核苷酸代謝 PPT課件.ppt

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1、目 錄 核 酸 (DNA和 RNA)核 苷 酸核 苷 和 脫 氧 核 苷磷 酸 戊 糖 堿 基嘌 呤 嘧 啶核 糖 脫 氧 核 糖n 核 酸 組 成 (回 顧 ) 目 錄 堿 基 (base)是 含 氮 的 雜 環(huán) 化 合 物 。堿 基 嘌 呤嘧 啶 腺 嘌 呤鳥 嘌 呤尿 嘧 啶胸 腺 嘧 啶胞 嘧 啶 存 在 于 DNA和 RNA中僅 存 在 于 RNA中僅 存 在 于 DNA中n 堿 基 (回 顧 ) 目 錄 N NH1 32456 嘧 啶 (pyrimidine， Py)胞 嘧 啶 (cytosine, C) N NH NH2 O 尿 嘧 啶 (uracil, U)NH NHO O胸

2、腺 嘧 啶 (thymine, T) NH NH O O CH3 目 錄 嘌 呤 (purine， Pu) N N NH N 1 2345 678 9 N N NH N NH2腺 嘌 呤 (adenine, A) N NH NH N NH2 O鳥 嘌 呤 (guanine, G) 目 錄 n 戊 糖（ 構(gòu) 成 RNA） 12345 OHOCH2OH OH OH核 糖 (ribose) （ 構(gòu) 成 DNA） OHOCH2OH OH脫 氧 核 糖 (deoxyribose) 目 錄 嘌 呤 N-9或 嘧 啶 N-1與 核 糖 C-1通 過 -N-糖 苷鍵 相 連 形 成 核 苷 (ribonucl

3、eoside)。n 核 苷 N N NN9N H 2O O HOH HH HCH 2OHH 12 糖 苷 鍵 目 錄 核 苷 酸 是 核 酸 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 單 位 。 人 體 內(nèi) 的 核 苷 酸 主 要 由 機 體 細(xì) 胞 自 身 合 成 。因 此 ， 與 氨 基 酸 不 同 ， 核 苷 酸 不 屬 于 營 養(yǎng) 必需 物 質(zhì) 。 食 物 中 不 缺 乏 核 酸 ， 食 物 核 酸 不 能 直 接 利 用概 述 目 錄 核 苷 酸 的 分 布廣 泛 以 5-核 苷 酸 形 式 存 在 ,5-ATP含 量 最 高細(xì) 胞 中 RNA濃 度 遠(yuǎn) 大 于 DNA細(xì) 胞 分 裂 周 期 中 ,細(xì) 胞

4、 內(nèi) DNA含 量 波 動 大 , RNA濃 度 相 對 穩(wěn) 定不 同 類 型 細(xì) 胞 中 各 種 核 苷 酸 含 量 有 差 異 ,同 一 種細(xì) 胞 ， 核 苷 酸 總 量 變 化 不 大 目 錄 n 核 酸 的 消 化 與 吸 收食 物 核 蛋 白蛋 白 質(zhì) 核 酸 (RNA及 DNA)胃 酸 核 苷 酸胰 核 酸 酶核 苷 磷 酸胰 、 腸 核 苷 酸 酶堿 基 戊 糖核 苷 酶排 出 ， 很少 利 用 RNA酶DNA酶(水 解 或 磷 酸 解 ) （ 或 磷 酸 戊 糖 ） 目 錄 n 核 苷 酸 的 生 物 功 用作 為 核 酸 合 成 的 原 料體 內(nèi) 能 量 的 利 用 形 式參

5、 與 代 謝 和 生 理 調(diào) 節(jié)組 成 輔 酶活 化 中 間 代 謝 物 AMP尼 克 酰 胺 腺 嘌 呤 二 核 苷 酸(NAD +) 目 錄 核 苷 酸 的 代 謝 動 態(tài) 核 苷 酸食 物 核 酸生 物 合 成組 織 核 酸 NTP組 織 核 酸某 些 輔 酶 活 性 中 間 物 質(zhì) cAMP與 cGMP 目 錄 第 一 節(jié) 嘌 呤 核 苷 酸 的 合 成 與 分 解 代 謝 Metabolism of Purine Nucleotides 目 錄 n 嘌 呤 核 苷 酸 的 結(jié) 構(gòu) GMPAMP 目 錄 一 、 嘌 呤 核 苷 酸 的 合 成 存 在 從 頭 合 成 和補 救 合 成

