第 八 章 核 苷 酸 代 谢
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苷酸的代谢(86页)
核苷酸的代谢 Nucleotide Metabolism
本章将主要讨论的问题
核苷酸有哪些重要生理功能？ 食物中核酸如何消化、吸收？ 体内核苷酸如何代谢(合成与分解)？ 核苷酸代谢障碍对机体有什么影响？ 核苷酸代谢类似物有何临床作用？
食物核蛋白 蛋白质 核酸(RNA or DNA)
(磷酸二酯酶) 胰核酸酶 RNA酶 DNA酶
IMP合成的途径(11步反应) 包括3个阶段 A:合成激活阶段(第1步反应)。 B:合成咪唑环的阶段(2-- 6步反应)。
C:合成IMP阶段(7--11步反应)。
AMP和GMP的合成
O HO P O OH H H O HO H H
O HN
C
N
C
N CH N
ATP AMP
O HO P O OH
OH OH
O
R-5 -P
'
11
5-甲酰胺基咪唑4-甲酰胺核苷酸(FAICAR)
HN HC
C
N
C C
N CH N
R-5 -P
次黄嘌呤核苷酸(IMP)
'
(2) 腺苷酸和鸟苷酸的合成
O HN HC
HOOCCH2CHCOOH NH
C
N
C C
N
CH N
N
C
N
C
N CH N
HC
'
C
R-5 -P
IMP Asp, Mg2+,GTP
HC
C
①
O H H HO H H
R-5 -P
'
P P
10步反应
_
OH OH
(一)、从头合成途径的反应过程
(1) IMP的合成(11步反应，过程只需了解)
本章将主要讨论的问题
核苷酸有哪些重要生理功能？ 食物中核酸如何消化、吸收？ 体内核苷酸如何代谢(合成与分解)？ 核苷酸代谢障碍对机体有什么影响？ 核苷酸代谢类似物有何临床作用？
食物核蛋白 蛋白质 核酸(RNA or DNA)
(磷酸二酯酶) 胰核酸酶 RNA酶 DNA酶
IMP合成的途径(11步反应) 包括3个阶段 A:合成激活阶段(第1步反应)。 B:合成咪唑环的阶段(2-- 6步反应)。
C:合成IMP阶段(7--11步反应)。
AMP和GMP的合成
O HO P O OH H H O HO H H
O HN
C
N
C
N CH N
ATP AMP
O HO P O OH
OH OH
O
R-5 -P
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11
5-甲酰胺基咪唑4-甲酰胺核苷酸(FAICAR)
HN HC
C
N
C C
N CH N
R-5 -P
次黄嘌呤核苷酸(IMP)
'
(2) 腺苷酸和鸟苷酸的合成
O HN HC
HOOCCH2CHCOOH NH
C
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C C
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CH N
N
C
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N CH N
HC
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IMP Asp, Mg2+,GTP
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①
O H H HO H H
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P P
10步反应
_
OH OH
(一)、从头合成途径的反应过程
(1) IMP的合成(11步反应，过程只需了解)
第八章核苷酸代谢
第八章核苷酸代谢本章要点一、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2．作为能量的贮存和供应形式3．参与代谢或生理活动的调节4．参与构成酶的辅酶或辅基5．作为代谢中间物的载体二、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。
合成过程可分为三个阶段：⑴次黄嘌呤核苷酸的合成⑵腺苷酸及鸟苷酸的合成⑶三磷酸嘌呤核苷的合成2．补救合成途径：又称再利用合成途径。
指利用分解代谢产生的自由嘌呤碱合成嘌呤核苷酸的过程。
这一途径可在大多数组织细胞中进行。
其反应为：A+ PRPP →AMP；G/I + PRPP →GMP/IMP。
3．抗代谢药物对嘌呤核苷酸合成的抑制：能够抑制嘌呤核苷酸合成的一些抗代谢药物，通常是属于嘌呤、氨基酸或叶酸的类似物，主要通过对代谢酶的竞争性抑制作用，来干扰或抑制嘌呤核苷酸的合成，因而具有抗肿瘤治疗作用。
三、嘧啶核苷酸的合成代谢1．从头合成途径：嘧啶核苷酸的主要合成步骤为：⑴尿苷酸的合成⑵胞苷酸的合成：UMP经磷酸化后生成UTP，再在胞苷酸合成酶的催化下，由Gln提供氨基转变为CTP。
⑶脱氧嘧啶核苷酸的合成2．补救合成途径：由分解代谢产生的嘧啶/嘧啶核苷转变为嘧啶核苷酸的过程称为补救合成途径。
以嘧啶核苷的补救合成途径较重要。
3．抗代谢药物对嘧啶核苷酸合成的抑制：能够抑制嘧啶核苷酸合成的抗代谢药物也是一些嘧啶核苷酸的类似物，通过对酶的竞争性抑制而干扰或抑制嘧啶核苷酸的合成。
四、嘌呤核苷酸的分解代谢：嘌呤核苷酸的分解首先是在核苷酸酶的催化下，脱去磷酸生成嘌呤核苷，然后再在核苷酶的催化下分解生成嘌呤碱，最后产生的I和X经黄嘌呤氧化酶催化氧化生成终产物尿酸。
