核苷酸及遺傳信息的儲(chǔ)存課件VIP

1、目目 錄錄第第 一節(jié)一節(jié)核核 苷苷 酸酸 代代 謝謝Metabolism of Nucleotides 目目 錄錄l核酸的消化與吸收核酸的消化與吸收概概 述述食物核蛋白食物核蛋白蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)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、腸核苷酸酶胰、腸核苷酸酶堿基堿基戊糖戊糖核苷酶核苷酶目目 錄錄核苷酸的生物功用核苷酸的生物功用l作為核酸合成的原料作為核酸合成的原料( (最主要）最主要）l體內(nèi)能量的利用形式（體內(nèi)能量的利用形式（ATPATP、GTPGTP、UTPUTP、CTPCTP）l參與代謝和生理調(diào)節(jié)：參與代謝和生理調(diào)節(jié)： （ATP/ADP/AMP,

2、ATP/ADP/AMP, 第二信使第二信使cAMPcAMP、cGMPcGMP）l組成輔酶（組成輔酶（CoACoA、FADFAD、NADNAD+ +、NADPNADP+ + 含含腺腺苷酸苷酸 ）l活化中間代謝物活化中間代謝物目目 錄錄尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)AMP目目 錄錄第一節(jié)第一節(jié) 嘌呤核苷酸的代謝嘌呤核苷酸的代謝Metabolism of Purine Nucleotides目目 錄錄l嘌呤核苷酸的結(jié)構(gòu)嘌呤核苷酸的結(jié)構(gòu)GMPAMPIMP目目 錄錄一、核苷酸的合成代謝一、核苷酸的合成代謝l從頭合成途徑從頭合成途徑( (de novo synthesis pat

3、hway) )l補(bǔ)救合成途徑補(bǔ)救合成途徑( (salvage synthesis pathway) ) 目目 錄錄嘌呤核苷酸的從頭合成途徑是指利用磷酸嘌呤核苷酸的從頭合成途徑是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡(jiǎn)單物核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡(jiǎn)單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成嘌呤核質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸的途徑。苷酸的途徑。 肝肝是體內(nèi)是體內(nèi)從頭合成嘌呤從頭合成嘌呤核苷酸的主要器官，核苷酸的主要器官，其次是其次是小腸小腸和和胸腺胸腺，而，而腦、骨髓腦、骨髓則無法進(jìn)行此則無法進(jìn)行此合成途徑。合成途徑。（一）嘌呤核苷酸的從頭合成（一）嘌呤核苷酸的從頭合成

4、定義定義合成部位合成部位目目 錄錄嘌呤堿合成的元素來源嘌呤堿合成的元素來源CO2天冬氨酸天冬氨酸甲酰基甲?；ㄒ惶紗挝唬ㄒ惶紗挝唬└拾彼岣拾彼峒柞；柞；ㄒ惶紗挝唬ㄒ惶紗挝唬┕劝滨０饭劝滨０罚０坊０坊┠磕?錄錄嘌呤核苷酸合成的原料嘌呤核苷酸合成的原料5天冬氨酸天冬氨酸甲?；柞；ㄒ惶紗挝唬ㄒ惶紗挝唬└拾彼岣拾彼峒柞；柞；ㄒ惶紗挝唬ㄒ惶紗挝唬┕劝滨０饭劝滨０罚０坊０坊㏑CO2P磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑目目 錄錄過程過程1. IMP的合成的合成2. AMP和和GMP的生成的生成目目 錄錄R-5-P（5-磷酸核糖）磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶合成酶PP-1

5、-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、在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳單位、二氧化碳及一碳單位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步參與下天冬氨酸的逐步參與下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轉(zhuǎn)移酶酰胺轉(zhuǎn)移酶腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脫氫酶脫氫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 錄錄目目 錄錄 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。成的。嘌呤核苷酸從頭合成嘌呤核苷酸從頭合成特點(diǎn)特點(diǎn)目目 錄錄

6、 利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過簡(jiǎn)單的反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸的過程，稱為簡(jiǎn)單的反應(yīng)，合成嘌呤核苷酸的過程，稱為補(bǔ)救合成（或重新利用）途徑。補(bǔ)救合成（或重新利用）途徑。2.2.嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成途徑嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成途徑定義定義目目 錄錄腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶( (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) )次黃嘌呤次黃嘌呤- -鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶( (hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) )腺苷激酶

