第十章核苷酸代谢

第十章核苷酸代谢一、填空题：1、人及猿类体内嘌呤代谢最终产物为。

2、别嘌呤醇对有强烈的抑制作用。

3、胸腺嘧啶分解的最终产物有、和。

4、参与嘌呤环合成的氨基酸有、和等。

5、痛风是因为体内产生过多造成的，使用作为黄嘌呤氧化酶的自杀性底物可以治疗痛风。

6、核苷酸的合成包括和两条途径。

7、脱氧核苷酸是由还原而来。

8、嘌呤核苷酸从头合成途径首先形成核苷酸，嘧啶核苷酸生物合成形成核苷酸，脱羧后生成核苷酸。

9、dTMP是由经修饰作用生成的。

10、不同生物分解嘌呤碱的终产物不同，人类和灵长类动物嘌呤代谢一般止于，灵长类以外的一些哺乳动物可生成；大多数鱼类生成，一些海洋无脊椎动物可生成。

二、选择题(只有一个最佳答案)：1、嘧啶核苷酸的第几位碳原子是来自于CO2的碳( )①2 ②4 ③5 ④62、dTMP的直接前体是（）①dCMP ②dAMP ③dUMP ④dGMP3、嘌呤核苷酸的嘌呤核上第1位N原子来自（）①Gln ②Gly ③Asp ④甲酸4、嘌呤环中第4位和第5位碳原子来自下列哪种化合物？（）①甘氨酸②天冬氨酸③丙氨酸④谷氨酸三、是非题（在题后括号内打√或×）：1．嘌呤核苷酸的生物合成是先形成嘌呤环，再与糖环结合。

（）2、CMP是在UMP基础上经谷氨酰胺脱氨消耗ATP形成的。

（）3、脱氧核苷酸是在二磷酸核苷酸的基础上还原生成的。

（）4、限制性核酸内切酶是能识别几个特定核甘酸顺序的DNA水解酶。

（）5．胞嘧啶、尿嘧啶降解可以产生β-丙氨酸。

（）6、嘌呤核苷酸的从头合成是先闭环，再形成N-糖苷键。

（）7、L-氨基酸氧化酶是参与氨基酸脱氨基作用的主要酶。

（）四、问答题：1、核苷酸及其衍生物在代谢中有什么重要性?2、说明嘌呤与嘧啶的降解有何区别?五、名词解释：限制性内切酶粘性末端参考答案：第十章核酸的酶促降解和核苷酸代谢一、填空题1、人及猿类体内嘌呤代谢最终产物为尿酸。

2、别嘌呤醇对黄嘌呤氧化酶有强烈的抑制作用。

第十章核苷酸代谢1. 核苷酸的分解代谢1)核酸的降解：核酸+H2O+核酸酶→单核苷酸+核苷酸酶→核苷+PPi+核苷酶→戊糖+碱基（嘌呤/嘧啶） +核苷酸酸化酶→戊糖-1-磷酸+碱基※核苷水解酶不对脱氧核糖核苷生效。

2)限制性内切酶：3)嘌呤核苷酸的降解：代谢中间产物——黄嘌呤，终产物尿酸（彻底分解为CO2和NH3）。

嘌呤核苷酸→嘌呤核苷→①腺嘌呤（脱氨→次黄嘌呤+黄嘌呤氧化酶→黄嘌呤）②鸟嘌呤（脱氨→黄嘌呤）黄嘌呤+黄嘌呤氧化酶→尿酸肌肉中的嘌呤核苷酸循环生成氨；AMP+AMP脱氨酶→IMP，肌肉中的IMP→AMP，这一过程为嘌呤核苷酸循环。

