第 八 章 核 苷 酸 代 谢 Metabolism of Nucleotides

概 述 核酸的消化与吸收 食物核蛋白 蛋白质 核酸（RNA及DNA） 胃酸 核苷酸 胰核酸酶 核苷 磷酸 胰、肠核苷酸酶 碱基 戊糖 核苷酶

核苷酸的生物功用 作为核酸合成的原料 体内能量的利用形式 参与代谢和生理调节 组成辅酶 活化中间代谢物

尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+) AMP

第一节 嘌呤核苷酸的代谢 Metabolism of Purine Nucleotides

嘌呤核苷酸的结构 AMP GMP

一、嘌呤核苷酸的合成代谢 从头合成途径 (de novo synthesis pathway) 补救合成途径 (salvage synthesis pathway)

（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。 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。

嘌呤碱合成的元素来源 CO2 甘氨酸 天冬氨酸 甲酰基 （一碳单位） 甲酰基 （一碳单位） 谷氨酰胺 （酰胺基）

过程 1. IMP的合成 2. AMP和GMP的生成

PP-1-R-5-P R-5-P H2N-1-R-5´-P ATP AMP PRPP合成酶 PP-1-R-5-P （磷酸核糖焦磷酸） R-5-P （5-磷酸核糖） 谷氨酰胺 谷氨酸 酰胺转移酶 H2N-1-R-5´-P （5´-磷酸核糖胺） 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 IMP GMP

1. IMP的合成过程 ① 磷酸核糖酰胺转移酶 ② GAR合成酶 ③ 转甲酰基酶 ④ FGAM合成酶 ⑤ AIR合成酶

目 录

IMP生成总反应过程 目 录

2、AMP和GMP的生成 ①腺苷酸代琥珀酸合成酶 ③IMP脱氢酶 ②腺苷酸代琥珀酸裂解酶 ④GMP合成酶 目 录

AMP ADP ATP 激酶 GMP GDP GTP

嘌呤核苷酸从头合成特点 • 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。 • IMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键。 AMP或GMP的合成又需1个ATP。

从头合成的调节 调节方式：反馈调节和交叉调节 _ + _ + + AMP ADP ATP R-5-P ATP PRPP PRA IMP 腺苷酸代 琥珀酸 AMP ADP ATP R-5-P ATP PRPP合成酶 酰胺转移酶 PRPP PRA IMP XMP GMP GDP GTP _ IMP 腺苷酸代 琥珀酸 XMP AMP ADP ATP GMP GDP GTP + GTP + 目 录

（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径 定义 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。

参与补救合成的酶 腺嘌呤磷酸核糖转移酶 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) 腺苷激酶(adenosine kinase)

合成过程 腺嘌呤 + PRPP AMP + PPi 次黄嘌呤 + PRPP IMP + PPi 鸟嘌呤 + PRPP GMP + PPi APRT 次黄嘌呤 + PRPP IMP + PPi HGPRT 鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi 腺嘌呤核苷 腺苷激酶 ATP ADP AMP

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。

（三）嘌呤核苷酸的相互转变 AMP GMP 腺苷酸代 琥珀酸 IMP XMP NADPH+H+ 腺苷酸脱氨酶 NH3 鸟苷酸还原酶

（四） 脱氧核糖核苷酸的生成 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+ NDP dNDP 二磷酸核糖核苷 二磷酸脱氧核苷 NADP+ NADPH + H+ 还原型硫氧化还原蛋白-(SH)2 氧化型硫氧化还原蛋白 S NADP+ NADPH + H+ 硫氧化还原蛋白还原酶 （FAD） dNDP + ATP 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。 嘌呤类似物 氨基酸类似物 叶酸类似物 6-巯基嘌呤 6-巯基鸟嘌呤 8-氮杂鸟嘌呤等 氮杂丝氨酸等 氨蝶呤 氨甲蝶呤等

6-巯基嘌呤的结构 次黄嘌呤 (H) 6-巯基嘌呤 (6-MP)