五、嘧啶核苷酸的分解代谢：嘧啶核苷酸可首先在核苷酸酶和核苷磷酸化酶的催化下，除去磷酸和核糖，产生的嘧啶碱可在体内进一步分解代谢。
第八章 核苷酸代谢
第八章核苷酸代谢Nucleic metabolism一、授课章节及主要内容: 第八章核苷酸代谢二、授课对象: 临床医学、预防、法医（五年制）、临床医学（七年制）三、授课学时本章总学时数：2课时（每个课时为45分钟）。
讲授安排如下：第一学时：概述及第一节。
第二学时：第一节内容。
第二节内容。
四、教学目的与要求学习嘌呤和嘧啶核苷酸合成与分解代谢的途径及调节。
五、重点与难点重点：核苷酸的生物学功能；嘌呤核苷酸从头合成的定义、细胞定位及嘌呤碱合成的元素来源；嘌呤核苷酸补救合成的定义及生理意义；脱氧核糖核苷酸的生成；6-巯基嘌呤的作用；嘌呤核苷酸分解代谢的产物。
嘧啶核苷酸从头合成的定义、细胞定位及嘧啶碱合成的元素来源；UMP、CTP、TMP的合成途径；嘧啶核苷酸分解代谢的产物。
难点：IMP、AMP、GMP的合成及调节；嘧啶核苷酸的合成及调节。
六、教学方法及授课的大致安排面授为主，讲授肝在物质代谢中的作用时以提问形式穿插部分相关内容的复习，每次课预留5分钟小结本次课掌握内容及预留复习题，全章结束后小结本章内容。
七、外语教授安排及主要外文专业词汇de novo sythesis （从头合成途径）salvage pathway （补救合成途径）adenine phosphoribosyl transferase, APRT，（腺嘌呤磷酸核糖转移酶）hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase,HGPRT）（次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶）（adenosine kinase）（腺苷激酶）6-meraptopurine,6-MP（6-巯基嘌呤）Aminopterin（氨蝶呤）methotrexate,MTX（甲氨蝶呤）八、思考题（一）名词解释：1.嘌呤核苷酸从头合成途径 2.嘧啶核苷酸补救合成途径3.核苷酸的抗代谢物4.痛风症（二）简答题：1.核苷酸的生理功用2.嘌呤核苷酸补救合成的生理意义（三）论述题：试比较嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸从头合成途经的异同点以6-巯基嘌呤为例说明抗代谢物的作用机制九、教材与教具：人民卫生出版社《生物化学》第六版十、授课提纲(或基本内容)概述Introduction概述：核苷酸的来源、分布及功能一、核苷酸的消化与吸收（见六版教材图8-1）分解产物：少量中间产物核苷酸可被细胞吸收；戊糖被吸收参加戊糖代谢；嘌呤和嘧啶碱被分解而排出体外，不能被机体所利用。
生物化学第八章 核苷酸代谢
嘌呤碱从头合成的元素来源
Gly
CO2
Asp N 1
6
5
N 7
一碳单位 2
甲酰-FH4
3 N
4
9 N
8
一碳单位 甲炔-FH4
Gln
• 从头合成途径 (1)IMP(次黄嘌呤核苷酸)的合成 (2)AMP（腺苷酸）和GMP（鸟苷酸）的生成
(1)、IMP的生成
PRPP
AMP ATP
（5’-磷酸核糖-1’-焦磷酸）PRPP合成酶
小结
1、嘌呤核苷酸补救合成定义、发生组织。 2、补救合成的生理意义。 3、脱氧核苷酸是在核苷二磷酸水平上进行的。 4、嘌呤代谢的终产物是尿酸、痛风病的致病 原因、治疗机制。
第三节 嘧啶核苷酸的代谢
嘧啶核苷酸的结构
一、嘧啶核苷酸的从头合成 （一）嘧啶核苷酸的从头合成
• 定义
嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核 糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物 质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶 核苷酸的途径。
很少能活至20岁，
补救合成的生理意义
补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基 酸的消耗。
体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行 补救合成。
HGPRT完全缺失的患儿，表现为自毁容貌综 合征。
（四）脱氧核苷酸的合成代谢
在核苷二磷酸水平上进行
（N代表A、G、U、C等碱基）
脱氧核苷酸的生成
核糖核苷酸还原酶，Mg2+
第八章
核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
第一节、核苷酸的功能及消化与吸收 一、核苷酸的功能
是核酸的基本组成单位，合成核酸的原料 能量的利用形式，ATP是重要能量货币； 参与代谢和生理调节，cAMP是第二信使； 参与生物活性物质组成，NAD、 FAD、 CoA等； 其衍生物是许多生化反应的中间供体 ，如UDPG 、
生物化学-核苷酸代谢(共41张PPT)
尿嘧啶磷酸核糖转移酶
尿嘧啶+PRPP
UMP+PPi
1-磷酸核糖
Pi
尿嘧啶核苷
尿苷激酶 Mg2+
UMP
ATP
ADP
胸苷激酶 脱氧胸苷
Mg2+
dTMP
ATP
ADP
x-染色体连锁隐性遗传 缺乏的酶：次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶（HGPRT） 免疫缺陷症,
(ribonucleotide) ADA缺乏症患者体内腺苷酸分解代谢严重障碍，T、B淋巴细胞受损，引起反复感染等症状。
痛 风（GOUT）
痛风原因：高嘌呤饮食、体内核 酸分解增强、肾脏疾病
