核苷酸代谢与遗传信息的表达PPT文档格式.ppt

1、作为合成核酸的原料作为合成核酸的原料：如：如ATPATP，GTPGTP，CTPCTP，UTPUTP用于合成用于合成RNARNA，dATPdATP，dGTPdGTP，dCTPdCTP，dTTPdTTP用于用于合成合成DNADNA。作为能量的贮存和供应形式作为能量的贮存和供应形式：除：除ATPATP之外，还有之外，还有GTPGTP，UTPUTP，CTPCTP等。等。参与代谢或生理活动的调节参与代谢或生理活动的调节：如环核苷酸：如环核苷酸cAMPcAMP和和cGMPcGMP作为激素的第二信使。作为激素的第二信使。参与构成酶的辅酶或辅基参与构成酶的辅酶或辅基：如在：如在NADNAD+，NADPNADP

2、+，FADFAD，FMNFMN，CoACoA中均含有中均含有核苷酸的成分。核苷酸的成分。作为代谢中间物的载体作为代谢中间物的载体：如用：如用UDPUDP携带携带糖基，用糖基，用CDPCDP携带胆碱，乙醇胺或甘油二携带胆碱，乙醇胺或甘油二酯，用酯，用腺苷腺苷携带蛋氨酸（形成携带蛋氨酸（形成SAMSAM）等。）等。vv核苷酸的代谢包括核苷酸的代谢包括合成代谢合成代谢和和分解代谢分解代谢。体。体内核苷酸的合成途径有二：内核苷酸的合成途径有二：vv1.1.从头合成途径从头合成途径：利用磷酸核糖、氨基酸、一：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，经一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，

3、经一系列酶促反应合成核苷酸的过程。是体内核系列酶促反应合成核苷酸的过程。是体内核苷酸主要途径，肝脏是主要部位，在细胞液苷酸主要途径，肝脏是主要部位，在细胞液中。中。vv2.2.补救途径补救途径：指利用分解代谢产生的自由嘌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。呤碱合成嘌呤核苷酸的过程。vv这一途径可在大多数组织细胞中进行。这一途径可在大多数组织细胞中进行。一、核苷酸的合成代谢一、核苷酸的合成代谢v（一）、嘌呤核苷酸的合成代谢（一）、嘌呤核苷酸的合成代谢v1.1.嘌呤核苷酸的从头合成：嘌呤核苷酸的从头合成：通过利用一些简单通过利用一些简单的前体物，如的前体物，如5-5-磷酸核糖，氨基

4、酸，一碳单磷酸核糖，氨基酸，一碳单位及位及COCO2 2等，逐步合成嘌呤核苷酸的过程称等，逐步合成嘌呤核苷酸的过程称为为从头合成途径从头合成途径。v（1 1）.合成部位：这一途径主要见于合成部位：这一途径主要见于肝肝，其次，其次为为小肠和胸腺小肠和胸腺。所有合成反应在所有合成反应在胞液胞液中进行。中进行。嘌呤碱合成的元素来源嘌呤碱合成的元素来源CO2甲酰基甲酰基（N5,N10-CH=FH4）甲酰基甲酰基（N10-CHO FH4）天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺（酰胺基）（酰胺基）甘氨酸甘氨酸（2 2）.从头合成过程从头合成过程（1）IMP的合成的合成（2）AMP和和GMP的生成的生成（3）AT

5、P和和GTP的生成的生成R-5-P（5-磷酸核糖）磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶合成酶PP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）（磷酸核糖焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、一在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下氨酸的逐步参与下IMP AMP GMPH2N-1-R-5-P（5-磷酸核糖胺）磷酸核糖胺）谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸酰胺转移酶酰胺转移酶AMPADPATPADPATP腺苷激酶腺苷激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP鸟苷激酶鸟苷激酶ADPATP激酶激酶ATP和和GTP的生成的生成 嘌呤核苷酸是在嘌呤核苷酸是在磷酸核糖磷酸核糖分子

