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第 八 章

第 八 章. 核 苷 酸 代 谢. Metabolism of Nucleotides. The biochemistry and molecular biology department of CMU. 食物核蛋白. 胃酸. 核酸的消化与吸收. 蛋白质. 核酸 (RNA 及 DNA). 胰核酸酶. 核苷酸. 胰、肠核苷酸酶. 核苷. 磷酸. 核苷酶. 碱基. 戊糖. 核苷酸的生物学功用. 作为核酸合成的原料 体内能量的利用形式 参与代谢和生理调节 组成辅酶 活化中间代谢物. 核苷酸的合成代谢.

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第 八 章

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  1. 第 八 章 核 苷 酸 代 谢 Metabolism of Nucleotides The biochemistry and molecular biology department of CMU

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

  3. 核苷酸的生物学功用 • 作为核酸合成的原料 • 体内能量的利用形式 • 参与代谢和生理调节 • 组成辅酶 • 活化中间代谢物

  4. 核苷酸的合成代谢 • 从头合成途径(de novo synthesis pathway) 　　　是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成核苷酸的途径。 • 补救合成途径(salvage synthesis pathway) 　　　利用体内游离的碱基或核苷，经过简单的反应过程，合成核苷酸的途径。

  5. 核苷酸的从头合成概况 5-磷酸核糖 CO2 + Gln PRPP Gln Gly 氨基甲酰磷酸 一碳单位 Gln Asp CO2 乳清酸 Asp 一碳单位 dTMP UMP IMP GMP AMP CTP UTP ATP GTP

  6. 第一节嘌呤核苷酸代谢 Metabolism of Purine Nucleotides

  7. 一、嘌呤核苷酸的合成代谢 （一）嘌呤核苷酸的从头合成 • 合成部位 肝、小肠和胸腺的胞液。

  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. 1. 从头合成途径 (1) IMP的合成

  10. N10-CHOFH4 N10-CHOFH4

  11. (2) AMP和GMP的生成

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

  13. 嘌呤核苷酸从头合成特点 • 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。 • 先合成 IMP，再转变成 AMP或GMP。 • PRPP是5-磷酸核糖的活性供体。

  14. 2. 从头合成的调节 调节方式：反馈调节和交叉调节

  15. 调节的意义 • 既满足需要，又不致于浪费。 • 维持ATP与GTP浓度的平衡。

  16. （二）嘌呤核苷酸的补救合成 • 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)

  17. 补救合成过程

  18. 补救合成的生理意义 • 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。

  19. （三）嘌呤核苷酸的相互转变 NADPH+H+ AMP 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

  20. （四） 脱氧核糖核苷酸的生成 • 体内脱氧核糖核苷酸是通过相应的核糖核苷酸还原生成的。 • 这种还原反应是由核糖核苷酸还原酶催化，在二磷酸核苷（NDP）水平上进行的。

  21. 脱氧核糖核苷酸的生成过程

  22. 核糖核苷酸还原酶的调节

  23. （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。 • 主要以竞争性抑制干扰或阻断嘌呤核苷酸的合成代谢，从而进一步阻止核酸以及蛋白质的生物合成。

  24. 嘌呤类似物：主要有6-巯基嘌呤 • (6-Mercaptopurine，6-MP) 6-巯基嘌呤 (6-MP) 次黄嘌呤 (H)

  25. - - - - - 从头合成途径 • 6-MP 核苷酸是 IMP的类似物 PRPP酰胺转移酶 IMP 6-MP 6-MP核苷酸 AMP 和 GMP HGPRT 补救合成途径

  26. 氨基酸类似物： • 氮杂丝氨酸 (AS) 是 Gln的类似物.

  27. 叶酸类似物： • 氨蝶呤(AP)和甲氨蝶呤 (MTX)

  28. 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）

  29. 二、嘌呤核苷酸的分解代谢

  30. 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

  31. 痛风症的治疗机制 别嘌呤醇 次黄嘌呤 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. （一）嘧啶核苷酸的从头合成 一、嘧啶核苷酸的合成代谢 • 合成部位 主要是肝细胞胞液 • 特点 先合成嘧啶环，再与磷酸核糖相连。 先合成UMP，再转变成dTMP和CTP。

  34. 嘧啶合成的元素来源 氨基甲酰磷酸

  35. 1. 从头合成途径 （1）尿嘧啶核苷酸的合成

  36. 氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ和 Ⅱ的区别

  37. （2）CTP的合成 是在三磷酸水平上进行的。

  38. （3）dTMP或TMP的生成 是在一磷酸水平上进行的。

  39. 2.从头合成的调节

  40. （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 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

  41. （三）嘧啶核苷酸的抗代谢物 • 嘧啶类似物 5-氟尿嘧啶(5-FU) 是胸腺嘧啶的类似物。 5-氟尿嘧啶 胸腺嘧啶

  42. dTMP dUMP 5-FdUMP 5-FU 5-FUTP 合成RNA 破坏 RNA的结构

  43. 氨基酸类似物 如氮杂丝氨酸抑制 CTP的合成。 如甲氨喋呤抑制 dTMP的合成。 • 叶酸类似物

  44. 核苷类似物 阿糖胞苷 胞嘧啶

  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

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