第11章-核苷酸代謝

第十一章核苷酸代謝核苷酸

是構(gòu)成核酸的基本單位，人體所需的核苷酸大都是由機(jī)體自身合成的。食物中的核酸或核苷酸類物質(zhì)

基本上不能被人體所利用。在核酸類物質(zhì)的水解產(chǎn)物中，只有磷酸和戊糖可被吸收利用。食物中的核酸

大多與蛋白質(zhì)結(jié)合成為核蛋白，在胃內(nèi)受胃酸作用分離為核酸與蛋白質(zhì)。

生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）小腸單核苷酸胰核酸酶核苷酶小腸戊糖含氮堿核苷酸酶磷酸核苷小腸核蛋白胃HCl蛋白質(zhì)核酸食物中核酸的消化生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）核苷酸的生物學(xué)功用1.作為核酸合成的原料：NTPS和

dNTPS分別用于合成RNA和DNA。2.體內(nèi)能量的利用形式：ATP、GTP、UTP和CTP。3.參與代謝和生理調(diào)節(jié)：cAMP和cGMP。4.組成輔酶：NAD+，NADP+，F(xiàn)AD，F(xiàn)MN等。5.活化中間代謝物：UDPG、CDP-膽堿、SAM等。生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）第一節(jié)核苷酸的合成代謝是指機(jī)體利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及CO2等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成核苷酸的途徑。

機(jī)體利用體內(nèi)游離的堿基或核苷，經(jīng)過簡單的反應(yīng)過程，合成核苷酸的途徑。

☆肝臟等組織主要進(jìn)行從頭合成，而腦、骨髓等組織則可進(jìn)行補(bǔ)救合成。

從頭合成途徑：補(bǔ)救合成途徑：生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）嘌呤核苷酸的合成代謝原料：5-磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及CO2。合成部位：這一途徑主要見于肝，其次為小腸和胸腺。所有合成反應(yīng)在胞液中進(jìn)行。

嘌呤核苷酸的從頭合成生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）CO2甲?；∟5,N10-CH=FH4）甲酰基（N10-CHOFH4）天冬氨酸谷氨酰胺（酰胺基）甘氨酸嘌呤堿合成的元素來源生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）1.次黃苷酸（IMP）的合成：首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗ATP，由5-磷酸核糖合成PRPP(1-焦磷酸-5-磷酸核糖)。PRPP再經(jīng)過大約10步反應(yīng)，合成第一個嘌呤核苷酸——次黃嘌呤核苷酸（IMP）。從頭合成過程生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）在谷氨酰胺、甘氨酸、“C”、CO2及天冬氨酸參與下，逐步合成IMPR-5-P（5-磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶PRPP（5-磷酸核糖-1-焦磷酸）IMP合成步驟生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）H2O+NAD+XMPIMP脫氫酶NADH+H+Asp+GTPIMPAMP-S腺苷酸代琥珀酸合成酶GDP+PiGln+ATPGMP鳥苷酸合成酶Glu+AMP+PPiAMP腺苷酸代琥珀酸裂解酶延胡索酸

2.AMP和GMP的合成：生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）1.嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。2.先合成IMP，再轉(zhuǎn)變成AMP或GMP。3.PRPP是5-磷酸核糖的活性供體。嘌呤核苷酸從頭合成的特點(diǎn)生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）A+PRPPAMP+PPi

APRT

HGPRTI/G+PRPPIMP/GMP+PPi腺嘌呤核苷+ATP

AMP+ADP

腺苷激酶

嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）AMPADPATPADPATP激酶ADPATP激酶GMPGDPGTPADPATP激酶ADPATP激酶嘌呤核苷三磷酸的合成：生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）嘧啶核苷酸的合成代謝

嘧啶核苷酸的從頭合成原料：氨基甲酰磷酸與天冬氨酸合成部位：肝細(xì)胞的胞液生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）氨基甲酰磷酸Gln→CO2→←AspC5C4N3C2C6N1‖|

嘧啶合成的元素來源生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）

1.尿苷酸（UMP)的合成：在氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ的催化下，以Gln，CO2，ATP為原料合成氨基甲酰磷酸。從頭合成過程Gln+CO2

氨基甲酰磷酸+Glu氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ2ATP2ADP+Pi生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）氨基甲酰磷酸在天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶的催化下，結(jié)合一分子天冬氨酸，從而合成氨甲酰天冬氨酸，然后再經(jīng)脫氫、脫羧、環(huán)化等反應(yīng)，合成第一個嘧啶核苷酸，即UMP。

生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）2.胞苷酸的合成：

CTPGln+ATPGlu+ADP+PiCTP合成酶UMPUDPATPADP核苷單磷酸激酶UTPATPADP核苷二磷酸激酶合成RNA生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）先合成嘧啶環(huán)，再與磷酸核糖相連。先合成UMP，再轉(zhuǎn)變成dTMP和CTP。嘧啶核苷酸從頭合成的特點(diǎn)：生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成：尿苷/胞苷尿苷胞苷激酶UMP/CMPATPADP脫氧胸苷激酶TdRdTMPATPADP生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）體內(nèi)脫氧核糖核苷酸是通過相應(yīng)的核糖核苷酸還原生成的。這種還原反應(yīng)是由核糖核苷酸還原酶催化，在二磷酸核苷（NDP）水平上進(jìn)行的。