6、上逐步合成的。分子上逐步合成的。IMP的合成需的合成需5个个ATP，6个高能磷酸键。个高能磷酸键。AMP或或GMP的合成又需的合成又需1个个ATP。（3）.嘌呤核苷酸从头合成特点 利利用用体体内内游游离离的的嘌嘌呤呤或或嘌嘌呤呤核核苷苷，经经过过简简单单的的反反应应，合合成成嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的过过程程，称称为为补救合成（或重新利用）途径。补救合成（或重新利用）途径。2.嘌呤核苷酸的补救合成途径（1 1）.定义定义腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT）次黄嘌呤次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（,HGPRT）腺苷激酶腺苷激酶（2 2）.参与补救合成的酶参与补救

7、合成的酶腺嘌呤腺嘌呤 +PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤 +PRPPIMP+PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤 +PRPPHGPRTGMP+PPi（3 3）.合成过程合成过程腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP（4 4）.补救合成的生理意义补救合成的生理意义vv补救合成节省从头合成时的能量和补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。一些氨基酸的消耗。vv体内某些组织器官，如脑、骨髓等体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。只能进行补救合成。vv自毁容貌症自毁容貌症vv由于基因缺陷，由于基因缺陷，HGPRTHGPRT缺失，表现为尿酸增缺失，表现为尿酸增高及

8、神经异常。自毁容貌症患者在发病时会高及神经异常。自毁容貌症患者在发病时会毁坏自己的容貌毁坏自己的容貌,用各种器械把脸弄得狰狞可用各种器械把脸弄得狰狞可怕怕.这种疾病患者常常被束缚在床上或轮椅上这种疾病患者常常被束缚在床上或轮椅上.自毁容貌症患者大多死于儿童时代自毁容貌症患者大多死于儿童时代,很少活到很少活到2020岁以后岁以后.现有的医疗技术对此无计可施现有的医疗技术对此无计可施,而只而只能寄希望于基因治疗能寄希望于基因治疗.基因治疗技术将大大提基因治疗技术将大大提高人类的素质高人类的素质,降低新生儿遗传病的发生率降低新生儿遗传病的发生率.例例如如,对孕妇作例行的产前检查对孕妇作例行的产前检查

9、,一俟发现尚在母一俟发现尚在母腹中的婴儿患有遗传性疾病腹中的婴儿患有遗传性疾病,则马上就可施行则马上就可施行基因手术基因手术.（二）、嘧啶核苷酸的合成代谢（二）、嘧啶核苷酸的合成代谢l从头合成途径从头合成途径l补救合成途径补救合成途径 1.1.嘧啶核苷酸的从头合成嘧啶核苷酸的从头合成主要是肝细胞胞液主要是肝细胞胞液嘧嘧啶啶核核苷苷酸酸的的从从头头合合成成是是指指利利用用磷磷酸酸核核糖糖、氨氨基基酸酸、一一碳碳单单位位及及二二氧氧化化碳碳等等简简单单物物质质为为原原料料，经经过过一一系系列列酶酶促促反反应应，合合成成嘧嘧啶啶核苷酸的途径。核苷酸的途径。（1 1）.定义定义（2 2）.合成部位合成

10、部位（3 3）.嘧啶合成的元素来源嘧啶合成的元素来源氨基甲氨基甲酰磷酸酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸2.2.嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶嘧啶 +PRPP磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷 +PPi嘧啶磷酸核糖转移酶嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷 +ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷 +ATP胸苷激酶胸苷激酶TMP+ADPv（三）脱氧核苷酸的生成（三）脱氧核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上进行在核苷二磷酸水平上进行（N代表代表A、G、U、C等碱基）等碱基）dNDP+ATP 激酶激酶dNTP+ADP二磷酸脱氧核苷二磷酸脱氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷二磷酸核糖核苷N

11、ADP+NADPH+H+核糖核苷酸还原酶，核糖核苷酸还原酶，Mg2+还原型硫氧化还原型硫氧化还原蛋白还原蛋白-（SH）2氧化型硫氧氧化型硫氧化还原蛋白化还原蛋白SS硫氧化还原蛋白还原酶硫氧化还原蛋白还原酶（FAD）脱氧核苷酸的生成脱氧核苷酸的生成（3）TMP合酶合酶N5,N10-甲烯甲烯FH4FH2FH2还原酶还原酶FH4NADP+NADPH+H+dUMP脱氧胸苷一磷酸脱氧胸苷一磷酸dTMPUDP脱氧核苷酸还原酶脱氧核苷酸还原酶dUDPCTPCDPdCDPdCMPdTMP的生成的生成二、核苷酸的分解代谢二、核苷酸的分解代谢核苷酸核苷酸核苷酸酶核苷酸酶Pi核苷核苷核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶1-1-

