第九章核苷酸代谢 Chapter 9 Metabolism of nucleotide

第九章核苷酸代谢Chapter 9Metabolism of nucleotide • 核苷酸(nucleotide)是构成核酸(nucleic acid)的基本单位，人体所需的核苷酸都是由机体自身合成的。 • 食物中的核酸或核苷酸类物质基本上不能被人体直接利用。

教学内容: 嘌呤核苷酸的代谢嘧啶核苷酸的代谢 • 教学目的: 1.了解核苷酸的生理功能 2.掌握核苷酸合成代谢的基本途径 3.了解核苷酸的分解代谢途径 • 教学重点难点: 核苷酸的从头合成途径和补救途径教学课时：2

食物中的核酸通常以核蛋白的形式存在。核蛋白在胃中受胃酸作用，分解为核酸和蛋白质。食物中的核酸通常以核蛋白的形式存在。核蛋白在胃中受胃酸作用，分解为核酸和蛋白质。 • 核酸在小肠由胰核酸酶催化，水解产生单核苷酸；后者在核苷酸酶的催化下，进一步水解产生磷酸和核苷。 • 核苷在核苷酶的催化下，最后水解产生戊糖和含氮碱。这些水解产物中，只有磷酸和戊糖可被吸收利用。

核苷酸类物质在人体具有多方面的生理功用： ① 作为合成核酸的原料：如用ATP，GTP，CTP，UTP合成RNA，用dATP，dGTP，dCTP，dTTP合成DNA。 ② 作为能量的贮存和供应形式：除ATP之外，还有GTP，UTP，CTP等。 ③ 参与代谢或生理活动的调节：如环核苷酸cAMP和cGMP作为激素的第二信使。 ④ 参与构成酶的辅酶或辅基：如在NAD+，NADP+，FAD，FMN，CoA中均含有核苷酸的成分。 ⑤ 作为代谢中间物的载体：如用UDP携带糖基，用CDP携带胆碱，胆胺或甘油二酯，用腺苷携带蛋氨酸（SAM）等。

Section 1 嘌呤核苷酸的代谢Metabolism of purine nucleotide 一、嘌呤核苷酸的合成代谢（一）从头合成途径： 1．概念： • 通过利用一些简单的前体物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳单位及CO2等，逐步合成嘌呤核苷酸的过程称为从头合成途径(de novo synthesis)。这一途径主要见于肝脏，其次为小肠和胸腺。

2．合成步骤： 可分为三个阶段： ⑴ 次黄嘌呤核苷酸的合成：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)。然后再经过大约10步反应，合成第一个嘌呤核苷酸——次黄苷酸（IMP）。磷酸核糖焦磷酸合成酶 5'-磷酸核糖 PRPP→→→→IMP ATP

5-磷酸核糖 + ATP ① ② 5-磷酸核糖胺（1）IMP的生物合成 5-磷酸核糖焦磷酸甘氨酸 ③ 甲酰THFA ⑤ ④ 甲酰甘氨咪核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸 ⑥ ⑧ ⑦ 5-氨基咪唑-4-琥珀基-甲酰胺核苷酸 5-氨基咪唑核苷酸 5-氨基咪唑-4-羧核苷酸 ⑨ (11) ⑩ 次黄嘌呤核苷酸（IMP） 5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸 5-甲酰氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸

⑵ 腺苷酸及鸟苷酸的合成： • IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后裂解产生AMP；IMP也可在IMP脱氢酶的催化下，以NAD+为受氢体，脱氢氧化为黄苷酸（XMP），后者再在鸟苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMP）。 AMP-S AMP IMP XMP GMP Asp NAD+ Gln

（2）IMP转变为GMP和AMP

⑶ 三磷酸嘌呤核苷的合成：

（二）补救合成途径： 又称再利用合成途径(salvage pathway)。指利用分解代谢产生的自由嘌呤碱合成嘌呤核苷酸的过程。这一途径可在大多数组织细胞中进行。其反应为：腺嘌呤磷酸核糖转移酶 A + PRPP AMP + PPi 次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 I/G+PRPP IMP/GMP+PPi

（三）抗代谢药物对嘌呤核苷酸合成的抑制： • 能够抑制嘌呤核苷酸合成的一些抗代谢药物，通常是属于嘌呤、氨基酸或叶酸的类似物，主要通过对代谢酶的竞争性抑制作用，来干扰或抑制嘌呤核苷酸的合成，因而具有抗肿瘤治疗作用。 • 在临床上应用较多的嘌呤核苷酸类似物主要是6-巯基嘌呤（6-MP）。6-MP的化学结构与次黄嘌呤类似，因而可以抑制IMP转变为AMP或GMP，从而干扰嘌呤核苷酸的合成。

二、嘌呤核苷酸的分解代谢 • 嘌呤核苷酸的分解首先是在核苷酸酶的催化下，脱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碱，最后经氧化生成尿酸(uric acid)，经尿液排出体外。 • 尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。但在鸟类，尿酸则可继续分解产生尿囊素。 • 痛风症患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常，可致血中尿酸水平升高，以尿酸钠晶体沉积于软骨、关节、软组织及肾脏，临床上表现为皮下结节，关节疼痛等。

一、嘌呤的分解

第二节嘧啶核苷酸的代谢Metabolism of pyrimidine nucleotide 一、嘧啶核苷酸的合成代谢（一）从头合成途径： • 从头合成途径（de novo synthesis)是指利用一些简单的前体物逐步合成嘧啶核苷酸的过程。该过程主要在肝脏的胞液中进行。

嘧啶核苷酸的主要合成步骤为： 1．尿苷酸（uridine monophosphate)的合成： • 在氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ的催化下，以Gln，CO2，ATP为原料合成氨基甲酰磷酸。后者在天冬氨酸转氨甲酰酶的催化下，转移一分子天冬氨酸，从而合成氨甲酰天冬氨酸，然后再经脱氢、脱羧、环化等反应，合成第一个嘧啶核苷酸，即UMP。天冬氨酸 Gln+CO2+2ATP 氨基甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸乳清酸 UMP

① Gln + CO2 + ATP 氨甲酰磷酸 尿嘧啶核苷酸合成途径 ② ③

2．胞苷酸的合成：

3．脱氧嘧啶核苷酸的合成：

（二）补救合成途径： • 由分解代谢产生的嘧啶/嘧啶核苷转变为嘧啶核苷酸的过程称为补救合成途径(salvage pathway)。以嘧啶核苷的补救合成途径较重要。

（三）抗代谢药物对嘧啶核苷酸合成的抑制： • 能够抑制嘧啶核苷酸合成的抗代谢药物也是一些嘧啶核苷酸的类似物，通过对酶的竞争性抑制而干扰或抑制嘧啶核苷酸的合成。 • 主要的抗代谢药物是5-氟尿嘧啶（5-FU）。5-FU在体内可转变为F-dUMP，其结构与dUMP相似，可竞争性抑制胸苷酸合成酶的活性，从而抑制胸苷酸的合成。

二、嘧啶核苷酸的分解代谢 • 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，产生的嘧啶碱可在体内进一步分解代谢。不同的嘧啶碱其分解代谢的产物不同，其降解过程主要在肝脏进行。

（一）胞嘧啶和尿嘧啶的降解：

（二）胸腺嘧啶的降解：

二、嘧啶的分解

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