6、兩 種 途 徑 利 用 體 內(nèi) 游 離 的 嘌 呤 或 嘌 呤 核 苷 ， 經(jīng) 過 簡單 的 反 應(yīng) 過 程 ， 合 成 嘌 呤 核 苷 酸 。n 從 頭 合 成 途 徑 (de novo synthesis)n 補 救 合 成 途 徑 (salvage pathway)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 嘌 呤 核 苷 酸 。 目 錄 肝 是 體 內(nèi) 從 頭 合 成 嘌 呤 核 苷 酸 的 主 要 器 官 ，其 次 是 小 腸 和 胸 腺 ， 而 腦 、 骨 髓 則 無 法 進(jìn)

7、 行 此合 成 途 徑 。（ 一 ） 嘌 呤 核 苷 酸 的 從 頭 合 成n 哺 乳 動 物 合 成 部 位1、 從 頭 合 成 途 徑 除 某 些 細(xì) 菌 外 ， 幾 乎 所 有 生 物 體都 能 合 成 嘌 呤 堿 。 目 錄 n 嘌 呤 堿 合 成 的 元 素 來 源CO2天 冬 氨 酸甲 酰 基（ 一 碳 單 位 ） 甘 氨 酸 甲 酰 基（ 一 碳 單 位 ）谷 氨 酰 胺（ 酰 胺 基 ） 目 錄 n 合 成 過 程 IMP的 合 成 AMP和 GMP的 生 成 目 錄 R-5-P（ 5-磷 酸 核 糖 ）ATPAMPPRPP合 成 酶PP-1-R-5-P（ 磷 酸 核 糖 焦

8、磷 酸 ） 在 谷 氨 酰 胺 、 甘 氨 酸 、一 碳 單 位 、 二 氧 化 碳 及天 冬 氨 酸 的 逐 步 參 與 下IMP AMP GMPH2N-1-R-5-P（ 5-磷 酸 核 糖 胺 ）谷 氨 酰 胺谷 氨 酸酰 胺 轉(zhuǎn) 移 酶 目 錄 1. 從 頭 合 成 途 徑特 點 IMP的 合 成 （ 次 黃 嘌 呤 ） AMP和 GMP的 生 成 在 磷 酸 核 糖 分 子上 逐 步 合 成 嘌 呤環(huán) 目 錄 AMP ADP ATPADPATP激 酶 ADPATP激 酶GMP GDP GTPADPATP激 酶 ADPATP激 酶 目 錄 在 磷 酸 核 糖 分 子 上 逐 步 合 成

9、的 ， R-5-P來 自 葡 萄糖 代 謝 ， G對 核 酸 合 成 非 常 重 要 。 合 成 消 耗 大 量 能 量 ： IMP的 合 成 需 5個 ATP， 6個高 能 磷 酸 鍵 。 AMP 或 GMP的 合 成 又 需 1個 ATP。 合 成 需 要 大 量 氨 基 酸 做 原 料n 嘌 呤 核 苷 酸 從 頭 合 成 特 點 目 錄 2、 從 頭 合 成 的 調(diào) 節(jié)R-5-PATP PRPP合 成 酶 PRPP酰 胺 轉(zhuǎn) 移 酶 PRA IMP 腺 苷 酸 代琥 珀 酸 AMP ADP ATPXMP GMP GDP GTP+ _ _ _ _ IMP 腺 苷 酸 代琥 珀 酸XMP

10、AMP ADP ATPGMP GDP GTPATPGTP _ _+ +調(diào) 節(jié) 方 式 ： 反 饋 調(diào) 節(jié) 和 交 叉 調(diào) 節(jié) 目 錄 (二 )嘌 呤 核 苷 酸 的 補 救 合 成 有 兩 種 方 式腺 嘌 呤 磷 酸 核 糖 轉(zhuǎn) 移 酶(adenine phosphoribosyl transferase, APRT)次 黃 嘌 呤 -鳥 嘌 呤 磷 酸 核 糖 轉(zhuǎn) 移 酶 (hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT)腺 苷 激 酶 (adenosine kinase)n 參 與 補 救 合 成 的 酶 目 錄 腺 嘌 呤

