖作作用用位位点点目目 录录第一节第一节 核苷酸合成代谢核苷酸合成代谢目目 录录l从头合成途径从头合成途径( (de novo synthesis pathway) )l补救合成途径补救合成途径( (salvage synthesis pathway) )目目 录录核核苷苷酸酸的的从从头头合合成成途途径径是是指指利利用用磷磷酸酸核核糖糖、氨氨基基酸酸、一一碳碳单单位位及及二二氧氧化化碳碳等等简简单单物物质质为为原原料，经过一系列酶促反应，合成核苷酸的途径。料，经过一系列酶促反应，合成核苷酸的途径。 肝肝是是体体内内从从头头合合成成核核苷苷酸酸的的主主要要器器官官，其其次次是是小小肠肠和和胸胸腺腺，而而脑脑、骨骨髓髓则则无无法法进进行行此此合合成途径。成途径。定义定义合成部位合成部位目目 录录 利利用用体体内内游游离离的的碱碱基基或或核核苷苷，经经过过简简单单的的反反应应，合合成成核核苷苷酸酸的的过过程程，称称为为补补救救合合成成（或重新利用）途径。（或重新利用）途径。定义定义一、嘌呤核苷酸的从头合成途径一、嘌呤核苷酸的从头合成途径GMPAMP目目 录录嘌呤碱合成的元素来源嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸天冬氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）甘氨酸甘氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）谷氨酰胺谷氨酰胺（酰胺基）（酰胺基）目目 录录过程过程1. IMP的合成的合成2. AMP和和GMP的生成的生成目目 录录 John Buchanan using isotopic tracer experiments in birds The detailed pathway of purine biosynthesis was worked out primarily by Buchanan and G. Robert Greenberg in the 1950s.R-5-P（5-磷酸核糖）磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶合成酶PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）磷酸核糖焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、一在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下氨酸的逐步参与下IMP AMP GMPH2N-1-R-5-P（5-磷酸核糖胺）磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸酰胺转移酶酰胺转移酶目目 录录腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶脱氢酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶合成酶2、AMP和和GMP的生成的生成目目 录录AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶目目 录录 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。 IMP的合成需的合成需5个个ATP，6个高能磷酸键。个高能磷酸键。 AMP或或GMP的合成又需的合成又需1个个ATP。嘌呤核苷酸从头合成嘌呤核苷酸从头合成特点特点目目 录录l嘧啶核苷酸的结构嘧啶核苷酸的结构二、嘧啶核苷酸的从头合成途径二、嘧啶核苷酸的从头合成途径目目 录录嘧啶合成的元素来源嘧啶合成的元素来源天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺二氧化碳二氧化碳氨基甲酰氨基甲酰磷酸磷酸目目 录录合成过程合成过程1. 尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺谷氨酰胺 + + HCO3-氨基甲酰磷氨基甲酰磷酸合成酶酸合成酶II2ATP2ADP+Pi谷氨酸谷氨酸 + + 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录2. 胞嘧啶核苷酸的合成胞嘧啶核苷酸的合成ATPADP尿苷酸激酶尿苷酸激酶UDP二磷酸核苷激酶二磷酸核苷激酶ATPADPUTPCTP合成酶合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺ATP谷氨酸谷氨酸ADP+Pi目目 录录3. dTMP的生成的生成TMP合酶合酶N5, N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2还原酶还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP核糖核苷酸还原酶核糖核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP脱氨基目目 录录腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶( (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) )次黄嘌呤次黄嘌呤- -鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤磷酸核糖转移酶( (hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) )腺苷激酶腺苷激酶( (adenosine kinase)参与嘌呤补救合成的酶参与嘌呤补救合成的酶三、核苷酸的补救合成途径三、核苷酸的补救合成途径腺嘌呤腺嘌呤 + + PRPPAMP + PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤 + + PRPPIMP + PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤 + + PRPPHGPRTGMP + PPi合成过程合成过程腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP目目 录录嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶嘧啶 + + PRPP嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸+ + PPi嘧啶磷酸核糖转移酶嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷 + + ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP +ADP脱氧脱氧胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷 + + 胸苷激酶胸苷激酶dTMP +ADP胞嘧啶不能由此合成核苷酸胞嘧啶可由此合成核苷酸ATP目目 录录补救合成的生理意义补救合成的生理意义l补救合成节省从头合成时的能量和一些氨补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。