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第 八 章

第 八 章. 核 苷 酸 代 谢. Metabolism of Nucleotides. 核酸的消化与吸收. 胃酸. 胰核酸酶. 胰、肠核苷酸酶. 核苷酶. 核苷酸. 核苷. 磷酸. 碱基. 戊糖. 概 述. 食物核蛋白. 核酸（ RNA 及 DNA ）. 蛋白质. 作为核酸合成的原料 体内能量的利用形式，如 ATP 构成第二信使，参与代谢和生理调节，如 cAMP 组成辅酶，如 NAD ＋ ， FAD 充当载体，活化中间代谢物，如 UDP －葡萄糖. 核苷酸的生物功用. 第一节 嘌呤核苷酸的代谢.

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第 八 章

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Presentation Transcript

  1. 第 八 章 核 苷 酸 代 谢 Metabolism of Nucleotides

  2. 核酸的消化与吸收 胃酸 胰核酸酶 胰、肠核苷酸酶 核苷酶 核苷酸 核苷 磷酸 碱基 戊糖 概 述 食物核蛋白 核酸（RNA及DNA） 蛋白质

  3. 作为核酸合成的原料 体内能量的利用形式，如ATP 构成第二信使，参与代谢和生理调节，如cAMP 组成辅酶，如NAD＋，FAD 充当载体，活化中间代谢物，如UDP－葡萄糖 核苷酸的生物功用

  4. 第一节 嘌呤核苷酸的代谢 Metabolism of Purine Nucleotides

  5. 嘌呤核苷酸的结构 AMP GMP

  6. 一、嘌呤核苷酸的合成代谢 • 从头合成途径 (de novo synthesis pathway) • 补救合成途径 (salvage synthesis pathway)

  7. （一）嘌呤核苷酸的从头合成 • 定义 嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径。 • 合成部位 肝,小肠和胸腺， 脑、骨髓则无法进行

  8. 嘌呤碱合成的元素来源 CO2 甘氨酸 天冬氨酸 甲酰基 （一碳单位） 甲酰基 （一碳单位） 谷氨酰胺 （酰胺基）

  9. 根据嘌呤核苷酸的结构，你能说出嘌呤核苷酸从头合成与糖代谢、氨基酸代谢的关系吗？根据嘌呤核苷酸的结构，你能说出嘌呤核苷酸从头合成与糖代谢、氨基酸代谢的关系吗？ Question

  10. 过程 1. IMP的合成 2. AMP和GMP的生成

  11. AMP ATP PRPP合成酶 谷氨酰胺 酰胺转移酶 谷氨酸 AMP GMP PP-1-R-5-P （磷酸核糖焦磷酸） R-5-P （5-磷酸核糖） H2N-1-R-5´-P （5´-磷酸核糖胺） 谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸 IMP

  12. 2、AMP和GMP的生成 ③IMP脱氢酶 ①腺苷酸代琥珀酸合成酶 ②腺苷酸代琥珀酸裂解酶 ④GMP合成酶 目 录

  13. 激酶 激酶 ATP ADP ATP ADP AMP ADP ATP 激酶 激酶 GMP GDP GTP ATP ADP ATP ADP

  14. 在磷酸核糖分子上逐步合成，耗能较多 消耗较多氨基酸，先合成IMP IMP的合成: 5ATP参与，消耗6~P。 AMP(GMP)的合成:消耗1ATP。 嘌呤核苷酸从头合成特点

  15. _ _ _ + + 腺苷酸代 琥珀酸 AMP ADP R-5-P ATP PRPP合成酶 酰胺转移酶 IMP _ ATP GMP GTP XMP GDP _ _ 腺苷酸代 琥珀酸 AMP ADP ATP + IMP + GMP GDP GTP XMP ATP _ • 从头合成的调节 调节方式：反馈调节和交叉调节 PRPP PRA GTP 目 录

  16. （二）嘌呤核苷酸的补救合成途径 • 定义 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。

  17. 参与补救合成的酶 腺嘌呤磷酸核糖转移酶 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) 腺苷激酶(adenosine kinase)

  18. APRT 腺嘌呤 +PRPP AMP + PPi HGPRT 次黄嘌呤 + PRPP IMP + PPi HGPRT 鸟嘌呤 +PRPP GMP + PPi 腺苷激酶 腺嘌呤核苷 AMP ATP ADP • 合成过程

  19. 补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。 体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。 补救合成的生理意义 缺乏HGPRT----自毁容貌综合征(Lesch-Nyhan Syndrome) L-N S

  20. 自毁容貌综合症机理

  21. HGPRT（次黄嘌呤－鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶）缺陷的男性儿童表现为一种自毁容貌综合症，为X连锁隐形遗传缺陷（缺乏HGPRT) ，常见于男性。表现为尿酸增高及神经异常，如行为对立，侵略性强，自咬手指、脚趾、嘴唇等，智力低下。 其尿酸增高较易解释，由于HGPRT缺乏，使得分解产生的PRPP不能被利用而堆积，PRPP促进嘌呤的从头合成，从而使嘌呤分解产物－尿酸增高。而神经系统症状的机制尚不清楚。 Lesch-Nyhan Syndrome（自毁容貌综合症）

  22. （三）嘌呤核苷酸的相互转变 AMP NADPH+H+ GMP NH3 NH3 腺苷酸脱氨酶 鸟苷酸还原酶 NADP+ 腺苷酸代 琥珀酸 IMP XMP

  23. （四） 脱氧核糖核苷酸的生成 在核苷二磷酸水平上进行 （N代表A、G、U、C等碱基） 激酶 dNDP+ATP dNTP+ ADP

  24. （五） 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、氨基酸或叶酸等的类似物。

  25. 6-巯基嘌呤的结构 6-巯基嘌呤 (6-MP) 次黄嘌呤 (H)