4)嘧啶核苷酸的降解：分解成磷酸、核糖和嘧啶碱。

①胞嘧啶+胞嘧啶脱氢酶→尿嘧啶+二氢尿嘧啶脱氢酶（开环）→β-脲基丙酸→β-丙氨酸（脱氨参与有机代谢）+NH3+CO2+H2O②胸腺嘧啶+二氢尿嘧啶脱氢酶→二氢胸腺嘧啶+二氢嘧啶酶→β-脲基异丁酸→β-氨基异丁酸（监测放化疗程度）+NH3+CO2+H2O5)尿酸过高与痛风：尿酸在体内过量积累会导致痛风症，别嘌呤醇可治疗痛风，因与次黄嘌呤相似，可抑制黄嘌呤氧化酶从而抑制尿酸生成。

尿酸中体内彻底分解形成CO2和氨。

2. 核苷酸的合成代谢：分布广、功能强；从头合成：利用核糖磷酸、氨基酸CO2和NH3等简单的前提分子，经过酶促反应合成核苷酸。

补救合成：简单、省能，无需从头合成碱基；利用体内现有的核苷和碱基再循环。

嘌呤核苷酸合成前体：次黄嘌呤核苷酸（IMP/肌苷酸）+5-磷酸核糖（起始物）↓活化形式1)嘌呤核糖核苷酸的从头合成途径：主要调节方式——反馈调节；ATP+5-磷酸核糖+5-磷酸核糖焦磷酸合成酶（PRPP合成酶）→5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）腺嘌呤核苷酸AMP鸟嘌呤核苷酸GMPIMP+Asp+腺苷酸琥珀酸合成酶→腺苷酸琥珀酸+腺苷酸琥珀酸裂合酶→延胡索酸+AMPIMP+IMP脱氢酶→黄嘌呤核苷酸+鸟嘌呤核苷酸合成酶→GMP补救合成途径：脑、骨髓组织缺乏从头合成所需要的酶，依靠嘌呤碱或嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸。

第十章核苷酸的代谢兰州科技职业学院课程名称：生物化学授课教师：李妮 No: _11___第十章核苷酸代谢引言核苷酸是组成核酸的基本结构单位，是生物遗传信息的物质基础，它在体内分布广泛，机体内的核苷酸主要以5′-核苷酸的形式存在。

食物核酸的消化第一节核苷酸的合成代谢核苷酸的合成途径●从头合成途径(de novo synthesis pathway)※意义：机体大多数组织核苷酸合成的主要途径●补救合成途径(salvage synthesis pathway)※意义：脑、骨髓等少数组织的核苷酸合成途径一、嘌呤核苷酸的合成（一）嘌呤核苷酸的从头合成1.原料与部位原料：5-磷酸核糖、谷氨酰胺、甘氨酸、天冬氨酸、一碳单位和CO2部位：肝；其次小肠和胸腺嘌呤碱合成的元素来源2.合成过程(1)IMP 生成过程5-磷酸核糖P O-CH 2HO H H HOH OHOHP O-CH 2HOH H HO OHOHP PATP AMPPRPP 合成酶5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP) Gln Glu酰胺转移酶5-磷酸核糖胺P O-CH 2H O HH NH 2OH OH OH Gly Mg 2+ GAR 合成酶ATPADPPiH 2C-NH 2O=C-NHR甘氨酰胺核苷酸(GAR)N 5,N 10-CH=FH 4FH 4转甲酰基酶H 2C-NH-CHO O=C-NHR5/P甲酰甘氨酰胺核苷酸(FGAR)GlnGlu合成酶H 2C-NH-CHO HN=C-NH R5/PMg 2+甲酰甘氨咪核苷酸(FGAM)ATP ADPAIR 合成酶PiMg 2+R5/PNHC CH 2NN CH 5-氨基咪唑核苷酸(AIR)CO 2羧化酶R5/PNCN CH HO-C O5-氨基咪唑-4-羧基核苷酸(CAIR)Asp Mg 2+合成酶ADPPi ATPR5/PNC H 2NN CH HC-HN-C OHOOCCH 2HOOC5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸)甲酰胺核苷酸(SAICAR)裂解酶延胡索酸R5/PNCH 2NN CHH 2N-C O5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(AICAR)N 10-COH-FH 4FH 4 转甲酰基酶K +R5/PNCOHC-NHNCH H 2N-C O 5-甲酰胺咪唑-4-氨基甲酰核苷酸(FAICAR) P O-CH 2HOH H NHOHOHNN NO次黄嘌呤核苷酸(IMP)环水解酶H 2O（2）AMP和GMP的生成①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脱氢酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶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。