7、腺苷激酶( (adenosine kinase)參與補(bǔ)救合成的酶參與補(bǔ)救合成的酶目目 錄錄腺嘌呤腺嘌呤 + + PRPPAMP + PPiAPRT次黃嘌呤次黃嘌呤 + + PRPPIMP + PPiHGPRT鳥嘌呤鳥嘌呤 + + PRPPHGPRTGMP + PPi合成過程合成過程腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP目目 錄錄補(bǔ)救合成的生理意義補(bǔ)救合成的生理意義l補(bǔ)救合成節(jié)省從頭合成時(shí)的能量和一些補(bǔ)救合成節(jié)省從頭合成時(shí)的能量和一些氨基酸的消耗。氨基酸的消耗。l體內(nèi)某些組織器官，如腦、骨髓等只能體內(nèi)某些組織器官，如腦、骨髓等只能進(jìn)行補(bǔ)救合成。進(jìn)行補(bǔ)救合成。目目 錄錄3.嘌呤核苷

8、酸的相互轉(zhuǎn)變嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變IMPIMPAMPAMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPXMPGMPGMPNH3腺苷酸脫氨酶腺苷酸脫氨酶鳥苷酸還原酶鳥苷酸還原酶NADPH+H+ NADP+NH3目目 錄錄性質(zhì)性質(zhì): :嘌呤核苷酸的抗代謝物是一些嘌嘌呤核苷酸的抗代謝物是一些嘌 呤、呤、 氨基酸或葉酸等的類似物氨基酸或葉酸等的類似物. .機(jī)制機(jī)制: :競(jìng)爭(zhēng)性抑制或競(jìng)爭(zhēng)性抑制或“以假亂真以假亂真”方式干方式干 擾或阻斷嘌呤核苷酸的合成代謝擾或阻斷嘌呤核苷酸的合成代謝, , 進(jìn)而阻止核酸及蛋白質(zhì)的生物合成進(jìn)而阻止核酸及蛋白質(zhì)的生物合成. .意義意義: :抗腫瘤作用抗腫瘤作用. .（五）（五） 嘌呤核

9、苷酸的抗代謝物嘌呤核苷酸的抗代謝物目目 錄錄嘌呤類似物嘌呤類似物氨基酸類似氨基酸類似物物葉酸類似葉酸類似物物6- 6-巰基嘌呤巰基嘌呤6- 6-巰基鳥嘌呤巰基鳥嘌呤8- 8-氮雜鳥嘌呤氮雜鳥嘌呤等等氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸等等氨蝶呤氨蝶呤氨甲蝶呤氨甲蝶呤等等目目 錄錄次黃嘌呤次黃嘌呤(H)6-巰基嘌呤巰基嘌呤(6-MP)6-巰基嘌呤巰基嘌呤的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)目目 錄錄6-6-巰基嘌呤巰基嘌呤(6(6MP)MP)作用作用 其化學(xué)結(jié)構(gòu)與次黃嘌呤相似其化學(xué)結(jié)構(gòu)與次黃嘌呤相似, ,并可在并可在體內(nèi)轉(zhuǎn)變成體內(nèi)轉(zhuǎn)變成6 6MPMP核苷酸核苷酸. . 1 1、抑制、抑制IMPIMP轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)锳MPAMP及及GMP;

10、GMP;2 2、通過競(jìng)爭(zhēng)性抑制影響次黃嘌呤通過競(jìng)爭(zhēng)性抑制影響次黃嘌呤- -鳥鳥 嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶( (HGPRT)HGPRT)而阻止而阻止 了補(bǔ)救合成途徑了補(bǔ)救合成途徑; ;3 3、反饋抑制、反饋抑制PRPPPRPP酰基轉(zhuǎn)移酶而阻斷從頭?；D(zhuǎn)移酶而阻斷從頭 合成途徑合成途徑. .甲酰甘氨酰甲酰甘氨酰胺核苷酸胺核苷酸（FGAR）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）目目 錄錄5-氨基異咪唑氨基異咪唑-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

11、苷酸（FAICAR）IMP次黃嘌呤次黃嘌呤（H）PRPPPPi=AMP=PRPPPPi=腺嘌呤（腺嘌呤（A）GMP=PRPPPPi鳥嘌呤鳥嘌呤(G)6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸MTXMTX目目 錄錄l從頭合成途徑從頭合成途徑l補(bǔ)救合成途徑補(bǔ)救合成途徑（二）、嘧啶核苷酸的合成代謝（二）、嘧啶核苷酸的合成代謝目目 錄錄l嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)嘧啶核苷酸的結(jié)構(gòu)目目 錄錄1.嘧啶核苷酸的從頭合成嘧啶核苷酸的從頭合成主要是肝細(xì)胞胞液主要是肝細(xì)胞胞液嘧啶核苷酸的從頭合成是指利用磷酸核嘧啶核苷酸的從頭合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳

12、單位及二氧化碳等簡(jiǎn)單物糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡(jiǎn)單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成嘧啶質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成嘧啶核苷酸的途徑。核苷酸的途徑。 定義定義合成部位合成部位目目 錄錄嘧啶合成的元素來源嘧啶合成的元素來源氨基甲氨基甲酰磷酸酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸目目 錄錄N3C2N1C6C5C4天冬氨酸天冬氨酸=o=o嘧啶堿合成的元素來源嘧啶堿合成的元素來源GlnCO2目目 錄錄合成過程合成過程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

