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生物化学第九章 核苷酸代谢PPT课件

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生物化学基础课件--核苷酸代谢32页PPT
生物化学基础课件--核苷酸代谢
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生

46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特

生物化学之核苷酸代谢

生物化学之核苷酸代谢

生尿酸，同时补救途径不通会引起嘌呤核苷
酸从头合成速度增加，更加大量累积尿酸， 从而导致肾结石和痛风
3、脱氧核苷酸的生成
O P -P O N 核糖核苷酸还原酶 OH
硫 化 原 白 氧 还 蛋
CH2
O P -P CH2 O
N
OH NDP
SH
硫 化 原 白 氧 还 蛋
OH S S
H dNDP
SH 硫氧化还原蛋白还原酶 NADP NADP H
次黄嘌呤核苷酸 IMP
ATP和GTP的生成
HOOCCH CHCOOH 2 O C C N O OH OH C N N CH GTP Asp H N P O CH2 HC NH C C N O OH OH OH 腺苷酸代琥珀酸 OH C N N CH 延胡索酸 HC P O CH2 N O C N CH
Glu
P O CH2 OH
OH
OH
XMP
GMP
(Xanthosine monophosphate)
嘌呤核苷酸从头合成的调节
原则之一：满足需求，防止供过于求。
(-) (+) R-5-P
PRPP合 成 酶
(-) (+) PRPP (-) PAR (-) IMP XMP (-) GMP GDP GTP
次黄嘌呤
6-巯 基 嘌 呤 6MP (6-mercaptopurine)
SH
OH H N HC P O CH2 OH C C N O OH C N N CH H N HC P O CH2 OH
C C N O OH C N N CH
次 黄 嘌 呤 核 苷 酸 (IMP)
6-巯 基 嘌 呤 核 苷 酸
嘌呤核苷酸的抗代谢物-2

生物化学ii(苏维恒)核酸的降解与核苷酸代谢PPT课件

生物化学ii(苏维恒)核酸的降解与核苷酸代谢PPT课件
核苷酸的利用
核苷酸是细胞内重要的能源物质 和生物大分子合成的原料，可以 用于DNA和RNA的合成，以及作 为信号分子和代谢调节分子。
04
核苷酸代谢的调控
核苷酸合成与分解的平衡
80%
合成与分解的动态平衡
核苷酸在细胞内不断合成与分解 ，维持着动态平衡，以满足细胞 正常的代谢需求。
100%
合成途径
核苷酸主要通过嘌呤和嘧啶合成 的途径进行合成，这些途径需要 多种酶的参与和特定的前体物质 。
授课对象
生物科学、生物技术专业本科生
课程大纲
介绍核酸的组成、结构及其在生物体内的功能； 讲解核酸的降解途径，包括内切核酸酶、外切核 酸酶等的作用机制；深入探讨核苷酸的合成与分 解代谢，包括嘌呤、嘧啶核苷酸的合成与分解过 程。
讲师介绍
95% 85% 75% 50% 45%
0 10 20 30 40 5
随着基因组学、蛋白质组学和代谢组 学等技术的发展，核苷酸代谢的研究 将更加深入和全面。未来，核苷酸代 谢研究将更加注重跨学科的合作与交 流，综合运用多种技术手段，从多个 角度全面揭示核苷酸代谢的奥秘。
展望未来，核苷酸代谢研究将在疾病 诊断和治疗方面发挥越来越重要的作 用。针对核苷酸代谢异常引起的疾病 ，将开发出更加有效的药物和治疗方 法，为人类的健康事业做出更大的贡 献。同时，随着核苷酸代谢研究的深 入，人们对于生命的认识也将更加全 面和深入，为生命科学的发展注入新 的活力。
生物化学II(苏维恒)核酸的降 解与核苷酸代谢PPT课件
目
CONTENCT
录
• 引言 • 核酸的降解 • 核苷酸的代谢 • 核苷酸代谢的调控 • 核苷酸代谢异常与疾病 • 总结与展望
01
引言

核苷酸代谢—嘧啶核苷酸的代谢(生物化学课件)

核苷酸代谢—嘧啶核苷酸的代谢(生物化学课件)