表现：尿酸盐沉积造成损害
别嘌呤醇治疗痛风：机制是别嘌 呤醇在结构上与次黄嘌呤相似 ，抑制黄嘌呤氧化酶
腺苷脱氨酶（ADA）基因位于20q13-qter，编码一条含363个氨 基酸残基的多肽链。
腺苷脱氨酶（ADA）缺乏引起重症免疫缺陷症，即ADA缺乏症。ADA缺乏 症患者体内腺苷酸分解代谢严重障碍，T、B淋巴细胞受损，引起反 复感染等症状。
硫氧还蛋白
S S
谷氧还蛋白还原酶
硫氧还蛋白还原酶
G SSG
2G SH
谷胱甘肽还原酶
NADPH +H +
N A D P+
FAD
FA D H 2
硫氧还蛋白还原酶
NADPH +H +
NADP+
脱氧胸苷酸（dTMP）的生成
尿苷一磷酸激酶
尿苷二磷酸激酶
UMP
UDP
UTP
ATP合酶
CTP
ATP
ADP
ATP
ADP 谷氨酰胺
鸟苷一磷酸 (GMP) 鸟苷二磷酸 (GDP) 鸟苷三磷酸 (GTP)
第八章 核苷酸代谢汇总
第八章核苷酸代谢一、选择题【单选题】1.核甘酸的从头合成和补救合成都需要的物质是A.CO2B.PRPPC.甘氨酸D.丙氨酸E.天冬氨酸2.嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的合成原料不同的是A.天冬氨酸B.磷酸核糖C.甘氨酸D.二氧化碳E.谷氨酰胺3.体内脱氧核苷酸生成的主要方式是A.由一磷酸核苷还原B.由二磷酸核苷还原C.由三磷酸核苷还原D.直接由核糖还原E.由核苷还原4.dTMP合成的直接前体是A.TMPB. TDPC.dCMPD.dUMPE.dUDP5.嘌呤核苷酸分解代谢的终产物是A.尿素B.肌酐C.肌酸D.β-丙氨酸E.尿酸6.合成dTMP的甲基供体是A.N5，N10-CH2-FH4B.N5-CH3-FH4C.SAMD.N5，N10=CH-FH4E.N5-CHO-FH47.嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸合成中都需要的酶是A.TMP合成酶B.PRPP合成酶C.氨基甲酰磷酸合成酶D.CTP合成酶E.黄嘌呤氧化酶8.嘧啶环上两个N原子来自A.天冬氨酸和氨B.天冬氨酸和谷氨酰胺C.谷氨酸和天冬氨酸D.甘氨酸和谷氨酸E.谷氨酰胺和氨9.甲氨蝶呤和氨蝶呤抑制核苷酸合成中的哪个反应A.谷氨酰胺中酰胺氮的转移B.向新生成的环状结构中加入CO2C.ATP中磷酸键能量的传递D.天门冬氨酸上氮的提供E.二氢叶酸还原为四氢叶酸10.5-FU的抗癌机制为A.合成错误的DNAB.抑制尿嘧啶的合成C.抑制胞嘧啶的合成D.抑制胸苷酸合成酶E.抑制FH2还原酶11.体内进行嘌呤核苷酸从头合成最主要的组织是A.小肠粘膜B.骨髓C.胸腺D.脾E.肝12.嘌呤核苷酸从头合成时首先生成A.GMPB.AMPC.IMPD.ATPE.GTP13.嘧啶核苷酸生物合成途径主要调节酶A.二氢乳清酸酶B. 乳清酸磷酸核糖转移酶C.二氢乳清酸脱氢酶D.天冬氨酸转甲酰酶E.胸苷酸合成酶14.HGPRT（次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶）参与下列哪种反应A.嘌呤核苷酸从头合成B.嘌呤核苷酸补救合成C.嘌呤核苷酸分解代谢D.嘧啶核苷酸从头合成E.嘧啶核苷酸补救合成15.下列物质中不是从头合成嘌呤核苷酸的直接原料A.甘氨酸B.天冬氨酸C.谷氨酸D.一碳单位E.二氧化碳16. 氮杂丝氨酸干扰核苷酸合成，因为它与A．丝氨酸结构类似 B．甘氨酸结构类似 C．天冬氨酸结构类似D．谷氨酸胺结构类似 E．天冬酰胺结构类似17.能在体内分解产生β-丙氨酸的核苷酸是A.XMPB.AMPC.TMPD.UMPE.IMP18.当白血病或其它肿瘤病人经长时间放疗或化疗后，检查尿液成分变化时，下列哪组化合物可在尿中明显增多A. 苯丙酮酸B. 肌苷、尿素C. 尿酸、β-氨基异丁酸D. 丙酮、肌酸E.乙酰乙酸、β-羟丁酸19.有一病人血中尿酸含量>80mg/L，经临床药物治疗后尿酸降为50 mg/L。
生物化学(9.4)--作业核苷酸代谢(附答案)
核苷酸合成的反馈调节 [答案]核苷酸合成的反馈调节是指在核苷酸的合成过程中，反应产物对反应过 程中关键酶的抑制作用。它一方面根据机体的需要合成核苷酸，另一方面又不会 使核苷酸合成过多，“供过于求”，以节省营养物质和能量的消耗。
核苷酸抗代谢物 [答案]抗代谢物是指在结构上与天然的代谢物类似，如果它们进入人体内，可 与体内的正常代谢物相拮抗，从而影响正常的代谢进行。具体来讲，核苷酸抗代 谢物是指嘌呤、嘧啶、氨基酸或叶酸等的结构类似物，主要以竞争性抑制作用或 以假乱真等方式干扰或阻断核苷酸的合成，从而进一步抑制核酸、蛋白质合成以 及细胞增殖的作用，可作为肿瘤的化疗依据。核苷酸抗代谢物主要有 6—巯基嘌 呤(次黄嘌呤的类似物)、5—氟尿嘧啶(胸腺嘧啶的类似物)、氮杂丝氨酸(谷氨酰胺 的类似物)及甲氨蝶呤(叶酸的类似物)等。
核苷酸的补救合成 [答案]利用体内现成的嘌呤、嘧啶碱或其核苷，经过磷酸核糖转移酶或核苷激酶 等催化的简单反应，合成核苷酸的过程。其合成反应较从头合成要简单，耗能亦 少。通过补救合成，一方面节省了体内的能量和原料，另一方面对于一些缺乏从 头合成核苷酸酶系而只能进行补救合成的组织器官，如脑、骨髓等，该途径则具 有更重要的意义。
成。
试述嘌呤核苷酸补救合成的生理意义。 [答案](1)节省能量和原料。补救合成途径可以节省嘌呤核苷酸从头合成时的能量 和一些氨基酸的消耗。 (2)某些器官缺乏嘌呤核苷酸从头合成的酶系，例如脑、骨髓等，这些器官只能 进行嘌呤核苷酸的补救合成。所以对这些组织器官来讲，补救合成途径具有更重 要的生物学意义。
