第八章核苷酸代谢.docx
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第八章核苷酸代谢
第八章核苷酸代谢
核苷=碱基+戊糖
核苷酸=碱基+戊糖+磷酸
✓据磷酸连接的位置:
5`-核苷酸;3`-核苷酸;2`-核苷酸…等
✓据磷酸的数目:
一、二、三磷酸核苷酸
一磷酸核苷酸:
AMPGMPCMPUMPTMP
二磷酸核苷酸:
ADPGDPCDPUDPTDP
三磷酸核苷酸:
ATPGTPCTPUTPTTP
NMP——RNAdNMP——DNA
NTP——RNAdNTP——DNA
✓据核糖2位是否脱氧:
核糖核苷酸、脱氧核糖核苷酸
✓据核苷酸是否环化:
环核苷酸(cAMP,cGMP)
一.核苷酸代谢概述
核苷酸(nucleotide)是构成核酸(nucleicacid)的基本单位,人体所需的核苷酸都是由机体自身合成的,核苷酸不属于营养必需物质。
(1)食物核酸的消化与吸收
(2)核苷酸的生理功能
核苷酸是细胞内在代谢上一类极为重要的物质,执行着多种重要的功能。
这些功能包括:
①作为合成核酸的原料:
如用ATP,GTP,CTP,UTP合成RNA,用dATP,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。
④参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。
⑤参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。
⑥[ATP]/[ADP][AMP]是细胞内有许多变构酶的调节剂。
(3)核苷酸代谢概述
1合成代谢:
核苷酸合成有从头合成和补救合成两种方式;
2分解代谢
二.核苷酸的合成代谢
体内核苷酸的合成有2种不同的途径:
从头合成(denovosynthesis):
利用氨基酸、一碳单位、CO2等小分子(或基团)为原料,经过比较复杂的反应过程合成核苷酸的途径。
补救合成(salvagesynthesis):
利用游离的碱基(嘌呤或嘧啶)或核苷,经过比较简单的反应过程合成核苷酸的途径。
(一)核苷酸的从头合成
1、嘌呤核苷酸的从头合成途径:
腺嘌呤(adenine、A、6-氨基嘌呤)鸟嘌呤(guanine、G、2-氨基-6-氧嘌呤)
β-D-2-脱氧核糖(2-deoxyribose)β-D-核糖(ribose)
嘌呤核苷嘌呤核苷酸
嘌呤碱第9位氮原子与戊糖第1位碳原子脱水形成嘌呤核苷,连接键是N9—C1`苷键
甘氨坐中间,
谷碳站两边,
左手开天门,
头顶二氧碳。
嘌呤环原子的来源:
磷酸核糖部分的供体:
5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP)
从头合成:
先合成磷酸核糖分子后逐步合成嘌呤碱基;而不是先合成嘌呤碱基再在碱基上加
磷酸核糖。
(1)特点:
器官:
肝脏、小肠黏膜和胸腺;
细胞定位:
胞液
合成碱基的原料:
谷氨酰胺、甘氨酸、天门冬氨酸、5-磷酸核糖、一碳单位和CO2
(2)嘌呤核苷酸从头合成途径的三个阶段
合成1-焦磷酸核糖-5-磷酸(PRPP)
↓
合成次黄嘌呤核苷酸(IMP)
↓
IMP分别生成AMP和GMP
①合成1-焦磷酸核糖-5-磷酸(PRPP)
PRPP是磷酸核糖部分的直接供体。
酶:
PRPP合成酶
②第二阶段是合成次黄嘌呤核苷酸(IMP)
✧该阶段一共有十步酶促反应。
✧第一步反应谷氨酰胺提供酰胺基取代PRPP的焦磷酸基,生成5-磷酸核糖胺(PRA),获得嘌呤的N9原子:
✧
酶:
PRPP酰胺转移酶
✧别构酶,有两种形式:
单体具有催化活性;二聚体没有催化活性。
✧限速酶
然后再依次加入甘氨酸、N10-CH=FH4一碳单位,谷氨酰胺的氨基、
CO2、天冬氨酸、N10-CHOFH4一碳单位,生成IMP。
③IMP分别生成AMP和GMP
脱氧核苷酸的生成:
✓脱氧核苷三磷酸是合成DNA的原料。
✓脱氧核苷酸的生成是由核糖核苷酸直接还原生成脱氧核糖核苷酸(注意:
不是先脱氧核糖后脱氧核苷酸)
✓核糖核苷酸的还原反应是在二磷酸核苷的水平上进行
三磷酸嘌呤核苷的合成:
嘌呤核苷酸合成小结:
2嘧啶核苷酸的从头合成
先合成好嘧啶环,然后再加上5-磷酸核糖(从头合成径与嘌呤核苷酸的完全不同)
