核苷酸的合成、分解共31页文档
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8-1核苷酸的合成代谢体内核苷酸的合成有两个途径:1.从头合成途径,即利用一些简单物质为原料,经过多步酶促反应,合成核苷酸。
2.补救合成(又称重新利用)途径,即利用已有碱基或核苷,经过简单的反应过程,合成核苷酸。
从量来看,从头合成是主要的途径,但补救合成也有重要的意义。
一、嘌呤核苷酸的从头合成途径肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官,其次是小肠粘膜和胸腺。
嘌呤核苷酸合成部位在胞液。
嘌呤核苷酸从头合成的原料是:磷酸核糖焦磷酸(PRPP),由磷酸戊糖代谢而来,甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、CO2和一碳单位(由四氢叶酸携带)。
如图所示。
嘌呤核苷酸从头合成的特点是:嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子基础上逐步合成的,不是首先单独合成嘌呤碱然后再与磷酸核糖结合的。
反应过程中的关键酶包括PRPP酰胺转移酶和PRPP合成酶。
合成过程首先合成次黄嘌呤核苷酸(IMP),然后再转变成腺苷酸(AMP)和鸟苷酸(GMP)。
从5-磷酸核糖(Ribose-5-phosphate,R-5-P)开始,经过12步反应生成IMP,如图所示。
在此过程中,碱基的成环在磷酸核糖分子上逐步缩合成IMP。
1.IMP的生成IMP图IMP的从头合成过程5-磷酸核糖经过磷酸核糖焦磷酸合成酶活化生成5-磷酸核糖焦磷酸,由谷氨酰胺提供酰胺基形成5-磷酸核糖胺,然后5-磷酸核糖胺与甘氨酸缩合并接受N10-甲酰基四氢叶酸提供的甲酰基转变成甲酰甘氨酰胺核苷酸,再次接受谷氨酰胺的酰胺氮并脱水环化形成5-氨基咪唑核苷酸,至此合成了嘌呤环中的咪唑部分。
5-氨基咪唑核苷酸被CO2羧化后与天冬氨酸缩合,然后进一步由N10-甲酰基四氢叶酸提供甲酰基生成5-甲酰胺咪唑-4-氨甲酰核苷酸,再脱水环化生成第一个阶段产物IMP。
2.AMP和GMP的生成IMP是嘌呤核苷酸合成的重要中间产物,是AMP和GMP的前体。
IMP由天冬氨酸提供氨基取代IMP上的酮基后进一步转变成AMP;如果IMP氧化成黄嘌呤核苷酸(XMP,简称黄苷酸),再由谷氨酰胺提供氨基,使嘌呤环C-2氨基化,则生成GMP,如图所示。
核苷酸代谢LOGO目录1核苷酸的生物合成2核苷酸的分解代谢3核苷酸的异常代谢核苷酸的主要生理功能l合成 DNA、RNA 的原料。
l生物体的直接供能物质:主要为 ATPl某些核苷酸的衍生物是多种生物合成过程的活性中间物质: UDP-葡萄糖,CDP-甘油二酯等。
l环核苷酸 cAMP 与 cGMP 作为信息分子。
l AMP是某些辅酶(NAD+、NADP+、FAD、辅酶A)的组成成分。
核苷酸的代谢动态核苷酸食物核酸生物合成组织核酸NTP 组织核酸某些辅酶 活性中间物质cAMP 与 cGMP核苷酸的生物合成l从头合成(de novo synthesis)途径:利用简单物质为原料,经过一系列酶促反应(复杂过程),合成核苷酸。
l补救合成(或重新利用,salvage pathway)途径:利用体内游离的碱基或核苷(现成原料),经过比较简单的反应过程,合成核苷酸。
核苷酸的从头合成途径l嘌呤类在磷酸核糖焦磷酸PRPP (核糖-5-P的活化态)的基础上逐步构建嘌呤环(次黄嘌呤核苷酸IMP)。
l嘧啶类则是先形成尿嘧啶后再与PRPP连接。
从头合成可分为两个阶段:l先形成IMPl再转化为AMP和GMP 来自磷酸戊糖途径嘌呤核苷酸从头合成途径5-磷酸核糖焦磷酸的合成l IMP合成的直接起始物是PRPP (构建载体)嘌呤环合成元素来源 (同位素标记)l 尿酸是首个被发现的嘌呤化合物(Karl Scheele等,1776年,尿液和肾结石)l John Buchanan等在1950s以碳、氮同位素标记化合物饲喂鸽子,并通过分离及降解其排泄的尿酸以追踪这些同位素在嘌呤环中的分布。
甲酸盐由N 10-甲酰四氢叶酸提供合成原料:天谷甘碳碳1:从头合成途径从头合成是体内嘌呤核苷酸合成的主要途径l原料:磷酸核糖、氨基酸(甘氨酸、天冬氨酸、谷 氨酰胺)、CO2 及一碳单位l部位:胞液Step1IMP合成(11步反应)① 在谷氨酰胺 - 磷酸核糖焦磷酸转酰胺酶的作用下,由 1st 个 Gln 以 -NH2 形式引入N9,连接在核糖的 C1 位上;l脱下 PP i之后的核糖衍生物由 α-构型转变为 β-构型;l5-磷酸核糖胺很不稳定, pH 7.5 时的半衰期仅为30s。