试述核苷酸的生理功能。 [答案] 核苷酸在体内具有重要的生理功能： （1）、作为核酸合成的原料，这是核苷酸最主要的生理功能。其中 DNA 的合成 原料是 dNTP，RNA 的合成原料是 NTP。 （2）、体内能量的利用形式。ATP 是细胞的主要能量形式，另外，GTP （蛋白质的合成)、UTP(糖原的合成)和 CTP(甘油磷脂的合成)也可提供能量。
核苷酸抗代谢物 [答案]抗代谢物是指在结构上与天然的代谢物类似，如果它们进入人体内，可 与体内的正常代谢物相拮抗，从而影响正常的代谢进行。具体来讲，核苷酸抗代 谢物是指嘌呤、嘧啶、氨基酸或叶酸等的结构类似物，主要以竞争性抑制作用或 以假乱真等方式干扰或阻断核苷酸的合成，从而进一步抑制核酸、蛋白质合成以 及细胞增殖的作用，可作为肿瘤的化疗依据。核苷酸抗代谢物主要有 6—巯基嘌 呤(次黄嘌呤的类似物)、5—氟尿嘧啶(胸腺嘧啶的类似物)、氮杂丝氨酸(谷氨酰胺 的类似物)及甲氨蝶呤(叶酸的类似物)等。
核苷酸的补救合成 [答案]利用体内现成的嘌呤、嘧啶碱或其核苷，经过磷酸核糖转移酶或核苷激酶 等催化的简单反应，合成核苷酸的过程。其合成反应较从头合成要简单，耗能亦 少。通过补救合成，一方面节省了体内的能量和原料，另一方面对于一些缺乏从 头合成核苷酸酶系而只能进行补救合成的组织器官，如脑、骨髓等，该途径则具 有更重要的意义。
成。
试述嘌呤核苷酸补救合成的生理意义。 [答案](1)节省能量和原料。补救合成途径可以节省嘌呤核苷酸从头合成时的能量 和一些氨基酸的消耗。 (2)某些器官缺乏嘌呤核苷酸从头合成的酶系，例如脑、骨髓等，这些器官只能 进行嘌呤核苷酸的补救合成。所以对这些组织器官来讲，补救合成途径具有更重 要的生物学意义。
试述核苷酸的生理功能。 [答案] 核苷酸在体内具有重要的生理功能： （1）、作为核酸合成的原料，这是核苷酸最主要的生理功能。其中 DNA 的合成 原料是 dNTP，RNA 的合成原料是 NTP。 （2）、体内能量的利用形式。ATP 是细胞的主要能量形式，另外，GTP （蛋白质的合成)、UTP(糖原的合成)和 CTP(甘油磷脂的合成)也可提供能量。
生物化学课后习题之核苷酸代谢
第八章核苷酸代谢单选题1最直接联系核苷酸合成与糖代谢的物质是A葡萄糖B6-磷酸葡萄糖C1-磷酸葡萄糖D1，6-二磷酸葡萄糖E5-磷酸核糖2下列哪种物质不是嘌呤核苷酸从头合成的直接原料A甘氨酸B天冬氨酸C谷氨酸D CO2E一碳单位3用15N标记谷氨酰胺的酰胺氮喂养鸽子后,在鸽子体内下列主要哪种化合物中含15N？A嘧啶环的N1B GSHC嘌呤环的N1和N7D嘌呤环的N3和N9E肌酸4在嘌呤核苷酸的合成中,第4位及5位的碳原子和第7位氮原子主要来源于: A天冬氨酸B谷氨酸C谷氨酰胺D丙氨酸E甘氨酸5下列对嘌呤核苷酸合成的描述哪种是正确的?A利用氨基酸、一碳单位和CO2合成嘌呤环,再与5'-磷酸核糖结合而成B利用天冬氨酸、一碳单位、CO2和5'-磷酸核糖为原料直接合成C嘌呤核苷酸是在5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP)提供磷酸核糖分子的基础上与氨基酸、CO2及一碳单位作用逐步形成D在氨基甲酰磷酸的基础上逐步合成E嘌呤核苷酸是先合成黄嘌呤核苷酸(XMP),再转变为AMP、GMP4AMP分子中第六位碳原子上的氨基来源于:A谷氨酰胺的酰胺基B谷氨酸C天冬酰胺的酰胺基D甘氨酸E天冬氨酸5人体嘌呤核苷酸分解代谢的特征性终产物是:A NH3B CO2C黄嘌呤D次黄嘌呤E尿酸6体内脱氧核苷酸是由下列哪类物质直接还原生成的：A核糖B核糖核苷C一磷酸核苷D二磷酸核苷E三磷酸核苷7下列对嘧啶核苷酸从头合成途径的描述哪种是正确的?A先合成嘧啶环,再与PRPP中的磷酸核糖相连B在PRPP的基础上,与氨基酸及CO2作用逐步合成C UMP的合成需要有一碳单位的参加D主要是在线粒体内合成E需要有氨基甲酰磷酸合成酶I参加8嘧啶环中的第一位N原子来源于:A游离的氨B谷氨酸C谷氨酰胺的酰胺基D天冬氨酸E天冬酰胺的酰胺基9dTMP的嘧啶环中第五位碳原子上的甲基来源于:A S-腺苷蛋氨酸B N5N10-CH2-FH4C N5-CH3FH4D N10-CHOFH4E N5N10=CH-FH410下列关于嘌呤核苷酸从头合戒的叙述哪项是正确的A．嘌呤环的氮原于均来自氨基酸的α氨基B．合成过程中不会产生自由嘌呤碱C．氨基甲酰磷酸为嘌呤环提供氨甲酰基D．由IMP合成AMP和GMP均由ATP供能，E.次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶催化IMP转变成GMP名词解释1嘌呤核苷酸的从头合成2嘧啶核苷酸的补救合成3嘧啶核苷酸的从头合成4嘌呤核苷酸的补救合成5氨基甲酰磷酸合成酶II6次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶7胸腺嘧啶核苷酸合成酶8尿酸9PRPP10IMP问答题1UMP如何转变为dTMP?有哪些酶参加此过程，各起什么作用?2核苷酸中嘌呤环与嘧啶环在体内的合成原料是哪些?3试述糖、蛋白质代谢与核苷酸、核酸代谢的密切关系.4PRPP可参加哪些物质的合成代谢?为什么PRPP合成酶活性强时,尿酸排泄会增加? 5UMP能转变为哪些嘧啶核苷酸?胸苷酸又是怎样生成的?6试述嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸生物合成过程的特点。
第八章 核苷酸代谢解析
• 少数生物在三磷酸核苷酸的水平上还原为脱氧核 苷酸。