嘧啶核苷酸的补救合成
嘧啶核苷酸的补救合成与嘌呤核苷酸 相似，主要通过嘧啶核苷酸激酶和磷酸核 糖转移酶的作用，将嘧啶碱基和嘧啶核苷 转变成相应的核苷酸。
嘧啶核苷酸的补救合成反应
尿嘧啶磷酸核糖转移酶
嘧啶（除胞嘧啶） + PRPP
嘧啶核苷酸+ PPi
尿嘧啶核苷 + ATP 尿苷激酶
UMP +ADP
胸腺嘧啶核苷 + ATP
合成 特征
嘧啶核苷酸的从头合成
5、体内嘧啶核苷酸的互变
嘧啶核苷酸的从头合成
6、乳清酸尿症
是由于患者体内的乳清酸磷酸核糖转移酶和乳清酸核苷酸脱羧酶 发病原因 的活性降低所致一种隐性遗传代谢性疾病。
临床特征 尿中排出乳清酸增多。
治疗
UMP和CTP可反馈抑制乳清酸的生成，故临床上给该患者服用酵母 提取液中的UMP和CTP的混合液，可明显降低患者尿中乳清酸含量。
（1）UMP的合成 （2）UMP转变生成CTP （3）UMP转变生成dTMP
嘧啶核苷酸的从头合成
1、UMP的合成
嘧啶核苷酸的从头合成
2、CTP的合成
尿苷酸激酶 ATP ADP
二磷酸核苷激酶
UDP
ATP
ADP
UTP
CTP合成酶
谷氨酰胺 ATP
谷氨酸 ADP+Pi
嘧啶核苷酸的从头合成
3、dTMP的合成
脱氧核苷酸还原酶 UDP
dUDP
CDP dCDP
dCMP 脱氨
TMP合酶
dUMP
N5, N10-甲烯FH4
FH2
FH4FH2还原酶
NADP+ NADPH+H+
脱氧胸苷一磷酸 dTMP

第九章 核苷酸代谢

第九章 核苷酸代谢

图9-7
嘧啶的元素来源
（2）嘧啶核苷酸从头合成的特点 嘧啶核苷酸从头合成途径不同于嘌呤核苷酸 的合成。其特点是： ①合成所需要的酶系大多在胞液内，但个别酶 如二氢乳清酸脱氢酶则位于线粒体内。 ②合成从CO2和谷氨酰胺开始，经6步反应先合 成出尿嘧啶核苷酸（UMP）。 ③由UMP出发再合成其它的嘧啶核苷酸。
2) 嘧啶核苷酸的负性调节同样由合成产物的反 馈抑制进行调节。主要集中在对4个关键酶的反 馈抑制上。
第一个关键酶是氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ （CPSⅡ），由UMP反馈抑制。 第二个关键酶是天冬氨酸转氨基甲酰酶 (CAT)，由UMP和CTP反馈抑制。
第三个关键酶是磷酸核糖焦磷酸激酶 （OPRT），由ADP和GDP反馈抑制。 第四个关键酶是CTP合成酶(CTPS)，由CTP反 馈抑制。CTP对天冬氨酸转氨酶的反馈调节为变 构调节。该酶有6个催化亚基和6个调节亚基。当 CTP浓度升高时，CTP就与调节亚基结合，使调节 亚基和催化亚基逐步变构，从而使酶由活性状态 逐步转变为无活性状态，实现反馈抑制调节。
图9-3
嘌呤核苷酸的从头合成
图9-4
由IMP合成AMP和GMP
(5) 嘌呤核苷酸从头合成的调节 细胞和机体能够对嘌呤核苷酸的从头合成 进行调节，以保持细胞和机体内相对稳定的嘌呤 核苷酸供应。嘌呤核 苷酸从头合成的调节包 括正性调节和负性调节两种方式。 正性调节是指促进嘌呤核苷酸合成的调节。 而负性调节是指抑制嘌呤核苷酸合成的调节。
1）正性调节表现为前后两端调节 前端正性调节主要是对两个关键酶的促进作用。这 两个关键酶是PRPPK和GPAT，底物ATP、5’-磷酸核糖和 PRPP分别促进其活性，增加IMP的合成。 后端正性调节主要是由ATP促进GMP合成酶和GTP促 进腺苷酸代琥珀酸合成酶这两个关键酶的活性，增加 GTP和ATP的合成。

