第十章 核苷酸代谢 Chapter 9 Metabolism of nucleotide

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1 第十章 核苷酸代谢 Chapter 9 Metabolism of nucleotide
核苷酸(nucleotide)是构成核酸(nucleic acid)的基本单位，人体所需的核苷酸都是由机体自身合成的。 食物中的核酸或核苷酸类物质基本上不能被人体所利用。

2 核苷酸生理功用： ① 作为合成核酸的原料 ATP，GTP，CTP，UTP dATP，dGTP，dCTP，dTTP 胃 蛋白质 核蛋白 小肠
磷酸 HCl 核酸 单核苷酸 肠 戊糖 胰核酸酶 核苷酸酶 核苷 核苷酶 含氮碱 核苷酸生理功用： ATP，GTP，CTP，UTP ① 作为合成核酸的原料 dATP，dGTP，dCTP，dTTP

3 ③ 参与代谢或生理活动的调节：cAMP和cGMP
② 作为能量的贮存和供应形式 ATP GTP UTP CTP ③ 参与代谢或生理活动的调节：cAMP和cGMP ④ 参与构成酶的辅酶或辅基 NAD+、NADP+、FAD、 FMN、CoASH 等 ⑤参与组成活性中间代谢物 UDPG、CDP-胆碱、 CDP-乙醇胺等

4 第一节 嘌呤核苷酸的代谢 Metabolism of purine nucleotide
一、嘌呤核苷酸的合成代谢 （一）从头合成途径： 1. 概念 2. 原料：PRPP、Gly、Asp、 Gln、 CO2、一碳单位.

5 嘌呤环各原子的来源

6 AMP Asp Gln 3.过程：原料→ IMP → XMP → GMP 可分为三个阶段： ⑴ 次黄嘌呤核苷酸的合成：
磷酸核糖焦磷酸合成酶 步反应 5，-磷酸核糖 PRPP→→→→IMP ATP ⑴ 次黄嘌呤核苷酸的合成：

7 IMP AMP GMP ⑵ 腺苷酸及鸟苷酸的合成： 腺苷酸代琥珀酸 （AMP-S） 黄苷酸 （XMP） Asp（NH3） Gln（NH3）
NAD+（受氢体） Gln（NH3） IMP 腺苷酸代琥珀酸 （AMP-S） AMP 黄苷酸 （XMP） GMP

8 ⑶ 三磷酸嘌呤核苷的合成： ATP/GTP ADP/GDP AMP/GMP ATP ADP ATP ADP dADP/dGDP
激酶 激酶 ATP/GTP ADP/GDP AMP/GMP ATP ADP ATP ADP NADPH+H+ 核糖核苷酸还原酶 NADP+ +H2O 激酶 dADP/dGDP dATP/dGTP ATP ADP

9 （二）补救合成途径 1、概念：指利用分解代谢产生的自由嘌呤碱和PRPP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。 2、过程：
腺嘌呤磷酸核糖转移酶 A + PRPP AMP+PPi 次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 I/G+PRPP IMP/GMP+PPi

10 （三）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。 在临床上应用较多的嘌呤核苷酸类似物主要是6-巯基嘌呤（6-MP）。 6-MP的化学结构与次黄嘌呤类似，因而可以抑制IMP转变为AMP或GMP，从而干扰嘌呤核苷酸的合成。

11 二、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，最后经氧化生成尿酸(uric acid)，经尿液排出体外。 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。 尿酸是嘌呤核苷酸在人体内分解代谢的终产物。但在鸟类，尿酸则可继续分解产生尿囊素。

12 黄嘌呤氧化酶 核苷酸酶 脱氨酶 核苷酶 AMP AR IR I H O Pi H O NH Pi R - 1 P 鸟嘌呤酶 GMP GR
2 O Pi H O NH 3 Pi R - 1 P 黄嘌呤氧化酶 鸟嘌呤酶 GMP GR G X 尿酸 O Pi Pi R P H O Pi

13 第二节 嘧啶核苷酸的代谢 Metabolism of pyrimidine nucleotide
一、嘧啶核苷酸的合成代谢 （一）从头合成途径 (1)概念：指利用一些简单的前体物逐步合成嘧啶核苷酸的过程。该过程主要在肝脏的胞液中进行。 (2)原料：PRPP、 Asp、Gln、CO2

14 C 4 Gln → N 3 5 氨基甲酰磷酸 | ‖ ← Asp CO 2 6 1 嘧啶核各原子的来源

15 ① 尿苷酸（uridine monophosphate)的合成：
(3)嘧啶核苷酸的主要合成步骤： ① 尿苷酸（uridine monophosphate)的合成： UMP Gln+CO2+2ATP 酶Ⅱ 氨基甲酰磷酸 转氨甲酰酶 氨甲酰天冬氨酸 乳清酸 PRPP Asp

16 ② 胞苷酸的合成： 激酶 CTP 合成酶 UMP UDP UTP CTP
ATP ADP ATP ADP Gln+ATP Glu+ADP+Pi

17 ③ 脱氧嘧啶核苷酸的合成： Pi dCMP 脱氨酶 核糖核苷酸还原酶 激酶 CTP CDP dCDP dCTP NADP++H2O
H2O Pi NADPH+H+ ATP ADP H2O Pi dCMP H2O 脱氨酶 NH3 dUMP N5,N10-CH3-FH4 胸苷酸合成酶 FH4 dTMP dTTP dTDP

18 （二）补救合成途径： 1、概念：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(salvage pathway)。以嘧啶核苷的补救合成途径较重要。 2、机理： 尿苷胞苷激酶 UR/CR UMP/CMP ATP ADP 脱氧胸苷激酶 TdR dTMP ATP ADP

19 （三）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。 主要的抗代谢药物是5-氟尿嘧啶（5-FU） 5-FU在体内可转变为F-dUMP，其结构与dUMP相似，可竞争性抑制胸苷酸合成酶的活性，从而抑制胸苷酸的合成。

20 二、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。不同的嘧啶碱其分解代谢的产物不同，其降解过程主要在肝脏进行。

21 （一）胞嘧啶和尿嘧啶的降解 胞嘧啶脱氨酶 二氢尿嘧啶脱氢酶 二氢嘧啶酶 C U DHU β - 脲基丙酸 β - 脲基丙酸酶
H2O NH3 NADPH+H+ H2O NADP+ β - 脲基丙酸酶 -丙氨酸+ NH3 +CO2 H2O

22 （二）胸腺嘧啶的降解 二氢胸腺嘧啶脱氢酶 二氢嘧啶酶 T DHT β - 脲基异丁酸 β - 脲基异丁酸酶
H2O NADPH+H+ NADP+ β - 脲基异丁酸酶 -氨基异丁酸+ NH3 +CO2 H2O