在核苷二磷酸水平上进行
脱氧核糖核苷酸的合成
NDP 二磷酸核糖核苷 还原型硫氧化 还原蛋白-(SH)2 NADP+ 核糖核苷酸还原酶，Mg2+ dNDP 二磷酸脱氧核苷
氧化型硫氧 化还原蛋白
S S
硫氧化还原蛋白还原酶 (FAD)
NADPH + H+
能进行补救合成。
（三）嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
NH3
GMP
腺苷酸代 琥珀酸
IMP
XMP
黄苷酸
（四）脱氧核糖核苷酸的合成
• 以核糖核苷酸为原料，通过核糖核苷酸还原酶(Ntreductase)将核糖分子还原为脱氧核糖。 • 多数生物中核糖核苷酸必须先行转化为二磷酸核 苷酸(NDP)水平，再还原为脱氧核苷二磷酸水平。
两栖动物等
无脊椎动物
痛风(Gout)
嘌呤碱分解代谢产生过多的尿酸，由于其溶解性很差， 易形成尿酸钠结晶，沉积于关节部位,引起疼痛或灼痛—痛风。 如果发生HGPRT的缺陷，不能以补救途径合成嘌呤核苷酸， 吸收或合成的嘌呤碱不完全降解，导致大量尿酸积累，也引 起肾结石和痛风。 HGPRT：次黄嘌呤鸟嘌呤转磷酸核糖酶
腺嘌呤 糖构型转为β-型
Adenosine + ATP ———— AMP + ADP
腺苷
核苷激酶
Acid
Base
Base
Acid
Base
Sugar
Sugar
Sugar
嘌呤核苷酸的补救合成
补救合成的生理意义
补救合成节省从头合成时的能量和一
些氨基酸的消耗。 体内某些组织器官，如脑、骨髓等只
第8章 核苷酸代谢
O C H2 N H2 N C C N CH N R -5'-P
R -5'-P
5-氨基咪唑-4-羧 酸核苷酸（CAIR）
5-氨基咪唑 核苷酸（AIR）
甲酰甘氨脒 核苷酸（FGAM）
延胡索酸 N -甲酰 FH 4
K
+
10
O
O C C N CH N R -5'-P H2 O HN C C C N HC N CH N R -5'-P
4 5C
Asp
1 6C
N
2. 合成部位：主要在肝细胞胞液中进行
3. 合成特点：
（1）先合成嘧啶环，再与PRPP连接； （2）先合成UMP，再转变成其他嘧啶核苷酸。 4. 合成过程：
（1）UMP的合成
（2）CTP的合成
（3）dTMP的合成
UMP的合成：
2ATP Gln + HCO 32ADP+Pi 氨基甲酰磷酸 + Glu 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ (CPS-II)
ATP
N N R-5'-P
HOOC CH CH2 COOH NH HN H 2O N N N 延胡索酸 AMPS裂解酶 AMP
Asp
IMP
GTP 成酶 合 PS AM
R-5'-P 腺苷酸代琥珀酸 （AMPS）
NAD+ + H2O
NADH+H + O IM P脱 氢酶 HN
O N H XMP
N N
Gln ATP
构成辅酶：腺苷酸可参与组成NAD＋、 FAD、辅酶A等。
活化中间代谢物：如UDPG、CDP－ 胆碱等。
核苷酸代谢概况
合成代谢
从头合成途径 (de novo synthesis pathway) 补救合成途径 (salvage synthesis pathway)Fra bibliotek分解代谢
R -5'-P
5-氨基咪唑-4-羧 酸核苷酸（CAIR）
5-氨基咪唑 核苷酸（AIR）
甲酰甘氨脒 核苷酸（FGAM）
延胡索酸 N -甲酰 FH 4
K
+
10
O
O C C N CH N R -5'-P H2 O HN C C C N HC N CH N R -5'-P
4 5C
Asp
1 6C
N
2. 合成部位：主要在肝细胞胞液中进行
3. 合成特点：
（1）先合成嘧啶环，再与PRPP连接； （2）先合成UMP，再转变成其他嘧啶核苷酸。 4. 合成过程：
（1）UMP的合成
（2）CTP的合成
（3）dTMP的合成
UMP的合成：
2ATP Gln + HCO 32ADP+Pi 氨基甲酰磷酸 + Glu 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ (CPS-II)
ATP
N N R-5'-P
HOOC CH CH2 COOH NH HN H 2O N N N 延胡索酸 AMPS裂解酶 AMP
Asp
IMP
GTP 成酶 合 PS AM
R-5'-P 腺苷酸代琥珀酸 （AMPS）
NAD+ + H2O
NADH+H + O IM P脱 氢酶 HN
O N H XMP
N N
Gln ATP
构成辅酶：腺苷酸可参与组成NAD＋、 FAD、辅酶A等。
活化中间代谢物：如UDPG、CDP－ 胆碱等。
核苷酸代谢概况
合成代谢
从头合成途径 (de novo synthesis pathway) 补救合成途径 (salvage synthesis pathway)Fra bibliotek分解代谢
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• 以竞争性抑制方式干扰或阻断核苷酸的合成。
核酸和蛋白质代谢旺盛的细胞其作用明显。
抗代谢物具有抗肿瘤作用。
嘌呤类似物 6-巯基嘌呤 6-巯基鸟嘌呤 8-氮杂鸟嘌呤等
氨基酸类似物 氮杂丝氨酸等
叶酸类似物 氨蝶呤 甲氨蝶呤等
2020/11/28
= =
= =
PRPP
谷氨酰胺 （Gln）
=
6-MP
PRA 氮杂丝氨酸
E．三磷酸核苷
4．HGPRT（次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶）参与下列哪种反应?