核苷酸代谢PPT演示课件

核苷酸代谢PPT演示课件

ON H
胞嘧啶
ON H
尿嘧啶
O CH3
HN
ON H 胸腺嘧啶
β-脲 基 丙 酸
HOOC
NH2 CH2
O
N CH2
H
H 2O
HOOC
NH2 CH CH3
O
N C H 2 β-脲 基 异 丁 酸
H
H 2O
H 2N
CH2
CH2 COOH
CO2 + NH3
H 2N
CH2
CH COOH
CH3
•59
β-丙 氨 酸
腺嘌呤核苷酸
H2O
Pi NH2
N
N H2O
脱氨酶 核苷酸酶
NH3
NN R- 5'-P
次黄嘌呤核苷酸
H2O
OH Pi
N
N
N N 腺嘌呤核苷脱氨酶
R
NN
•27
R
OH
N
N
Pi
OH
核糖1-磷酸 N
N
N NR
次黄嘌呤核苷
OH
N
N
HO N N H
尿酸
核苷磷酸化酶
NN H
2H++O_.2
次黄嘌呤
O2+H2O
黄嘌呤氧化酶
G
（-）
PRPP
Azas
•69
嘧啶核苷酸的分解代谢
•70
NH3 尿嘧啶←胞嘧啶
β-脲基丙酸
胸腺嘧啶 β-脲基异丁酸
β-丙氨酸
β-氨基异丁酸
•71
= =
= =
PRPP
谷氨酰胺 （Gln）
=
6-MP
PRA 氮杂丝氨酸

核苷酸代谢(生物化学课件)


甘氨酰胺核苷酸(GAR)
合成酶
H2C-NH-CHO
ATP
H2C-NH-CHO
AIR合成酶
O=C-NH
Mg2+ Gln Glu
R 5/ P
HN=C-NH
R 5/ P
Mg2+ ATP ADP
Pi
甲酰甘氨酰胺核苷酸(FGAR) 甲酰甘氨脒核苷酸(FGAM)
O
HC N CH
羧化酶
HO-C
N CH
合成酶
H2N C N
氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ
CO2 +谷氨酰胺
(CPS-Ⅱ)
NH2 C=O
2×ATP 2×(ADP+Pi) 谷氨酸 O-PO32-
氨基甲酰磷酸
天冬氨酸氨基 甲酰转移酶
Asp Pi
O
O
HO-C NH2
CH2
二氢乳清酸酶
HN
NADP+
NADPH+H+
脱氢酶
C
H2O O N COOH
O N COOH
H
O
H
HN
氨基甲酰天冬氨酸
腺嘌呤 + PRPP APRT AMP + PPi
次黄嘌呤 + PRPP HGPRT IMP + PPi
鸟嘌呤 + PRPP 腺嘌呤核苷
HGPRT 腺苷激酶
GMP + PPi AMP
ATP ADP
4.补救合成的特点
(1) 节省从头合成时的能量和氨基酸。 (2) 某些组织器官如脑、骨髓等主要是进行补救合成。
部位 肝是主要合成器官，其次是小肠和胸腺；而脑、 骨髓则很难进行此途径。
嘌呤环的C、N原子来自谷氨酰胺、天冬氨酸、一碳单

核苷酸的代谢ppt医学课件

APRT
HGPRT
HGPRT
腺嘌呤核苷 AMP
腺苷激酶
ATP ADP
次黄嘌呤鸟嘌呤 磷酸核糖转移酶
腺嘌呤磷酸 核糖转移酶
碱基水平起点
主要
核苷水平起点
（4）嘌呤核苷酸的补救合成意义
补救合成节省能量和一些氨基酸的消耗。 自毁容貌综合症（Lesch-Nyhan）是由于缺乏HGPRT而产生的嘌呤核苷酸代谢病。HGPRT广泛存在于人类各组织的胞浆中，以脑组织中含量最多 缺乏补救途径会引起嘌呤 核苷酸合成速度降低，结果大 量积累尿酸，并导致肾结石和 痛风。
排出很少利用
二、核酸的解聚作用
核酸的解聚作用
核酸酶：水解连接核苷酸之间的磷酸二酯键。磷酸二酯酶 只作用于RNA：核糖核酸酶 只作用于DNA：脱氧核糖核酸酶 碱基分解的特点
人体内嘌呤分解代谢特点 1、氧化降解，环不打破; 2、最终产物:尿酸; 3、嘌呤代谢障碍: 痛风症
（二）嘧啶核苷酸合成途径
1、嘧啶核苷酸从头合成途径
（1）定义 嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、二氧化碳及一碳单位等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。 （2）合成部位 主要是肝细胞胞液 （3）从头合成原料： 天冬氨酸、谷氨酰胺、 CO2
尿酸
黄嘌呤氧化酶
别嘌呤醇
痛风症的治疗机制
腺嘌呤
别嘌呤醇 核苷酸
嘌呤核苷酸 从头合成减少
减少
抑制
抑制
抑制
黄嘌呤溶解度更低 ？
外排
痛 风 症
痛风是尿酸过量产生或尿酸排泄不充分引起的尿酸堆积造成的,尿酸结晶堆积在软骨,软组织,肾脏以及关节处.在关节处的沉积会造成剧烈的疼痛.饮食以肉食为主的人,与饮食以米饭为主的人相比,哪种人发生痛风的可能性大 为什么 解析: 以肉食为主的人发生痛风的可能性大.由于痛风是尿酸产生过多引起的,而尿酸是人体内嘌呤分解代谢的终产物,由于氨基酸是嘌呤和嘧啶合成的前体物质,因此以富含蛋白质的肉食为主的人更易患痛风,同时也易患尿结石.