NDP+NDPH+H+

dNDP+NDP++H2O

二磷酸核苷

二磷酸脫氧核苷脫氧核苷酸的合成代謝生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）脫氧嘧啶核苷酸的合成機(jī)制：

磷酸酶CTPCDPH2OPi核糖核苷酸還原酶dCDPNADPH+H+

NADP++H2ON5,N10-CH2-FH4FH2dTMP胸苷酸合酶dUMPH2ONH3脫氨酶dCMPH2OPi磷酸酶核苷二磷酸激酶dCTPATPADPUDPdUDP磷酸酶核糖核苷酸還原酶核苷單磷酸激酶dTDPdTTP核苷二磷酸激酶合成DNA生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）第二節(jié)嘌呤核苷酸的分解代謝嘌呤核苷酸的分解首先是在核苷酸酶的催化下，脫去磷酸生成嘌呤核苷，然后再在核苷酶的催化下分解生成嘌呤堿，最后在黃嘌呤氧化酶的作用下氧化生成尿酸，再經(jīng)尿液排出體外。生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）黃嘌呤氧化酶尿酸核苷酸酶AMP腺苷H2OPi核苷酸酶GMP鳥苷H2OPi脫氨酶次黃苷H2ONH3鳥嘌呤酶黃嘌呤H2ONH3核苷酶次黃嘌呤PiR-1-P核苷酶鳥嘌呤PiR-1-P嘌呤核苷酸的分解代謝生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）嘧啶核苷酸的分解代謝

嘧啶核苷酸可首先在核苷酸酶和核苷磷酸化酶的催化下，除去磷酸和核糖，產(chǎn)生的嘧啶堿可在體內(nèi)進(jìn)一步分解代謝。嘧啶核苷酸嘧啶核苷核苷酸酶PiH2O嘧啶堿1-磷酸核糖核苷磷酸化酶Pi生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）胞嘧啶和尿嘧啶的降解二氫嘧啶酶H2O

-脲基丙酸胞嘧啶脫氨酶H2ONH3胞嘧啶尿嘧啶二氫尿嘧啶脫氫酶NADPH+H+

NADP+二氫尿嘧啶

-脲基丙酸酶NH3+CO2H2O

-丙氨酸

丙二酸單酰CoA乙酰CoATAC尿素生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）胸腺嘧啶的降解

二氫嘧啶酶H2O

-脲基異丁酸胸腺嘧啶二氫胸腺嘧啶脫氫酶NADPH+H+NADP+二氫胸腺嘧啶

-脲基異丁酸酶NH3+CO2H2O

-異丁酸

尿素甲基丙二酸單酰CoA琥珀酰CoATAC糖異生生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）第三節(jié)核苷酸代謝與臨床醫(yī)學(xué)痛風(fēng)癥

患者由于體內(nèi)嘌呤核苷酸分解代謝異常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸鈉晶體沉積于軟骨、關(guān)節(jié)、軟組織及腎等處，臨床上表現(xiàn)為皮下結(jié)節(jié)，關(guān)節(jié)疼痛等。臨床上常用別嘌呤醇治療痛風(fēng)癥。生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）鳥嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤氧化酶黃嘌呤尿酸黃嘌呤氧化酶別嘌呤醇痛風(fēng)癥的治療機(jī)制生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）萊--尼綜合征，是一種罕見的性染色體X連鎖遺傳病。

該病是由于患者先天性缺乏HGPRT而導(dǎo)致次黃嘌呤和鳥嘌呤補(bǔ)救合成途徑的障礙。主要表現(xiàn)為高尿酸血癥和中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能失常。患者在2～3歲時即可出現(xiàn)腦發(fā)育不良和智力發(fā)育遲緩、巨幼紅細(xì)胞性貧血、高尿酸血癥、共濟(jì)失調(diào)，并伴有咬口唇、手指和足趾等自殘行為，故又名自毀容貌綜合征。Lesch—Nyhan綜合征

生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）臨床上應(yīng)用較多的嘌呤類似物包括：6-巰基嘌呤（6-MP）、6-巰基鳥嘌呤、8-氮雜鳥嘌呤等。6-MP的化學(xué)結(jié)構(gòu)與次黃嘌呤類似，因而可以抑制IMP轉(zhuǎn)變?yōu)锳MP或GMP，從而干擾嘌呤核苷酸的合成。核苷酸的代謝拮抗物及臨床應(yīng)用生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）嘌呤類似物：

次黃嘌呤(H)6-巰基嘌呤(6-MP)生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）

嘧啶類似物：主要抗代謝嘧啶類似物是5-氟尿嘧啶（5-FU）。5-FU在體內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)镕-dUMP，其結(jié)構(gòu)與dUMP相似，可競爭性抑制胸苷酸合酶的活性，從而抑制胸苷酸的合成。胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶(5-FU)生物化學(xué)》（高職高專教材）（陸正清、柯世懷主編）氮雜絲氨酸的結(jié)構(gòu)類似谷氨酰胺，可抑制IM