第十章核苷酸代谢核苷酸是组成核酸的单位，此外尚具有其他功能。

与组成蛋白质的氨基酸不同，无论是核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸主要都是在体内利用一些简单原料从头合成的，所以本章的重点是介绍核苷酸的合成代谢。

核苷酸不是营养必需物质。

食物中的核酸多以核蛋白的形式存在，核蛋白经胃酸作用，分解成蛋白质和核酸（RNA和DNA）。

核酸经核酸酶、核苷酸酶及核苷酶的作用，可逐级水解成核苷酸、核苷、戊糖、磷酸和碱基。

这些产物均可被吸收，磷酸和戊糖可再被利用，碱基除小部分可再被利用外，大部分均可被分解而排出体外。

第一节嘌呤核苷酸的合成代谢体内嘌呤核苷酸的合成有两条途径。

第一，由简单的化合物合成嘌呤环的途径，称从头合成（de novo synthesis）途径。

第二，利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤核苷酸，称为补救合成（或重新利用）（salvage pathway）途径。

肝细胞及多数细胞以从头合成为主，而脑组织和骨髓则以补救合成为主。

一、嘌呤核苷酸的从头合成（一）原料核素示踪实验证明嘌呤环是由一些简单化合物合成的，如图10-1所示，甘氨酸提供C-4、C-5及N-7；谷氨酰胺提供N-3、N-9; N10-甲酰四氢叶酸提供C-2, N5，N10-甲炔四氢叶酸提供C-8;CO2提供C-6。

磷酸戊糖则来自糖的磷酸戊糖旁路，当活化为5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）后, 可以接受碱基成为核苷酸。

其活化的反应式如下。

（二）过程合成的主要特点是在磷酸核糖的基础上把一些简单的原料逐步接上去而成嘌呤环。

而且首先合成的是次黄嘌呤核苷酸(IMP)，由后者再转变为腺嘌呤核苷酸(AMP)和鸟嘌呤核苷酸(GMP)。

如图10-2及图10-3所示。

1. IMP的合成嘌呤核苷酸的从头合成的起始或定向步骤是谷氨酰胺提供酰胺基取代5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）C-1的焦磷酸基，从而形成5-磷酸核糖胺（PRA），催化此反应的酶为谷氨酰胺磷酸核糖酰胺转移酶（glutamine phosphoribosyl amidotransferase）,此酶是一种别构酶，是调节嘌呤核苷酸合成的重要酶。

第十章 核酸的降解与核苷酸的代谢学习要求：通过本章学习，熟悉核酸的降解过程，掌握核酸酶的分类及其作用方式；了解核苷酸分解过程及不同生物嘌呤核苷酸分解代谢的区别；了解核苷酸从头合成途径的过程，掌握合成原料及嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸的合成特点，重点掌握核苷酸合成途径的调节，熟悉补救合成途径的过程和意义；熟悉核苷酸代谢与氨基酸代谢及糖代谢的相互关系；了解核苷酸代谢的有关理论对医药及生产实践的指导意义。

动物、植物和微生物都能合成各种核苷酸，因此核苷酸与氨基酸不同，不属于营养必需物质。

细胞内存在多种游离的核苷酸，它们具有多种重要的生理作用：①作为合成核酸的原料。

②ATP 在生物体内能量的贮存和利用中处于中心地位，是最重要的高能化合物。

此外，GTP 在能量利用方面也有一定作用。

③参与代谢和代谢调节。

某些核苷酸或其衍生物是重要的信息物质，如 cAMP 是多种激素作用的第二信使；cGMP 也与代谢调节有关。

④组成辅酶。

腺苷酸是辅酶Ⅰ、辅酶Ⅱ、辅酶A 和FAD 四种辅酶的组成成分。

⑤活化中间代谢物。

UTP 和CTP 可使代谢物NDP （核苷二磷酸）化，成为活性代谢物直接用作合成原料，如UDP-葡萄糖称为“活性葡萄糖”，是合成糖原、糖蛋白的活性原料；CDP-甘油二酯是合成磷脂的活性原料。