12、磷酸核糖磷酸核糖碱基碱基v（一）、嘌呤核苷酸的分解代谢（一）、嘌呤核苷酸的分解代谢v嘌呤核苷酸的分解首先是在嘌呤核苷酸的分解首先是在核苷酸酶核苷酸酶的催化的催化下，脱去磷酸生成嘌呤核苷，然后再在下，脱去磷酸生成嘌呤核苷，然后再在核苷核苷酶酶的催化下分解生成嘌呤碱，最后在的催化下分解生成嘌呤碱，最后在黄嘌呤黄嘌呤氧化酶氧化酶的作用下氧化生成的作用下氧化生成尿酸尿酸，再经尿液排，再经尿液排出体外。出体外。嘌呤碱的最终嘌呤碱的最终代谢产物代谢产物AMPAMPGMPGMPH H（次黄嘌呤）（次黄嘌呤）G GX X（黄嘌呤）（黄嘌呤）黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤黄嘌呤氧化酶氧化酶v嘌呤核苷酸的分解代谢

13、嘌呤核苷酸的分解代谢v尿酸尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产终产物物。但在鸟类，尿酸则可继续分解产生。但在鸟类，尿酸则可继续分解产生尿囊尿囊素素。v正常人血浆中尿酸含量约为正常人血浆中尿酸含量约为0.120.36mmol/L0.120.36mmol/L （26mg%）（26mg%）。v尿酸水溶性较差，当血浆中尿酸含量超过尿酸水溶性较差，当血浆中尿酸含量超过8mg%8mg%时，即可形成尿酸盐晶体。时，即可形成尿酸盐晶体。v痛风症痛风症患者由于体内患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异嘌呤核苷酸分解代谢异常常，可致血中，可致血中尿酸水平升高尿酸水平升高，以，以尿酸钠尿酸

14、钠晶体晶体沉积于软骨、关节、软组织及肾，临床上表沉积于软骨、关节、软组织及肾，临床上表现为皮下结节，关节疼痛等。现为皮下结节，关节疼痛等。（二）、嘧啶核苷酸的分解代谢（二）、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶碱嘧啶碱1-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸核苷核苷 核苷酸酶核苷酸酶PPi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶嘧啶碱的降解过程主要在嘧啶碱的降解过程主要在肝细胞肝细胞中进行。不同类型的嘧啶碱，其分解代谢的途径和终产物不不同类型的嘧啶碱，其分解代谢的途径和终产物不同同。胞嘧啶胞嘧啶NH3尿嘧啶尿嘧啶二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶 H2OCO2+NH3-丙氨酸丙氨酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶-脲基异丁酸脲基异丁酸-氨基异丁酸氨基

15、异丁酸H2O丙二酸单酰丙二酸单酰CoA乙酰乙酰CoATAC肝肝尿素尿素甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰琥珀酰CoATAC糖异生糖异生三、核苷酸的抗代谢物v能能够够抑抑制制核核苷苷酸酸合合成成的的一一些些抗抗代代谢谢药药物物，通通常常是是属属于于嘌嘌呤呤、嘧嘧啶啶、氨氨基基酸酸、叶叶酸酸和和核核苷苷的的类类似似物物，主主要要通通过过对对代代谢谢酶酶的的竞竞争争性性抑抑制制作作用用，来来干干扰扰或或抑抑制制嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的合合成成，因因而而具有抗肿瘤治疗作用。具有抗肿瘤治疗作用。vv（一）碱基类似物（一）碱基类似物v1.嘌呤类似物：6-6-巯基嘌呤巯基嘌呤、6-6-巯基鸟嘌呤巯基鸟嘌呤、8-8-氮杂鸟嘌呤氮杂鸟嘌呤等。2.2.嘧啶类似物：嘧啶类似物：v主要的抗代谢嘧啶类似物是主要的抗代谢嘧啶类似物是5-5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶（5-5-FUFU）。）。5-FU5-FU在体内可转变为在体内可转变为F-F-dUMPdUMP，其结，其结构与构与dUMPdUMP相似，可竞争性抑制相似，可竞争性抑制胸苷酸合酶胸苷酸合酶的活性，从而抑制胸苷酸的合成。的活性，