  26. 氮杂丝氨酸 MTX 6-MP PRPP 甘氨酰胺 核苷酸 （GAR） 甲酰甘氨酰 胺核苷酸 （FGAR） 甲酰甘氨 脒核苷酸 （FGAM） PRA = = = 谷氨酰胺 （Gln） 氮杂丝氨酸 MTX 6-MP 5-甲酰胺基咪唑- 4-甲酰胺核苷酸 （FAICAR） PRPP PPi 5-氨基异咪唑- 4-甲酰胺核苷酸 （AICAR） 次黄嘌呤 （H） IMP = = = 氮杂丝氨酸 6-MP = AMP PPi PRPP 6-MP 6-MP PPi 鸟嘌呤(G) GMP = = PRPP 6-MP 腺嘌呤（A） 目 录

  27. 二、嘌呤核苷酸的分解代谢 核苷酸酶 核苷酸 核苷 Pi 核苷磷酸化酶 1-磷酸核糖 碱基

  28. H （次黄嘌呤） 黄嘌呤氧化酶 AMP X （黄嘌呤） GMP G 黄嘌呤氧化酶 嘌呤碱的最终 代谢产物

  29. 嘌呤碱分解代谢产生过多的尿酸，由于其溶解性很差，易形成尿酸钠结晶，沉积于男性的关节部位引起疼痛或灼痛――痛风和肾结石。 痛风(Gout)

  30. 痛风的尿酸钠晶体

  31. 痛风症的治疗机制 鸟嘌呤 黄嘌呤氧化酶 黄嘌呤 尿酸 黄嘌呤氧化酶 次黄嘌呤 别嘌呤醇

  32. 第二节嘧啶核苷酸的代谢 Metabolism of Pyrimidine Nucleotides

  33. 嘧啶核苷酸的结构

  34. 一、嘧啶核苷酸的合成代谢 • 从头合成途径 • 补救合成途径

  35. （一）嘧啶核苷酸的从头合成 • 定义 嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。 • 合成部位 主要是肝细胞胞液

  36. 氨基甲 酰磷酸 天冬氨酸 • 嘧啶合成的元素来源

  37. 谷氨酰胺 +HCO3- 2ATP 氨基甲酰磷酸合成酶II 2ADP+Pi 谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸 • 合成过程 1. 尿嘧啶核苷酸的合成

  38. 为什么要注意比较CPS I和CPS II ? Question • 线粒体中存在CPS-I，以氨为氮源，参与尿素合成，其活性可作为肝细胞分化程度的指标之一； • 胞液中存在CPS-II，以谷氨酰胺的酰胺基为氮源，参与嘧啶核苷酸的从头合成，其活性可作为细胞增殖程度的指标之一。

  39. 尿苷酸激酶 二磷酸核苷激酶 UDP ATP ADP ATP ADP CTP合成酶 UTP 谷氨酰胺 ATP 谷氨酸 ADP+Pi 2. 胞嘧啶核苷酸的合成 UTP

  40. CTP synthase UMPK NDK ATP ADP Gln ATP ATP ADP Glu ADP dUDP dCMP dTMP dUMP TMP synthase 3. Synthesis of dTMP or TMP UDP UTP

  41. - - - - 从头合成的调节 ATP + CO2+ 谷氨酰胺 氨基甲酰磷酸 天冬氨酸 氨基甲酸天冬氨酸 嘌呤核苷酸 PRPP ATP + 5-磷酸核糖 UMP 嘧啶核苷酸 UTP CTP

  42. 尿苷激酶 尿嘧啶核苷 + ATP UMP +ADP 胸苷激酶 胸腺嘧啶核苷 + ATP TMP +ADP （二） 嘧啶核苷酸的补救合成 嘧啶磷酸核糖转移酶 嘧啶 +PRPP 磷酸嘧啶核苷 + PPi

  43. （三）嘧啶核苷酸的抗代谢物 • 嘧啶类似物 胸腺嘧啶(T) 5-氟尿嘧啶(5-FU)

  44. 某些改变了核糖结构的核苷类似物

  45. UMP UTP CTP CDP dCDP UDP dUDP dUMP dTMP 氮杂丝氨酸 阿糖胞苷 氨甲碟呤 氮杂丝氨酸

  46. 二、嘧啶核苷酸的分解代谢 核苷酸酶 嘧啶核苷酸 核苷 PPi 核苷磷酸化酶 1-磷酸核糖 嘧啶碱

  47. 胞嘧啶 胸腺嘧啶 NH3 尿嘧啶 β-脲基异丁酸 二氢尿嘧啶 H2O H2O CO2 + NH3 β-氨基异丁酸 β-丙氨酸 肝 丙二酸单酰CoA 甲基丙二酸单酰CoA 尿素 乙酰CoA 琥珀酰CoA TAC 糖异生 TAC

  48. 1、说明嘌呤核苷酸合成所需的原料与AA及糖的关系1、说明嘌呤核苷酸合成所需的原料与AA及糖的关系 Questions 2、嘌呤核苷酸从头合成的特点是什么？ 3、说明嘧啶核苷酸从头合成的原料及其特点 4、体内的脱氧核苷酸是怎么合成的？ 5、嘌呤核苷酸及嘧啶核苷酸分解的特点各是什么？临床上痛风与核苷酸代谢有何关系？如何治疗及预防？

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