ATP 使蛋氨酸腺苷化生成的S-腺苷蛋氨酸（SAM ）作为甲基的直接供体，是合成肾上腺素、肌酸等物质的活性原料。

第一节 核酸的酶促降解一、核酸的降解生物组织中的核酸往往以核蛋白的形式存在，动物和异养型微生物可分泌消化酶类分解食物或体外的核蛋白和核酸。

核蛋白可分解成核酸与蛋白质，核酸由各种水解酶催化逐步水解，生成核苷酸、核苷、戊糖和碱基等，这些水解产物均可被吸收，但动物体较少利用这些外源性物质作为核酸合成的原料，进入小肠粘膜细胞的核苷酸、核苷绝大部分进一步被分解。

植物一般不能消化体外的有机物。

所有生物细胞都含有核酸代谢的酶类，能分解细胞内的各种核酸促进其更新。

第⼗章核苷酸代谢第⼗章核苷酸代谢⼀、教学基本要求复述核苷酸的⽣理功能。

记住嘌呤核苷酸有两条合成途径。

结合嘌呤核苷酸结构与从头合成途径，写出嘌呤核苷酸各元素或组成的材料来源，IMP、AMP与GNP相互转变。

熟记⼆磷酸核苷还原⽣成脱氧嘌呤核苷酸。

写出与嘌呤核苷酸补救合成有关的酶名称、功能、酶缺陷相关的疾病。

结合嘌呤核苷酸合成途径、调节，熟记嘌呤核苷酸抗代谢药物作⽤机理及临床意义。

记住嘌呤核苷酸体内分解代谢终产物尿酸及其与医学的关系。

熟记嘧啶核苷酸从头合成的原料及合成调节。

写出CTP、TMP⽣成⽅式。

说出嘧啶核苷酸补救合成所需要的酶及其催化的反应。

论述嘧啶核苷酸抗代谢药物作⽤机理，记住嘧啶核苷酸分解代谢产物名称。

⼆、教材内容精要核苷酸的⽣物学功⽤要点：①合成核酸的原料。

②构成能量物质：如ATP、GTP、UTP、CTP等。

③参与代谢调节：如cAMP 和cGMP。

④辅酶组成成分：如NAD＋、NADP＋、FAD、FMN 和CoASH等。

⑤参与组成活性中间代谢物：如UDPG、CDP-胆碱、CDP-⼄醇胺等。

（⼀）嘌呤核苷酸代谢1.嘌呤核苷酸从头合成两个阶段：第⼀阶段⽣成次黄嘌呤核苷酸（IMP)。

第⼆阶段⽣成腺嘌呤核苷酸（AMP）和鸟嘌呤核苷酸（GMP）。

（1）第⼀阶段要点：1)嘌呤核苷酸合成原料：天冬氨酸、⾕氨酰氨、⽢氨酸、CO2和⼀碳单位。

记忆：记住5个字就记住了嘌呤核苷酸合成的原料—天、⾕、⽢、碳(CO2)、碳(⼀碳单位)。

2)重要的中间产物：磷酸核糖焦磷酸（PRPP）是嘌呤从头合成中的重要中间产物，主要在于a.PRPP是5磷酸核糖的活性形式；b.PRPP可以直接与嘌呤碱⽣成嘌呤核苷酸（见补救途径）；c.PRPP可以促进关键酶酰胺转移酶的活性，可视为调节物质。

3)关键酶：PRPP合成酶和酰胺转移酶，这两个酶可受代谢物反馈调节。

4)反应过程中，凡有⾕氨酰胺和⼀碳单位参与的反应，均可分别被抗代谢物氨基酸类似物氮杂丝氨酸和叶酸类似物氨甲蝶呤所阻断。