氮杂丝氨酸 MTX 6-MP 甲酰甘氨酰 胺核苷酸 （FGAR） PRPP 谷氨酰胺 （Gln） = PRA 甘氨酰胺 核苷酸 （GAR） 脒核苷酸 （FGAM） 次黄嘌呤 （H） PRPP PPi = 5-氨基异咪唑- 4-甲酰胺核苷酸 （AICAR） = 5-甲酰胺基咪唑- （FAICAR） IMP AMP = GMP = PRPP PPi = 腺嘌呤（A） = PRPP PPi 鸟嘌呤(G) 目 录

二、嘌呤核苷酸的分解代谢 核苷酸酶 核苷酸 核苷 Pi 核苷磷酸化酶 1-磷酸核糖 碱基

H （次黄嘌呤） AMP 黄嘌呤氧化酶 X （黄嘌呤） GMP G 黄嘌呤氧化酶 嘌呤碱的最终 代谢产物

痛风症的治疗机制 鸟嘌呤 黄嘌呤氧化酶 黄嘌呤 尿酸 黄嘌呤氧化酶 次黄嘌呤 别嘌呤醇

第二节 嘧啶核苷酸的代谢 Metabolism of Pyrimidine Nucleotides

嘧啶核苷酸的结构

一、嘧啶核苷酸的合成代谢 从头合成途径 补救合成途径

（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

嘧啶合成的元素来源 氨基甲 酰磷酸 天冬氨酸

合成过程 1. 尿嘧啶核苷酸的合成 谷氨酰胺 + HCO3- 氨基甲酰磷酸合成酶II 2ATP 2ADP+Pi 谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸

2. 胞嘧啶核苷酸的合成 UDP UTP ATP ADP 尿苷酸激酶 二磷酸核苷激酶 ATP ADP CTP合成酶 谷氨酰胺 ATP 谷氨酸 2. 胞嘧啶核苷酸的合成 ATP ADP 尿苷酸激酶 二磷酸核苷激酶 ATP ADP UDP CTP合成酶 谷氨酰胺 ATP 谷氨酸 ADP+Pi UTP

3. dTMP或TMP的生成 UDP 脱氧核苷酸还原酶 dUDP CTP CDP dCDP dCMP TMP合酶 dUMP 脱氧胸苷一磷酸 N5, N10-甲烯FH4 FH2 FH2还原酶 FH4 NADP+ NADPH+H+ dUMP 脱氧胸苷一磷酸 dTMP

- - - - 从头合成的调节 ATP + CO2+ 谷氨酰胺 氨基甲酰磷酸 天冬氨酸 氨基甲酸天冬氨酸 嘌呤核苷酸 PRPP UMP 嘧啶核苷酸 UTP CTP

（二） 嘧啶核苷酸的补救合成 嘧啶 + PRPP 磷酸嘧啶核苷 + PPi 尿嘧啶核苷 + ATP UMP +ADP 嘧啶磷酸核糖转移酶 尿嘧啶核苷 + ATP 尿苷激酶 UMP +ADP 胸腺嘧啶核苷 + ATP 胸苷激酶 TMP +ADP

（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物 嘧啶类似物 胸腺嘧啶(T) 5-氟尿嘧啶(5-FU)

某些改变了核糖结构的核苷类似物

氮杂丝氨酸 阿糖胞苷 UMP UTP CTP CDP dCDP UDP dUDP dUMP dTMP 氨甲碟呤 氮杂丝氨酸

二、嘧啶核苷酸的分解代谢 嘧啶碱 1-磷酸核糖 嘧啶核苷酸 核苷 核苷酸酶 PPi 核苷磷酸化酶

CO2 + NH3 胞嘧啶 胸腺嘧啶 NH3 尿嘧啶 β-脲基异丁酸 二氢尿嘧啶 H2O H2O β-丙氨酸 β-氨基异丁酸 肝 丙二酸单酰CoA 甲基丙二酸单酰CoA 尿素 乙酰CoA 琥珀酰CoA TAC 糖异生 TAC