11、 + PRPP AMP + PPiAPRT次 黃 嘌 呤 + PRPP IMP + PPiHGPRT鳥 嘌 呤 + PRPP HGPRT GMP + PPin 合 成 過 程腺 嘌 呤 核 苷 腺 苷 激 酶ATP ADP AMP 目 錄 n 補 救 合 成 的 生 理 意 義 補 救 合 成 節(jié) 省 從 頭 合 成 時 的 能 量 和 一 些氨 基 酸 的 消 耗 。 體 內(nèi) 某 些 組 織 器 官 ， 如 腦 、 骨 髓 等 只 能進(jìn) 行 補 救 合 成 。 目 錄 臨 床 聯(lián) 系Lesch-Nyhan 萊 -尼 綜 合 征 ,自 毀 容 貌 綜 合 征HGPRT基 因 缺 陷-罕 見 的

12、 性 染 色 體 X連 鎖 遺 傳 病疾 病 生 化 本 質(zhì) : 嘌 呤 分 解 過 多 ， 明 顯 的 高 尿 酸 血 癥 ， 痛 風(fēng) 伴 為 ， 有 自 毀 容 貌 。大 腦 癱 瘓 、 智 力 減 退 、 舞 蹈 手 足 綜 合 征 , 身 體和 精 神 發(fā) 育 遲 緩 , 有 咬 指 咬 唇 的 強 迫 性 自 殘 行 目 錄 自 毀 容 貌 綜 合 征 目 錄 （ 三 ） 嘌 呤 核 苷 酸 的 相 互 轉(zhuǎn) 變IMPAMP腺 苷 酸 代琥 珀 酸 XMPGMPNH3腺 苷 酸 脫 氨 酶 鳥 苷 酸 還 原 酶NADPH+H+ NADP+ NH3 目 錄 （ 四 ） 脫 氧 核 糖

13、核 苷 酸 的 生 成在 核 苷 二 磷 酸 水 平 上 進(jìn) 行（ N代 表 A、 G、 U、 C等 堿 基 ） 目 錄dNDP + ATP 激 酶 dNTP + ADP 二 磷 酸 脫 氧 核 苷NDP dNDP二 磷 酸 核 糖 核 苷NADP+ NADPH + H+核 糖 核 苷 酸 還 原 酶 ， Mg2+還 原 型 硫 氧 化還 原 蛋 白 -(SH)2 氧 化 型 硫 氧化 還 原 蛋 白 SS硫 氧 化 還 原 蛋 白 還 原 酶(FAD) 目 錄 （ 五 ） 嘌 呤 核 苷 酸 的 抗 代 謝 物嘌 呤 核 苷 酸 的 抗 代 謝 物 是 一 些 嘌 呤 、 氨 基 酸或 葉

14、酸 等 的 類 似 物 。嘌 呤 類 似 物 氨 基 酸 類 似 物 葉 酸 類 似 物6-巰 基 嘌 呤6-巰 基 鳥 嘌 呤8-氮 雜 鳥 嘌 呤 等 氮 雜 絲 氨 酸 等 氨 蝶 呤氨 甲 蝶 呤 等Pu AA Folic acid 目 錄 甲 酰 甘 氨 酰胺 核 苷 酸（ FGAR）PRPP谷 氨 酰 胺（ Gln） = PRA 甘 氨 酰 胺核 苷 酸（ GAR） = = 甲 酰 甘 氨脒 核 苷 酸（ FGAM）5-氨 基 異 咪 唑 -4-甲 酰 胺 核 苷 酸（ AICAR）=5-甲 酰 胺 基 咪 唑 -4-甲 酰 胺 核 苷 酸（ FAICAR）IMP次 黃 嘌 呤（