A．嘌呤核苷酸从头合成
B．嘧啶核苷酸从头合成
C．嘌呤核苷酸补救合成
D．嘧啶核苷酸补救合成
E．嘌呤核苷酸分解代谢
2020/11/28
从头合成途径 (de novo synthesis pathway)
补救合成途径 (salvage synthesis pathway)
2020/11/28
概述
核酸的消化与吸收
食物核蛋白
胃酸
蛋白质
核酸（RNA及DNA）
胰核酸酶
核苷酸
核苷
胰、肠核苷酸酶
磷酸
核苷酶
碱基
戊糖
2020/11/28
嘌呤核苷酸的结构
AMP
2020/11/28
GMP
一、嘌呤核苷酸的合成代谢
从头合成途径 (de novo synthesis pathway)
胸腺嘧啶核苷 + ATP
胸苷激酶
TMP +ADP
胸苷激酶在正常肝中活性很低，再生肝中活性升高， 恶性肿瘤中明显升高，并与恶性程度有关。
2020/11/28
（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物
嘧啶、氨基酸、叶酸的类似物， 以竞争性抑制方式干扰或阻断嘧啶核苷酸的合成。
• 嘧啶类似物
胸腺嘧啶(T)
2020/11/28
• 1.元素的来源
PRPP为5-磷酸核糖的供体
• 2. 起始原料：先合成PRPP，再合成嘌呤环骨架 。
• 3. 合成PRPP为关键反应， PRPP 合成酶为关键酶。
• 4. 共同中间代谢产物为IMP。
2020/11/28
（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径 •定义
是指体内有些组织（脑、骨髓等）缺乏从头 合成的酶，只能利用游离的嘌呤碱或嘌呤核苷为 原料，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程， 称为补救合成。
X
黄嘌呤氧化酶
嘌呤碱的最 终代谢产物
代谢特点：不开环， 环上取代基变化
2020/11/28
痛风症 P214 嘌呤碱最终分解生成尿酸，正常情况下尿酸 随尿排出。正常人血浆尿酸含量为0.120.36mmol/L(2-6mg%).
若进食过多嘌呤食物或体内核酸大量分解 （恶性肿瘤等患者）或肾排出现障碍，血中 尿酸超过8mg%，其钠盐则会形成结晶，沉 积于关节、软组织、软骨及肾等处，出现痛 风症。
补救合成途径 (salvage synthesis pathway)
2020/11/28
（一）嘌呤核苷酸的从头合成
•定义
嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸 核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物 质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核 苷酸的途径。嘌呤核甘酸合成的主要途径。
•合成部位
肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官， 其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行此 合成途径。
IMP
在谷氨酰胺、甘氨酸、一 碳单位、二氧化碳及天冬 氨酸的逐步参与下
AMP
GMP
2020/11/28
2. IMP生成总反应过程
(inosine monophosphate) P209 在PRPP的基础上，经10步 酶促反应生成IMP。
P210
目录
•嘌呤碱合成的元素来源 P208
4 75
甘氨中间坐； 3、9谷酰胺；
（三）嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
腺苷酸代 琥珀酸
NH3
IMP
GMP XMP
2020/11/28
三、脱氧核糖核苷酸P的212生成
在核苷二磷酸水平上进行 （N代表A、G、U、C等碱基）
dNDP + ATP
2020/11/28
激酶
dNTP + ADP
（五） 嘌呤核苷酸的抗代谢物
• 嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸 等的类似物。
缺陷病——自毁容貌症 （HGPRT完全缺陷）
次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶
2020/11/28
• Absence of HGPRTase • X-linked (Gene on X)
– Occurs primarily in males • Characterized by:
– Increased uric acid – Spasticity – Neurological defects – Aggressive behavior – Self-mutilation
天冬氨酸 2、8一碳团；
甲酰基 头顶二氧碳（；一碳单位） 天冬一边站。
2020/11/28
CO2
甘氨酸
甲酰基 （一碳单位）
谷氨酰胺 （酰胺基）
3、AMP和GMP的生成
H
（黄嘌呤核苷酸）
目录
激酶
AMP
激酶
ADP
ATP ADP
ATP ADP
GMP
激酶
激酶
GDP
ATP ADP
ATP ADP
ATP GTP
2020/11/28
•过程 1. PRPP的合成 2. IMP的合成 3. AMP和GMP的生成
2020/11/28
5’
PP-1-R-15’-P
（磷酸核糖焦磷酸）
AMP ATP PRPP合成酶
R-5-P
（5-磷酸核糖）
谷氨酰胺
酰胺转移酶 谷氨酸
H2N-1-R-5´-P
（5´-磷酸核糖胺）
2020/11/28
乳清酸核苷酸 OMP
4) 乳清酸核苷酸
UMP CO2
2020/11/28
2020/11/28
P216
•嘧啶合成的元素来源 P215
Gln
16 5
4
氨基甲 酰磷酸
天冬氨酸
2020/11/28
CO2
尿苷酸激酶
