第八章 核苷酸代谢 刘新文 氨基甲酰磷酸 天冬氨酸 w-c 北京大学医学部生物化学与分子生物学系
刘新文 北京大学医学部生物化学与分子生物学系
第一节 概述 一、核苷酸的主要生理功能： ①合成DNA、RNA的原料，这是体内核苷酸最重要的功能。 ②生物体的直接供能物质：ATP、GTP、UTP、CTP等。主要 为ATP ③某些核苷酸的衍生物是多种生物合成过程的活性中间物质： UDP一葡萄糖是糖原合成的活性中间物质.CDP一甘油二酯 是甘油磷酸酯合成的中间活性物质等。 ④环核苷酸cAMP与cGMP作为信息分子，参加物质代谢和生 理过程的调节。 ⑤AMP是某些辅酶NAD+、NADP+、FAD、辅酶A)的组成成 分
第一节 概述 一、核苷酸的主要生理功能： ①合成DNA、RNA的原料，这是体内核苷酸最重要的功能。 ②生物体的直接供能物质：ATP、GTP、UTP、CTP等。主要 为ATP ③某些核苷酸的衍生物是多种生物合成过程的活性中间物质: UDP—葡萄糖是糖原合成的活性中间物质．CDP—甘油二酯 是甘油磷酸酯合成的中间活性物质等。 ④环核苷酸cAMP与cGMP作为信息分子，参加物质代谢和生 理过程的调节。 ⑤AMP是某些辅酶(NAD+ 、NADP+ 、FAD、辅酶A)的组成成 分
二、核苷酸的代谢动态 食物核酸 cAMP与cGMP NTP 生物合成 核苷酸 组织核酸 ◆活性中间物质 组织核酸 某些辅酶
二、核苷酸的代谢动态 核苷酸 食物核酸 生物合成 组织核酸 NTP 组织核酸 某些辅酶 活性中间物质 cAMP与cGMP
第二节 核苷酸的合成代谢 >从头合成(de novo synthesis)途径：利用简单物质为原料， 经过一系列酶促反应（复杂过程），合成核苷酸。 >补救合成（或重新利用，salvage pathway)途径：利用体内 游离的碱基或核苷（现成原料），经过比较简单的反应过程， 合成核苷酸。 一、嘌呤核苷酸的合成代谢 1、从头合成途径：从头合成是体内嘌呤核苷酸合成的主要 途径 原料： 磷酸核糖、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、CO2 及一碳单位 部位：胞液
第二节 核苷酸的合成代谢 从头合成(de novo synthesis)途径：利用简单物质为原料， 经过一系列酶促反应（复杂过程），合成核苷酸。 补救合成(或重新利用，salvage pathway)途径：利用体内 游离的碱基或核苷（现成原料），经过比较简单的反应过程， 合成核苷酸。 一、嘌呤核苷酸的合成代谢 1、从头合成途径：从头合成是体内嘌呤核苷酸合成的主要 途径 原料：磷酸核糖、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、CO2 及一碳单位 部位：胞液
00 甘氨酸 天冬氨酸 碳单位 一碳单位 谷氨酰胺 图1嘌呤环原料来源馨 【记忆】竹竿” (Gy)立中央，“谷子”(Gln)下面长， 氧化碳“天”(A$p)上飘，“假仙”（甲酰）在两旁
图1. 嘌呤环原料来源 【记忆】“竹竿”（Gly）立中央，“谷子”(Gln)下面长， 二氧化碳“天”(Asp)上飘，“假仙”（甲酰）在两旁
冬活性磷酸核糖形式：磷酸核糖焦磷酸(PRPP)〉 两个阶段：首先合成IMP,再由IMP转变成AMP与 GMP 冬嘌呤核苷酸是在一磷酸水平上合成的 在合成嘌呤核苷酸的过程中逐步合成嘌呤环 ~调节酶：磷酸核糖焦磷酸激酶、磷酸核糖酰氨氨基转 移酶 磷酸核糖酰胺转移酶催化的反应是嘌呤核苷酸合成的托管 步骤(committed step,关键步骤)，AMP与GMP能够协 同抑制此酶的活性
活性磷酸核糖形式：磷酸核糖焦磷酸（PRPP） 两个阶段：首先合成IMP，再由IMP转变成AMP与 GMP 嘌呤核苷酸是在一磷酸水平上合成的 在合成嘌呤核苷酸的过程中逐步合成嘌呤环 调节酶：磷酸核糖焦磷酸激酶、磷酸核糖酰氨氨基转 移酶 磷酸核糖酰胺转移酶催化的反应是嘌呤核苷酸合成的托管 步骤（committed step，关键步骤），AMP与GMP能够协 同抑制此酶的活性