15、H） PRPP PPi=AMP =PRPPPPi= 腺 嘌 呤 （ A） GMP= = PRPPPPi 鳥 嘌 呤 (G) 6-MP6-MP 6-MP6-MP6-MP 6-MP氮 雜 絲 氨 酸 氮 雜 絲 氨 酸氮 雜 絲 氨 酸MTX MTX 目 錄 目 錄 AMPGMP 鳥 嘌 呤次 黃 嘌 呤 鳥 嘌 呤 酶 黃 嘌 呤黃 嘌 呤 氧 化 酶 黃 嘌 呤 氧 化 酶痛 風(fēng) 癥別 嘌 呤 醇 次 黃 嘌 呤1.競 爭 性 抑 制 黃 嘌 呤 氧 化 酶 ， 尿 酸 生 成 2. 消 耗 PRPP反 饋 抑 制 從 頭 合 成 嘌 呤 核 苷 酸 uric acid二 、 嘌 呤 核 苷

16、酸 的 分 解 代 謝 目 錄 正 常 人 血 漿 尿 酸 含 量 ： 0.12 0.36mmol/L 男 : 0.27mmol/L, 女 :0.21mmol/L 以 尿 酸 及 其 鈉 鹽 形 式 存 在 , 均 難 溶 于 水 0.48mmol/L(8mg%), 析 出 結(jié) 晶 , 沉 積 在 關(guān) 節(jié) 和 軟 骨 等 處 痛 風(fēng) 癥 進(jìn) 食 高 嘌 呤 膳 食 時 體 內(nèi) 核 酸 大 量 分 解 (白血 病 ,惡 性 腫 瘤 ） 腎 臟 疾 病 尿 酸 排 泄 障 礙 血 中 尿 酸 臨 床 上 用 別 嘌 呤 醇 治 療 目 錄 血 尿 酸 8 mg/dl結(jié) 晶 沉 積 組 織痛 風(fēng) （

17、 gout） 目 錄 尿酸結(jié)晶 痛 風(fēng) 結(jié) 節(jié) 目 錄 第 二 節(jié)嘧 啶 核 苷 酸 的 合 成 與 分 解 代 謝Metabolism of Pyrimidine Nucleotides 目 錄 n 嘧 啶 核 苷 酸 的 結(jié) 構(gòu) 目 錄 一 、 嘧 啶 核 苷 酸 的 合 成 同 樣 有 從 頭 合 成與 補 救 合 成 兩 條 途 徑(一 )嘧 啶 核 苷 酸 的 從 頭 合 成 比 嘌 呤 核 苷 酸 簡 單n 合 成 部 位主 要 是 肝 細(xì) 胞 胞 液n 合 成 原 料谷 氨 酰 胺 、 CO 2和 天 冬 氨 酸 目 錄 n 嘧 啶 合 成 的 元 素 來 源氨 基 甲酰 磷 酸

18、 天 冬 氨 酸 目 錄 n 合 成 過 程 尿 嘧 啶 核 苷 酸 的 合 成谷 氨 酰 胺 + HCO3-氨 基 甲 酰 磷酸 合 成 酶 II 2ATP2ADP+Pi谷 氨 酸 + 氨 基 甲 酰 磷 酸 目 錄 CPS-I CPS-II肝 細(xì) 胞 線 粒 體 中氨N-乙 酰 谷 氨 酸 胞 液 （ 所 有 細(xì) 胞 ）谷 氨 酰 胺無分 布氮 源變 構(gòu) 激 活 劑功 能 尿 素 合 成 嘧 啶 合 成肝 細(xì) 胞 線 粒 體 中氨乙 酰 谷 氨 酸 胞 液 （ 所 有 細(xì) 胞 ）谷 氨 酰 胺無分 布氮 源變 構(gòu) 激 活 劑功 能 尿 素 合 成 嘧 啶 合 成氨 基 甲 酰 磷 酸 合

19、成 酶 I、 II 的 區(qū) 別 目 錄 UMP的 合 成 CTP的 合 成 目 錄 胞 嘧 啶 核 苷 酸 的 合 成ATP ADP尿 苷 酸 激 酶 UDP 二 磷 酸 核 苷 激 酶ATP ADPUTP CTP合 成 酶谷 氨 酰 胺 ATP 谷 氨 酸ADP+Pi 是 在 三 磷 酸 水 平 上 進(jìn) 行 的 。 目 錄 dTMP或 TMP的 生 成 TMP合 酶N 5, N10-甲 烯 FH4 FH2FH2還 原 酶FH4NADP+ NADPH+H+dUMP 脫 氧 胸 苷 一 磷 酸dTMPUDP 脫 氧 核 苷 酸 還 原 酶 dUDPCTP CDP dCDP dCMP是 在 一 磷