UDP
ATP ADP
二磷酸核苷激酶
ATP
ADP
UTP
CTP合成酶
谷氨酰胺 ATP
谷氨酸 ADP+Pi
6-MP
PRPP PPi
次黄嘌呤
=
IMP
（H）
MTX
氮杂丝氨酸
甘氨酰胺 核苷酸 （GAR）
甲酰甘氨酰 胺核苷酸 （FGAR）
甲酰甘氨 脒核苷酸 （FGAM）
MTX
5-甲酰胺基咪唑-
5-氨基异咪唑-
4-甲酰胺核苷酸
4-甲酰胺核苷酸
（FAICAR） 甲氨蝶呤 （AICAR）
6-MP AMP
6-MP PPi
从头合成途径 补救合成途径
2020/11/28
（一）嘧啶核苷酸的从头合成
•定义
嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核 糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物 质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶 核苷酸的途径。
•合成部位
主要是肝细胞胞液
2020/11/28
1) 氨基甲酰磷酸的合成
2) 乳清酸
3) 乳清酸 + PRPP
治疗：别嘌呤醇竞争抑制黄嘌呤氧化酶。
2020/11/28
痛风症的治疗机制
鸟嘌呤
酶
黄嘌呤
尿酸
别嘌呤醇
第二节 嘧啶核苷酸的代谢
Metabolism of Pyrimidine Nucleotides
2020/11/28
嘧啶核苷酸的结构
2020/11/28
一、嘧啶核苷酸的合成代谢
2．“妇女怀孕前三个月到怀孕后三个月期间，每天服用 0.4毫克的叶酸增补剂可以预防胎儿大部分神经管畸形的发 生”。根据你所掌握的生化知识分析原因。
2020/11/28
6-MP
=
PRPP
腺嘌呤（A）
氮杂丝氨酸
PPi PRPP
GMP
鸟嘌呤(G)
6-MP 6-巯基嘌呤
目录
二、嘌呤核苷酸的分解代谢P214
核苷酸酶
核苷酸
核苷
Pi
核苷磷酸化酶
1-磷酸核糖 碱基
2020/11/28
deaminase
AMP A GMP
黄嘌呤氧化酶
次黄嘌呤,H
G guanine deaminase
•合成部位
脑、骨髓
2020/11/28
•参与补救合成的酶
腺嘌呤磷酸核糖转移酶 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) 腺苷激酶(adenosine kinase)
2020/11/28
•合成过程
1. 利用现成的嘌呤碱和PRPP合成
APRT
AMP + PPi 次黄嘌呤 + PRPP HGPRT IMP + PPi
尿素
β-氨基异丁酸 甲基丙二酸单酰CoA
琥珀酰CoA
TAC
糖异生
Key words
从头合成途径 (de novo synthesis pathway)
补救合成途径 (salvage synthesis pathway)
2020/11/28
第七章 核苷酸代谢复习大纲
•嘌呤环、嘧啶环上各原子的来源。 •掌握嘌呤核苷酸从头合成途径的概念及关键酶。 •熟悉嘌呤核苷酸补救合成的部位、概念及关键酶。 •掌握脱氧核苷酸的生成。 •掌握嘌呤、嘧啶核苷酸分解代谢的终产物。 •了解痛风症的原因及治疗原则。 •嘌呤分解代谢及合成代谢中的共同中间产物
核酸和蛋白质代谢旺盛的细胞其作用明显。
抗代谢物具有抗肿瘤作用。
嘌呤类似物 6-巯基嘌呤 6-巯基鸟嘌呤 8-氮杂鸟嘌呤等
氨基酸类似物 氮杂丝氨酸等
叶酸类似物 氨蝶呤 甲氨蝶呤等
2020/11/28
= =
= =
PRPP
谷氨酰胺 （Gln）
=
6-MP
PRA 氮杂丝氨酸
E．三磷酸核苷
4．HGPRT（次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶）参与下列哪种反应?
A．嘌呤核苷酸从头合成
B．嘧啶核苷酸从头合成
C．嘌呤核苷酸补救合成
D．嘧啶核苷酸补救合成
E．嘌呤核苷酸分解代谢
2020/11/28
从头合成途径 (de novo synthesis pathway)
补救合成途径 (salvage synthesis pathway)
2020/11/28
概述
核酸的消化与吸收
食物核蛋白
胃酸
蛋白质
核酸（RNA及DNA）
胰核酸酶
核苷酸
核苷
胰、肠核苷酸酶
磷酸
核苷酶
碱基
戊糖
2020/11/28
嘌呤核苷酸的结构
AMP
2020/11/28
GMP
一、嘌呤核苷酸的合成代谢
从头合成途径 (de novo synthesis pathway)
胸腺嘧啶核苷 + ATP
胸苷激酶
TMP +ADP
胸苷激酶在正常肝中活性很低，再生肝中活性升高， 恶性肿瘤中明显升高，并与恶性程度有关。
2020/11/28
（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物
嘧啶、氨基酸、叶酸的类似物， 以竞争性抑制方式干扰或阻断嘧啶核苷酸的合成。
• 嘧啶类似物
胸腺嘧啶(T)
2020/11/28
• 1.元素的来源
PRPP为5-磷酸核糖的供体
• 2. 起始原料：先合成PRPP，再合成嘌呤环骨架 。
• 3. 合成PRPP为关键反应， PRPP 合成酶为关键酶。
• 4. 共同中间代谢产物为IMP。
2020/11/28
（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径 •定义
是指体内有些组织（脑、骨髓等）缺乏从头 合成的酶，只能利用游离的嘌呤碱或嘌呤核苷为 原料，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程， 称为补救合成。
X
黄嘌呤氧化酶
嘌呤碱的最 终代谢产物
代谢特点：不开环， 环上取代基变化
2020/11/28
痛风症 P214 嘌呤碱最终分解生成尿酸，正常情况下尿酸 随尿排出。正常人血浆尿酸含量为0.120.36mmol/L(2-6mg%).