生物化学课件：核苷酸代谢

嘌呤的合成先由Gln、Gly、一碳單位形成閉合的五元環， 再由CO2、天冬氨酸和一碳單位形成閉合的六元環；
嘌呤的合成首先合成次黃嘌呤核苷酸（IMP），然後再 轉變為AMP和GMP。
（3）嘌呤核苷酸從頭合成的調節
調節方式：回饋調節和交叉調節
R-5-P ATP
＋－ －
＋－
－
PRPP
PRA
－－
AMPS AMP
NH3
IMP
次黃嘌呤 核苷酸
GMP
XMP
黃嘌呤 核苷酸
激酶
AMP
ATP ADP
激酶
ADP
ATP ADP
ATP
GMP
激酶
激酶
GDP
ATP ADP
ATP ADP
GTP
（2）嘌呤核苷酸從頭合成特點
由5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）供給核苷酸的磷酸與核糖 部分；
嘌呤堿的合成是以PRPP為基礎，添加原子或基團，形成 嘌呤的基本框架結構；
O
NH2
H2N C CH2 CH2 CH COOH Gln
O
NH2
N N CH2 C O CH2 CH COOH AS
（3）葉酸類似物：
• 氨蝶呤(AP)和氨甲蝶呤(MTX)能競爭性抑制FH2還原酶，使葉 酸不能還原成FH2和FH4，從而抑制嘌呤中C8和C2原子中一碳 單位的供應。
N酸類似物
如氮雜絲氨酸類似穀氨醯胺，可以抑制CTP的合 成。
（3）葉酸類似物
如甲氨喋呤抑制葉酸代謝，使dUMP不能利用一 碳單位甲基生成dTMP。
葉酸類似物（AP 、MTX）
NADPH + H+ NADP+
NADPH + H+ NADP+
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3' N C T T A A G N 5'
5' N G A A T T C N 3'
EcoRI
3' N C T T A A
G N 5'
5' N G
A A T T C N 3'
生物化学 Biochemistry
限制性内切酶的命名和意义
Eco R I
属名 种名 株名 序号
常用的DNA限制性内切酶的识别与切割位点
原核生物中存在着一类能识别外源DNA双螺旋中 4-8个碱基对的特异序列，并在此序列的某位点水解 DNA双螺旋链，产生粘性末端或平齐末端，这类酶 称为限制性内切酶（ristriction 位点，通 常具有二重旋转对称性的回文序列。
粘性末端：经限制性内切酶水解后形成的线状双链 DNA中有一条单链的末端带有长于另一条单链的几个 识别顺序中的几个互补碱基，这样的末端称为粘性 末端。
生物化学 Biochemistry
第九章
核酸的酶促降解与
核苷酸代谢
主要内容
生物化学 Biochemistry
第一节 核酸的酶促降解 第二节 核苷酸的分解代谢 第三节 核苷酸的合成代谢
生物化学 Biochemistry
第一节 核酸的酶促降解
一、降解方式
核酸 核酸酶 核苷酸
+H2O
3', 5'—磷酸二酯键被水解
Hind Ⅲ
‥ ‥A A G C T T‥‥ ‥ ‥T T C G A A ‥‥
Alu I
‥ ‥A G C T ‥‥ ‥ ‥T C G A ‥ ‥
生物化学 Biochemistry
限制性内切酶在DNA重组中的应用
限制性内切酶是 分析染色体结构、 制作DNA限制图谱、 基因体外重组等研 究中不可缺少的工 具，誉为“分子手 术刀”，用来切割 DNA分子。与连接 酶、修饰酶和聚合 酶等被称为基因工 程的工具酶。
二、 嘌呤的降解
生物化学 Biochemistry
尿
嘌呤的分解还可在核苷或核苷酸的水平上进行。 生物进化程度愈高，则分解嘌呤的能力愈差。
生物化学 Biochemistry
AMP GMP
脱氨酶
H
黄嘌呤氧化酶
（次黄嘌呤）
X
脱氨酶
（黄嘌呤）
黄嘌呤氧化酶
痛风症
人血清中尿酸含量为20-60mg/L，当超过 80mg/L时，尿酸盐晶体在关节、软组织、软骨、 肾等处沉淀，导致痛风、尿路结石及肾疾病。
二、核酸酶
生物化学 Biochemistry