20、 酸 水 平 上 進(jìn) 行 的 目 錄 n 從 頭 合 成 的 調(diào) 節(jié) -ATP + CO2+ 谷 氨 酰 胺氨 基 甲 酰 磷 酸UMP氨 基 甲 酸 天 冬 氨 酸UTP CTP天 冬 氨 酸 嘌 呤 核 苷 酸ATP + 5-磷 酸 核 糖嘧 啶 核 苷 酸PRPP - 目 錄 核苷酸的從頭合成概況 Gly AspCO2 + Gln氨 基 甲 酰 磷 酸乳 清 酸UMP dTMPUTP CTP5-磷 酸 核 糖PRPPGTP ATPAMPGMP IMPGlnGln一 碳 單 位一 碳 單 位 CO2Asp 目 錄 嘌 啶 核 苷 酸 與 嘧 啶 核 苷 酸 從 頭 合 成 的 比 較相同點

21、 1. 合 成 原 料 基 本 相 同嘌 啶 核 苷 酸 嘧 啶 核 苷 酸2. 合 成 部 位 對 高 等 動 物 來 說 ,主 要 在 肝 臟 3. 都 是 先 合 成 一 個 與 之 有 關(guān) 的 核 苷 酸 ,然 后 在 此 基 礎(chǔ) 上 進(jìn) 一 步 合 成 核 苷 酸不同點 1. 在 5-P -R基 礎(chǔ) 上 合 成 嘌 呤 環(huán)2. 最 先 合 成 的 核 苷 酸 是 IMP3. 在 IMP基 礎(chǔ) 上 完 成 AMP和GMP的 合 成 1. 先 合 成 嘧 啶 環(huán) 再 與 5-P-R結(jié)合2. 先 合 成 UMP3. 以 UMP為 基 礎(chǔ) , 完 成 CTP, dTMP的 合 成 目 錄 （

22、 二 ） 嘧 啶 核 苷 酸 的 補 救 合 成嘧 啶 + PRPP 磷 酸 嘧 啶 核 苷 + PPi嘧 啶 磷 酸 核 糖 轉(zhuǎn) 移 酶尿 嘧 啶 核 苷 + ATP 尿 苷 激 酶 UMP +ADP胸 腺 嘧 啶 核 苷 + ATP 胸 苷 激 酶 TMP +ADP 目 錄 （ 三 ） 嘧 啶 核 苷 酸 的 抗 代 謝 物n 嘧 啶 類 似 物胸 腺 嘧 啶 (T) 5-氟 尿 嘧 啶 (5-FU) 目 錄 n 某 些 改 變 了 核 糖 結(jié) 構(gòu) 的 核 苷 類 似 物 目 錄 1. Py類 似 物 UMPUDPUTPCTPGlndUDPdUMP一 碳 單 位dTMP dCDP5FUFd

23、UMP TMP合 酶 氮 雜絲 氨 酸氨 甲 喋 呤 CDP阿 糖 胞 苷（ 5FU）2. AA,葉 酸 類 似 物3. 核 苷 類 似 物（ 阿 糖 胞 苷 ） 目 錄 二 、 嘧 啶 核 苷 酸 的 分 解 代 謝嘧 啶 堿1-磷 酸 核 糖嘧 啶 核 苷 酸 核 苷 核 苷 酸 酶PPi 核 苷 磷 酸 化 酶 目 錄 胞 嘧 啶 NH3尿 嘧 啶二 氫 尿 嘧 啶 H2O CO2 + NH3-丙 氨 酸 胸 腺 嘧 啶-脲 基 異 丁 酸-氨 基 異 丁 酸H2O丙 二 酸 單 酰 CoA乙 酰 CoATAC 肝尿 素 甲 基 丙 二 酸 單 酰 CoA琥 珀 酰 CoATAC 糖 異 生