基酸的消耗。l体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。行补救合成。五、五、 脱氧核糖核苷酸的生成脱氧核糖核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上在核苷二磷酸水平上进行进行（N代表代表A、G、U、C等碱基）等碱基）dNDP + ATP 激酶激酶dNTP + ADP四、三磷酸核苷的合成四、三磷酸核苷的合成核苷酸激酶催化进行核苷酸激酶催化进行目目 录录第二节第二节核苷酸的分解代谢核苷酸的分解代谢目目 录录一、嘌呤核苷酸的分解代谢一、嘌呤核苷酸的分解代谢核苷酸核苷酸核苷核苷核苷酸酶核苷酸酶Pi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶碱基碱基1-1-磷酸核糖磷酸核糖 腺嘌呤腺嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤 鸟嘌呤鸟嘌呤黄嘌呤黄嘌呤尿酸尿酸腺嘌呤脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶嘌呤碱的最终嘌呤碱的最终代谢产物代谢产物AMPAMPGMPGMPI I（次黄嘌呤）次黄嘌呤）G GX X（黄嘌呤）（黄嘌呤）黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤黄嘌呤氧化酶氧化酶鸟嘌呤脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶O目目 录录痛风症的治疗机制痛风症的治疗机制鸟嘌呤鸟嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤尿酸尿酸黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶别嘌呤醇别嘌呤醇腺嘌呤腺嘌呤目目 录录二、嘧啶核苷酸的分解代谢二、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶碱嘧啶碱1-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸核苷核苷 核苷酸酶核苷酸酶Pi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶目目 录录胞嘧啶胞嘧啶NH3尿嘧啶尿嘧啶二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶 H2OCO2 + NH3-丙氨酸丙氨酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶-脲基异丁酸脲基异丁酸-氨基异丁酸氨基异丁酸H2O丙二酸单酰丙二酸单酰CoA乙酰乙酰CoATAC肝肝尿素尿素甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰琥珀酰CoATAC糖异生糖异生目目 录录第三节第三节核苷酸的抗代谢物核苷酸的抗代谢物目目 录录氨基酸类似物氨基酸类似物叶酸类似物叶酸类似物碱基类似物碱基类似物核苷类似物核苷类似物抗代谢物：是正常代谢物的结构类似物，能竞争性抗代谢物：是正常代谢物的结构类似物，能竞争性 拮抗正常代谢物的代谢，从而抑制或减拮抗正常代谢物的代谢，从而抑制或减 少其正常利用。少其正常利用。目目 录录一、嘌呤核苷酸的抗代谢物一、嘌呤核苷酸的抗代谢物嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸等的类似物。氨基酸或叶酸等的类似物。嘌呤类似物嘌呤类似物氨基酸类似物氨基酸类似物叶酸类似物叶酸类似物6-6-巯基嘌呤巯基嘌呤6-6-巯基鸟嘌呤巯基鸟嘌呤8-8-氮杂鸟嘌呤等氮杂鸟嘌呤等氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸等等氨蝶呤氨蝶呤甲氨蝶呤甲氨蝶呤等等目目 录录次黄嘌呤次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤巯基嘌呤(6-MP)6-巯基嘌呤巯基嘌呤的结构的结构目目 录录R=CH3时为甲氨蝶呤（时为甲氨蝶呤（MTX）目目 录录谷氨酰胺谷氨酰胺6-重氮重氮-5-氧正亮氨酸氧正亮氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸天冬氨酸天冬氨酸羽田杀菌素羽田杀菌素目目 录录甲酰甘氨酰甲酰甘氨酰胺核苷酸胺核苷酸（FGAR）PRPP谷氨酰胺谷氨酰胺（Gln）=PRA甘氨酰胺甘氨酰胺核苷酸核苷酸（GAR）=甲酰甘氨甲酰甘氨脒核苷酸脒核苷酸（FGAM）5-氨基异咪唑氨基异咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（AICAR）=5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（FAICAR）IMP次黄嘌呤次黄嘌呤（H）PRPPPPi=AMP=PRPPPPi=腺嘌呤（腺嘌呤（A）GMP=PRPPPPi鸟嘌呤鸟嘌呤(G)6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸MTXMTX目目 录录二、嘧啶核苷酸的抗代谢物二、嘧啶核苷酸的抗代谢物嘧啶类似物嘧啶类似物胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶(5-FU)其活性形式:FdUMP和FUTP目目 录录某些改变了核糖结构的核苷类似物某些改变了核糖结构的核苷类似物目目 录录UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸阿糖胞苷阿糖胞苷氨甲碟呤氨甲碟呤5FU 核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成酸酸目目 录录 小结小结一、核苷酸从头合成途径的概念一、核苷酸从头合成途径的概念二二、核核苷苷酸酸补补救救途途径径的的概概念念；脱脱氧氧核核苷苷酸酸的的生成。生成。三、分解终产物。三、分解终产物。四、抗代谢物的医学应用四、抗代谢物的医学应用