胞嘧啶尿嘧啶(uracil、U、2,4-二氧嘧啶)胸腺嘧啶
(cytosine、C、2-氧-4-氨基嘧啶)(thymine、T﹑5-甲基尿嘧啶)
嘧啶核苷:
嘧啶核苷酸
嘧啶碱第1位氮原子与戊糖第1位碳原子脱水形成嘧啶核苷,连接键是N1—C1苷键
(1)特点:
器官:
肝脏、小肠黏膜和胸腺;
细胞定位:
胞液、线粒体
合成嘧啶碱基的原料:
谷氨酰胺、CO2、天冬氨酸、5-磷酸核糖
(2)合成途径:
①UMP的合成;
②CTP的合成;
③dTMP的合成;
①尿嘧啶核苷酸的合成:
两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较
②从UMP合成CTP:
③在一磷酸水平上进行dTMP的合成
嘧啶核苷酸合成小结
练习3道:
1从头合成途径生成的核苷酸是(C)
A从消化道吸收的核苷酸
B体内核酸分解来的核苷酸
C以小分子物质为原料合成的核苷酸
D以碱基为原料合成的核苷酸
E以核苷为原料合成的核苷酸
2嘧啶核苷酸的从头合成途径中下列哪些描述是正确的(C)
A所有反应在线粒体中进行
B所有反应在胞核中进行
C先合成嘧啶骨架,后再与PRPP相连
D需要氨基甲酰磷酸酶Ⅰ参与
E合成过程中需天冬酰胺参与反应
3合成嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸共同需要的物质是(C)
A天冬酰胺
B甘氨酸
C谷氨酰胺
D谷氨酸
EATP
(2)核苷酸的补救合成
1、嘌呤核苷酸的补救合成途径
特点:
合成简单,能耗少;
定义:
细胞利用现成的嘌呤碱或嘌呤核苷重新合成嘌呤核苷酸;
酶:
腺嘌呤磷酸核糖转移酶(APRT)鸟嘌呤-次黄嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)
嘌呤碱基/核苷合成核苷酸
2、嘧啶核苷酸的补救合成
嘧啶碱基合成核苷酸
酶:
嘧啶磷酸核糖转移酶和尿苷、胸苷激酶。
3、补救合成的生理意义
Ø节约从头合成时需要的能量和一些氨基酸;
Ø脑、骨髓等由于缺乏有关酶而不能进行从头合成,只能利用自由嘌呤碱或嘌呤核苷进行补救合成.
Ø(HGPRT)的缺陷,导致患儿临床表现为严重的运动障碍、智力低下、有自毁容貌的行为,或称Lesch-Nyhan综合症
3.核苷酸的分解代谢
(一)嘌呤核苷酸的分解代谢
◆分解:
嘌呤核苷酸→嘌呤核苷→嘌呤碱→尿酸(uricacid)→排出体外。
◆嘌呤核苷酸分解代谢终产物(人体):
尿酸
尿酸→尿囊素(鸟类)
◆痛风症患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常,可致血中尿酸水平升高,以尿酸钠晶体沉积于软骨、关节、软组织及肾脏,临床上表现为皮下结节,关节疼痛等。
◆
嘌呤碱的最终代谢产物
◆
痛风症的治疗机制
◆嘌呤核苷酸分解代谢特点:
1、环打不破;
2、最终产物:
尿酸;
3、嘌呤代谢障碍:
痛风
(二)嘧啶核苷酸的分解代谢
1胞嘧啶和尿嘧啶的降解:
2胸腺嘧啶的降解:
◆嘧啶核苷酸分解代谢特点
1环被打破
2终产物:
4.核苷酸合成的抑制剂
◆核苷酸合成的抑制剂(抗代谢物):
可抑制嘌呤核苷酸或嘧啶核苷酸合成的物质。
◆特点:
作用于核苷酸合成过程中不同环节→对细胞具有很大的毒性,尤其是像肿瘤、细菌等快速生长的细胞。
◆原理:
竞争性抑制作用原理
◆抗代谢物作用原理
抑制剂和酶催化位点
的氨基酸侧链之间形
成了共价键,故抑制
反应不可逆,对细胞
的毒性很大
1.谷氨酰胺类似物
结构与Gln相似
↓
抑制以谷氨酰胺作为底物的合成过程
↓
干扰Gln合成嘌呤核苷酸
↓
抑制嘌呤核苷酸合成
2.叶酸类似物
竞争性抑制二氢叶酸还原酶
↓
氨甲蝶呤:
抗癌药物;
三甲氧苄二氨嘧啶:
专一抑制细菌二氢叶酸还原酶而已被临床上用来治疗细菌性感染。
使叶酸不能还原生成二氢叶酸、四氢叶酸
↓
嘌呤C2、C8得不到供给
↓
抑制嘌呤核苷酸合成
↓
核酸合成受阻
↓
肿瘤生长受阻
3.嘌呤类似物
6-MP核苷酸是IMP的类似物
4.嘧啶类似物
5-氟尿嘧啶(5-FU)是胸腺嘧啶的类似物。
5.核苷类似物
改变了核糖结构的,能抑制CDP还原成dCDP,影响DNA的合成。
嘌呤碱基抗代谢物作用部位