2、补救合成：脑、骨髓等只能进行补救合成 装 >自毁容貌症：完全缺少次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (HGPRT) 二、嘧啶核苷酸的合成代谢譬 氨基甲酰磷酸 天冬氨酸 1、从头合成途径 >原料：磷酸核糖、天冬氨 酸、谷氨酰胺、CO2 >部位：胞液 w-C 图9-10嘧啶环原子的来源。 C2与N3来源于氨基甲酰 磷酸，天冬氨酸提供其 它原子
2、补救合成：脑、骨髓等只能进行补救合成 自毁容貌症：完全缺少次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 （HGPRT） 二、嘧啶核苷酸的合成代谢 1、从头合成途径 原料：磷酸核糖、天冬氨 酸、谷氨酰胺、CO2 部位：胞液
>两个阶段：首先合成UMP,再由UMP转变成CTP与 dTMP >胞嘧啶核苷酸的生成发生在三磷酸水平，由UTP转变 为CTP >先合成嘧啶环，再合成嘧啶核苷酸 >调节酶：磷酸核糖焦磷酸激酶(PRPP合成酶)、氨甲 酰磷酸合成酶Ⅱ(CPSⅡ，位于细胞液中) 2、补救合成譬 三、脱氧核糖核苷酸的生成 >原料：NDP(dTMP的直接原料为dUMP) >脱氧（还原）过程发生在二磷酸水平 >dTMP的生成发生在一磷酸水平，但脱氧（还原）过程 仍然发生在二磷酸水平
两个阶段：首先合成UMP，再由UMP转变成CTP与 dTMP 胞嘧啶核苷酸的生成发生在三磷酸水平，由UTP转变 为CTP 先合成嘧啶环，再合成嘧啶核苷酸 调节酶：磷酸核糖焦磷酸激酶（PRPP合成酶）、氨甲 酰磷酸合成酶Ⅱ（CPSⅡ，位于细胞液中） 2、补救合成 原料：NDP（dTMP的直接原料为dUMP） 脱氧（还原）过程发生在二磷酸水平 dTMP的生成发生在一磷酸水平，但脱氧（还原）过程 仍然发生在二磷酸水平 三、脱氧核糖核苷酸的生成
四、抗代谢物：竞争性抑制馨 1、6疏基嘌呤(6MP):次黄嘌呤(I)的类似物，抑制 HGPRT及嘌呤核苷酸的补救合成。在体内可转变为6巯基嘌 呤核苷酸，抑制嘌呤核苷酸的从头合成。 2、5氟尿嘧啶(5FU):胸腺嘧啶的类似物，抑制胸腺嘧啶 核苷酸的合成。 3、阿糖胞苷：胞苷的类似物，抑制CDP的生成。 4、氨甲蝶呤(MTX):叶酸类似物，抑制四氢叶酸的合成， 从而同时抑制嘌呤核苷酸和胸腺嘧啶核苷酸的从头合成 5、氮杂丝氨酸：Gln类似物，同时抑制嘌呤核苷酸和嘧啶核 苷酸的从头合成
四、抗代谢物：竞争性抑制 1、6巯基嘌呤（6MP）：次黄嘌呤（I）的类似物，抑制 HGPRT及嘌呤核苷酸的补救合成。在体内可转变为6巯基嘌 呤核苷酸，抑制嘌呤核苷酸的从头合成。 2、5氟尿嘧啶（5FU）：胸腺嘧啶的类似物，抑制胸腺嘧啶 核苷酸的合成。 3、阿糖胞苷：胞苷的类似物，抑制dCDP的生成。 4、氨甲蝶呤（MTX）：叶酸类似物，抑制四氢叶酸的合成， 从而同时抑制嘌呤核苷酸和胸腺嘧啶核苷酸的从头合成 5、氮杂丝氨酸：Gln类似物，同时抑制嘌呤核苷酸和嘧啶核 苷酸的从头合成
第三节 核苷酸的分解代谢 一、嘌呤核苷酸的分解代谢 1、分解代谢 >最终产物：尿酸 >关键酶：黄嘌呤氧化酶 >代谢抑制剂一别嘌呤醇 譬 2、嘌呤代谢障碍导致的相关疾病一 痛风璧 >痛风的机理：尿酸生成过量或尿酸排出过少。如：次 黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)不完全缺乏促 使嘌呤核苷酸过度生成 >别嘌呤醇治疗痛风的机理：次黄嘌呤类似物，竞争性 抑制黄嘌呤氧化酶；或转变为别嘌呤醇核苷酸，抑制嘌 呤核苷酸从头合成
第三节 核苷酸的分解代谢 一、嘌呤核苷酸的分解代谢 1、分解代谢 最终产物：尿酸 关键酶：黄嘌呤氧化酶 代谢抑制剂－别嘌呤醇 2、嘌呤代谢障碍导致的相关疾病——痛风 痛风的机理：尿酸生成过量或尿酸排出过少。如：次 黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）不完全缺乏促 使嘌呤核苷酸过度生成 别嘌呤醇治疗痛风的机理：次黄嘌呤类似物，竞争性 抑制黄嘌呤氧化酶；或转变为别嘌呤醇核苷酸，抑制嘌 呤核苷酸从头合成