水解核酸链中磷酸二酯键的酶称为核酸酶(nuclease)
1、核酸酶的分类
（1）根据对底物的 专一性分
核糖核酸酶(RNase) 脱氧核糖核酸酶(DNase) 非特异性核酸酶
核酸内切酶 （2）根据切割位点分 核酸外切酶
核酸内切兼外切酶
2、核酸外切酶
生物化学 Biochemistry
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。
生物化学 Biochemistry
一、嘌呤核苷酸的合成
(一) 从头合成途径
生物化学 Biochemistry
CO2 6
Asp 1 N
（二）核苷的磷酸解 核苷 + H3PO4 核苷磷酸化酶 碱基 + 1-磷酸-戊糖 广泛存在，催化的反应可逆
核苷的水解示意图
生物化学 Biochemistry
NH2
N N
NH2
N
N H2O
N
HOCH2 O
核苷酶
HH
HH
N
N HOCH2 O
OH
+H H
HH
N
H
OH OH
OH OH
腺嘌呤核苷
腺嘌呤
戊糖
戊糖和1-磷酸-戊糖可进入糖代谢分解或重新利用， 嘌呤和嘧啶碱基也可以继续分解。
• 能从DNA 或RNA 链的一端逐个水解下单核苷酸
的核酸酶，称为核酸外切酶。
3´→5´核酸外切酶：从3′端开始逐个水解核苷酸。
5´→3´核酸外切酶：从5′端开始逐个水解核苷酸。
BBBBBBBB
5´ p
p
p
p
p
p
p
p
OH 3´
牛脾磷酸二酯酶 3 ´ -核苷酸
蛇毒磷酸二酯酶 5′-核苷酸
3、核酸内切酶
生物化学 Biochemistry
第二节 核苷酸的分解代谢
一、核苷酸的酶促降解
二、嘌呤的降解 三、嘧啶的降解
一、核苷酸的酶促降解
生物化学 Biochemistry
核苷酸酶
核苷酸 + H2O
核苷 + 磷酸
（一）核苷的水解
核苷 + H2O 核苷酶 碱基 + 戊糖 只在植物、微生物中存在，催化的反应不可逆。
痛风症的治疗机制
生物化学 Biochemistry
O
C
N
HN
C
CH
HC
C
N
N H
Hy次p黄ox嘌a呤nthine
O
C
H C
HN
C
N
HC
C
N
N H
A别llo嘌p呤ur醇inol
鸟嘌呤
黄嘌呤氧化酶
黄嘌呤
尿酸
次黄嘌呤
别嘌呤醇
生物化学 Biochemistry
每100g食物含嘌呤的mg数：
生物化学 Biochemistry
生物化学 Biochemistry
特异地水解多核苷酸链内部各键。特异性磷酸二酯酶。
如牛胰核酸酶作用于嘧啶核苷酸的磷酸二酯键（左边 为嘧啶）。其专一作用于RNA，对DNA及其他磷酸二 酯化合物不作用或作用活性很低。
牛胰核酸酶
4、内切兼外切酶 例：核酸酶P1 先内切再外切。
限制性内切酶
生物化学 Biochemistry
三、嘧啶核苷酸的分解代谢
NH2 H 2O
N
O
N
H
胞嘧啶
NH3
O HN
O
N
H
尿嘧啶
O HN
CH3
O
N
H 胸腺嘧啶
β-脲 基 丙 酸
HOOC
NH2 CH2
O
N CH2
H
H 2O
HOOC
NH2 CH CH3
O
N CH2
β-脲 基 异 丁 酸
H
H 2O
H 2N
CH2 CH2 COOH β-丙 氨 酸
CO2 + NH3
BamH
I
‥ ‥G G A T C C ‥‥ ‥ ‥C C T A G G ‥‥
Sal I
‥ ‥G T C G A C ‥‥ ‥ ‥C A G C T G ‥‥
EcoR I
‥ ‥G A A T T C ‥‥ ‥ ‥C T T A A G ‥‥
Sma
I
‥ ‥
‥C ‥G
CCGG GGCC
G C
‥‥ ‥‥
H 2N C H 2 C H C O O H CH3
β-氨 基 异 丁 酸
生物化学 Biochemistry
第三节 核苷酸的合成代谢
一、嘌呤核苷酸的合成 二、嘧啶核苷酸的合成 三、脱氧核苷酸的合成
生物化学 Biochemistry
核苷酸的合成途径
从头合成途径
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