13、目 錄錄目目 錄錄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 錄錄3. dTMP或或TMP的生成的生成TMP合酶合酶N5, N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2還原酶還原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脫氧胸苷一磷酸脫氧胸苷一磷酸dTMPUDP脫氧核苷酸還原酶脫氧核苷酸還原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMP目目 錄錄2. 嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成嘧啶嘧啶 + + PRPP磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷 + + PPi嘧啶磷

14、酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷 + + ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP +ADP胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷 + + ATP胸苷激酶胸苷激酶TMP +ADP目目 錄錄3.3.嘧啶核苷酸的抗代謝物嘧啶核苷酸的抗代謝物嘧啶類似物嘧啶類似物胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶(5-FU)目目 錄錄嘧啶類似物嘧啶類似物： 5- 5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶（5-5-FUFU）與與TMPTMP類似類似, ,1 1、代謝為、代謝為FdUMPFdUMP抑制胸苷酸合酶，抑制胸苷酸合酶，2 2、代謝為、代謝為FUTPFUTP以以FUMPFUMP摻入摻入RNA,RNA,破壞破壞RNARNA結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)，

15、 消化道癌乳癌消化道癌乳癌( (毒性大毒性大) )目目 錄錄（三）三磷酸核苷的合成AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶目目 錄錄（四）（四） 脫氧核糖核苷酸的生成脫氧核糖核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上進(jìn)行在核苷二磷酸水平上進(jìn)行（N代表代表A、G、U、C等堿基）等堿基）目目 錄錄dNDP + ATP 激酶激酶dNTP + ADP二磷酸脫氧核苷二磷酸脫氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷二磷酸核糖核苷NADP+NADPH + H+核糖核苷酸還原酶，核糖核苷酸還原酶，Mg2+還原型硫氧化還原型硫氧化還原蛋白還原蛋白-(SH

16、)2氧化型硫氧氧化型硫氧化還原蛋白化還原蛋白SS硫氧化還原蛋白還原酶硫氧化還原蛋白還原酶（FAD）脫氧核苷酸的生成脫氧核苷酸的生成目目 錄錄二、核苷酸的分解代謝二、核苷酸的分解代謝（一）嘌呤核苷酸的分解代謝（一）嘌呤核苷酸的分解代謝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堿基堿基1- 1-磷酸核糖磷酸核糖目目 錄錄嘌呤堿的最終嘌呤堿的最終代謝產(chǎn)物代謝產(chǎn)物AMPAMPGMPGMPH H（次黃嘌呤）（次黃嘌呤）G GX X（黃嘌呤）（黃嘌呤）黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤黃嘌呤氧化酶氧化酶目目 錄錄嘌呤核苷酸分解代謝特點(diǎn)嘌呤核苷酸分解代謝特點(diǎn): :1 1、環(huán)打不破、環(huán)打不破

17、; ;2 2、最終產(chǎn)物、最終產(chǎn)物: :尿酸尿酸; ;3 3、嘌呤代謝障礙、嘌呤代謝障礙: :痛風(fēng)癥痛風(fēng)癥目目 錄錄 血尿酸正常含量血尿酸正常含量: :0.12-0.360.12-0.36mmol/L,mmol/L,溶溶解度低解度低. .嘌呤代謝障礙時(shí)嘌呤代謝障礙時(shí), ,血尿酸濃度升高血尿酸濃度升高, ,尿酸鹽結(jié)晶沉積于軟組織、軟骨及關(guān)節(jié)等尿酸鹽結(jié)晶沉積于軟組織、軟骨及關(guān)節(jié)等處處, ,而導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎、尿路結(jié)石及腎臟疾病而導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎、尿路結(jié)石及腎臟疾病. .臨床常用臨床常用別嘌呤醇別嘌呤醇治療痛風(fēng)癥。因別嘌呤治療痛風(fēng)癥。因別嘌呤醇與次黃嘌呤結(jié)構(gòu)相似，可抑制黃嘌呤氧醇與次黃嘌呤結(jié)構(gòu)相似，可抑制黃嘌呤氧化酶而抑制尿酸生成。另外化酶而抑制尿酸生成。另外, , 別嘌呤醇可別嘌呤醇可與與PRPPPRPP結(jié)合結(jié)合, , 產(chǎn)物可反饋抑制從頭合成的產(chǎn)物可反饋抑制從頭合成的酶。酶。目目 錄錄痛風(fēng)癥的治療機(jī)制痛風(fēng)癥的治療機(jī)制鳥嘌呤鳥嘌呤次黃嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤黃嘌呤尿酸尿酸黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶別嘌呤醇別嘌呤醇目目 錄錄（二）、嘧啶核苷酸的分解代謝（二）、嘧啶核苷酸的分解代謝嘧啶堿嘧啶堿1-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核