Metabolism of Nucleotides 第8章　核苷酸代谢 Metabolism of Nucleotides 主讲教师：尹燕华

主要内容： 8.1　嘌呤核苷酸的合成与分解代谢 8.2　嘧啶核苷酸的合成与分解代谢

概述 核苷酸是核酸的基本结构单位。 人体内的核苷酸主要由机体细胞自身合成。因此，与氨基酸不同，核苷酸不属于营养必需物质。

食物核蛋白 蛋白质 核酸(RNA及DNA) 核苷酸 核苷 磷酸 碱基 戊糖 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

8.1.1 嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两种途径 8.1　嘌呤核苷酸的合成与分解代谢 8.1.1　嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两种途径 从头合成途径(de novo synthesis) 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。 补救合成途径(salvage pathway) 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤核苷酸。

1．嘌呤核苷酸的从头合成 1）从头合成途径除某些细菌外，几乎所有生物体都能合成嘌呤碱。 哺乳动物合成部位 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。

嘌呤环元素来源：甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺及一碳单位。 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：在5-磷酸核糖的基础上逐步合成嘌呤环。（2）AMP和GMP的合成。

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

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

_ + _ + 2）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 +

2．嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式 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 APRT 次黄嘌呤 + PRPP IMP + PPi HGPRT 鸟嘌呤 + PRPP 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。

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

4．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）

5．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

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） 甲酰甘氨 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)

8.1.2　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

8.1.2　嘌呤核苷酸的分解代谢 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

8.2.1 嘧啶核苷酸的合成同样有从头合成与补救合成两条途径 8.2　嘧啶核苷酸的合成与分解代谢 8.2.1　嘧啶核苷酸的合成同样有从头合成与补救合成两条途径 1．嘧啶核苷酸的从头合成比嘌呤核苷酸简单 合成部位 主要是肝细胞胞液 合成原料 谷氨酰胺、CO2和天冬氨酸

1）尿嘧啶核苷酸的从头合成 氨基甲酰磷酸的合成：酶位于胞浆 先合成嘧啶环，再与5-磷酸核糖连接。 2）胞嘧啶核苷酸的合成

2．嘧啶核苷酸的补救合成 嘧啶 + PRPP 磷酸嘧啶核苷 + PPi 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

3．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

8.2.1 嘧啶核苷酸的分解代谢 胞嘧啶 胸腺嘧啶 NH3 尿嘧啶 β-脲基异丁酸 二氢尿嘧啶 H2O H2O CO2 + NH3 8.2.1　嘧啶核苷酸的分解代谢 胞嘧啶 胸腺嘧啶 NH3 尿嘧啶 β-脲基异丁酸 二氢尿嘧啶 H2O H2O CO2 + NH3 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