若进食过多嘌呤食物或体内核酸大量分解 （恶性肿瘤等患者）或肾排出现障碍，血中 尿酸超过8mg%，其钠盐则会形成结晶，沉 积于关节、软组织、软骨及肾等处，出现痛 风症。
补救合成途径 (salvage synthesis pathway)
2020/11/28
（一）嘌呤核苷酸的从头合成
•定义
嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸 核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物 质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核 苷酸的途径。嘌呤核甘酸合成的主要途径。
•合成部位
肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官， 其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行此 合成途径。
IMP
在谷氨酰胺、甘氨酸、一 碳单位、二氧化碳及天冬 氨酸的逐步参与下
AMP
GMP
2020/11/28
2. IMP生成总反应过程
(inosine monophosphate) P209 在PRPP的基础上，经10步 酶促反应生成IMP。
P210
目录
•嘌呤碱合成的元素来源 P208
4 75
甘氨中间坐； 3、9谷酰胺；
（三）嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
腺苷酸代 琥珀酸
NH3
IMP
GMP XMP
2020/11/28
三、脱氧核糖核苷酸P的212生成
在核苷二磷酸水平上进行 （N代表A、G、U、C等碱基）
dNDP + ATP
2020/11/28
激酶
dNTP + ADP
（五） 嘌呤核苷酸的抗代谢物
• 嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸 等的类似物。
缺陷病——自毁容貌症 （HGPRT完全缺陷）
次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶
2020/11/28
• Absence of HGPRTase • X-linked (Gene on X)
– Occurs primarily in males • Characterized by:
– Increased uric acid – Spasticity – Neurological defects – Aggressive behavior – Self-mutilation
天冬氨酸 2、8一碳团；
甲酰基 头顶二氧碳（；一碳单位） 天冬一边站。
2020/11/28
CO2
甘氨酸
甲酰基 （一碳单位）
谷氨酰胺 （酰胺基）
3、AMP和GMP的生成
H
（黄嘌呤核苷酸）
目录
激酶
AMP
激酶
ADP
ATP ADP
ATP ADP
GMP
激酶
激酶
GDP
ATP ADP
ATP ADP
ATP GTP
2020/11/28
•过程 1. PRPP的合成 2. IMP的合成 3. AMP和GMP的生成
2020/11/28
5’
PP-1-R-15’-P
（磷酸核糖焦磷酸）
AMP ATP PRPP合成酶
R-5-P
（5-磷酸核糖）
谷氨酰胺
酰胺转移酶 谷氨酸
H2N-1-R-5´-P
（5´-磷酸核糖胺）
2020/11/28
乳清酸核苷酸 OMP
4) 乳清酸核苷酸
UMP CO2
2020/11/28
2020/11/28
P216
•嘧啶合成的元素来源 P215
Gln
16 5
4
氨基甲 酰磷酸
天冬氨酸
2020/11/28
CO2
尿苷酸激酶
UDP
ATP ADP
二磷酸核苷激酶
ATP
ADP
UTP
CTP合成酶
谷氨酰胺 ATP
谷氨酸 ADP+Pi
6-MP
PRPP PPi
次黄嘌呤
=
IMP
（H）
MTX
氮杂丝氨酸
甘氨酰胺 核苷酸 （GAR）
甲酰甘氨酰 胺核苷酸 （FGAR）
甲酰甘氨 脒核苷酸 （FGAM）
MTX
5-甲酰胺基咪唑-
5-氨基异咪唑-
4-甲酰胺核苷酸
4-甲酰胺核苷酸
（FAICAR） 甲氨蝶呤 （AICAR）
6-MP AMP
6-MP PPi
从头合成途径 补救合成途径
2020/11/28
（一）嘧啶核苷酸的从头合成
•定义
嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核 糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物 质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶 核苷酸的途径。
•合成部位
主要是肝细胞胞液
2020/11/28
1) 氨基甲酰磷酸的合成
2) 乳清酸
3) 乳清酸 + PRPP
治疗：别嘌呤醇竞争抑制黄嘌呤氧化酶。
2020/11/28
痛风症的治疗机制
鸟嘌呤
酶
黄嘌呤
尿酸
别嘌呤醇
第二节 嘧啶核苷酸的代谢
Metabolism of Pyrimidine Nucleotides
2020/11/28
嘧啶核苷酸的结构
2020/11/28
一、嘧啶核苷酸的合成代谢
2．“妇女怀孕前三个月到怀孕后三个月期间，每天服用 0.4毫克的叶酸增补剂可以预防胎儿大部分神经管畸形的发 生”。根据你所掌握的生化知识分析原因。
2020/11/28
6-MP
=
PRPP
腺嘌呤（A）
氮杂丝氨酸
PPi PRPP
GMP
鸟嘌呤(G)
6-MP 6-巯基嘌呤
目录
二、嘌呤核苷酸的分解代谢P214
核苷酸酶
核苷酸
核苷
Pi
核苷磷酸化酶
1-磷酸核糖 碱基
2020/11/28
deaminase
AMP A GMP
黄嘌呤氧化酶
次黄嘌呤,H
G guanine deaminase
•合成部位
脑、骨髓
2020/11/28
•参与补救合成的酶
腺嘌呤磷酸核糖转移酶 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) 腺苷激酶(adenosine kinase)
2020/11/28
•合成过程
1. 利用现成的嘌呤碱和PRPP合成
APRT
AMP + PPi 次黄嘌呤 + PRPP HGPRT IMP + PPi
尿素
β-氨基异丁酸 甲基丙二酸单酰CoA
琥珀酰CoA
TAC
糖异生
Key words
从头合成途径 (de novo synthesis pathway)
补救合成途径 (salvage synthesis pathway)
2020/11/28
第七章 核苷酸代谢复习大纲
•嘌呤环、嘧啶环上各原子的来源。 •掌握嘌呤核苷酸从头合成途径的概念及关键酶。 •熟悉嘌呤核苷酸补救合成的部位、概念及关键酶。 •掌握脱氧核苷酸的生成。 •掌握嘌呤、嘧啶核苷酸分解代谢的终产物。 •了解痛风症的原因及治疗原则。 •嘌呤分解代谢及合成代谢中的共同中间产物