第九章核苷酸代谢解析
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第九章核苷酸代谢一、核苷酸类物质的生理功用:核苷酸类物质在人体内的生理功用主要有:①作为合成核酸的原料:如用ATP,GTP,CTP,UTP合成RNA,用dA TP,dGTP,dCTP,dTTP合成DNA。
②作为能量的贮存和供应形式:除ATP之外,还有GTP,UTP,CTP等。
③参与代谢或生理活动的调节:如环核苷酸cAMP和cGMP作为激素的第二信使。
④参与构成酶的辅酶或辅基:如在NAD+,NADP+,FAD,FMN,CoA中均含有核苷酸的成分。
⑤作为代谢中间物的载体:如用UDP携带糖基,用CDP携带胆碱,胆胺或甘油二酯,用腺苷携带蛋氨酸(SAM)等。
二、嘌呤核苷酸的合成代谢:1.从头合成途径:利用一些简单的前体物,如5-磷酸核糖,氨基酸,一碳单位及CO2等,逐步合成嘌呤核苷酸的过程称为从头合成途径。
这一途径主要见于肝脏,其次为小肠和胸腺。
嘌呤环中各原子分别来自下列前体物质:Asp → N1;N10-CHO FH4 → C2 ;Gln → N3和N9 ;CO2 → C6 ;N5,N10=CH-FH4 → C8 ;Gly → C4 、C5 和N7。
合成过程可分为三个阶段:⑴次黄嘌呤核苷酸的合成:在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下,消耗ATP,由5'-磷酸核糖合成PRPP(1'-焦磷酸-5'-磷酸核糖)。
然后再经过大约10步反应,合成第一个嘌呤核苷酸——次黄苷酸(IMP)。
⑵腺苷酸及鸟苷酸的合成:IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下,由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸(AMP-S),然后裂解产生AMP;IMP也可在IMP脱氢酶的催化下,以NAD+为受氢体,脱氢氧化为黄苷酸(XMP),后者再在鸟苷酸合成酶催化下,由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸(GMP)。
⑶三磷酸嘌呤核苷的合成:AMP/GMP被进一步磷酸化,最后生成A TP/GTP,作为合成RNA的原料。
ADP/GDP则可在核糖核苷酸还原酶的催化下,脱氧生成dADP/dGDP,然后再磷酸化为dATP/dGTP,作为合成DNA的原料。
第9章核苷酸代谢9.1 考纲要求1.嘌呤、嘧啶核苷酸的合成原料、主要合成过程和分解产物,脱氧核苷酸的生成2.嘌呤、嘧啶核苷酸的抗代谢物的作用及其机制9.2 考点归纳与历年真题详解一、嘌呤核苷酸代谢1.嘌呤核苷酸的合成(1)从头合成和补救合成的原料及部位嘌呤核苷酸的从头合成和补救合成如表9-1所示。
表9-1 嘌呤核苷酸的从头合成与补救合成嘌呤碱合成的元素来源如图9-1所示。
图9-1 嘌呤碱合成的元素来源(2)嘌呤核苷酸的从头合成嘌呤核苷酸的从头合成是利用磷酸核糖、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,合成嘌呤核苷酸的过程,在肝组织的胞质中进行,反应过程分为两个阶段:IMP的合成;IMP再转变为AMP和GMP。
除某些细菌以外,几乎所有生物体都能合成嘌呤碱。
①次黄嘌呤核苷酸(IMP)的合成次黄嘌呤核苷酸(IMP)是重要的中间代谢产物,合成原料核糖-5'-磷酸来源于糖代谢的磷酸戊糖途径。
②IMP转变为AMP和GMP,再进一步磷酸化为ATP和GTP。
(3)嘌呤核苷酸的补救合成嘌呤核苷酸的补救合成是利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷,经过简单的反应过程,合成嘌呤核苷的过程,在脑、骨髓组织中进行,①补救合成的方式a.利用现有的嘌呤碱(A、G、I)合成嘌呤核苷酸由PRPP(磷酸核糖焦磷酸)提供磷酸核糖,在APRT(腺嘌呤磷酸核糖转移酶)、HGPRT (次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶)催化下,分别合成AMP、GMP、IMP。
b.利用嘌呤核苷重新合成嘌呤核苷酸反应由腺苷激酶催化,使腺嘌呤核苷生成腺嘌呤核苷酸。
②补救合成的生理意义a.节省从头合成时能量和一些氨基酸的消耗;b.体内的某些组织,例如脑、骨髓等由于缺乏从头合成嘌呤核苷酸的酶体系,只能进行补救合成。
(4)脱氧核苷酸的生成脱氧核苷酸的生成是在二磷酸核苷水平上进行的,由核糖核苷酸还原酶催化。
①dNDP的生成无论是脱氧嘌呤核苷酸,还是脱氧嘧啶核苷酸,都不能由核糖直接还原而成,而是以二磷酸核苷(NDP)的形式还原产生(N代表A、G、U、C等碱基),此反应由核苷酸还原酶催化,辅酶是NADPH+H+。