第八章核苷酸代谢

第八章第八章核苷酸代谢核苷酸代谢

嘌呤核苷酸代谢嘌呤核苷酸代谢嘧啶核苷酸代谢嘧啶核苷酸代谢

导言导言

核苷酸的抗代谢物核苷酸的抗代谢物

一、核苷酸的组成一、核苷酸的组成

二、核苷酸的种类二、核苷酸的种类

嘧啶核苷酸、嘌呤核苷酸嘧啶核苷酸、嘌呤核苷酸一磷核苷酸、二磷酸核苷酸、三磷核苷酸一磷核苷酸、二磷酸核苷酸、三磷核苷酸

三、核苷酸的命名（符号）三、核苷酸的命名（符号）NMPNMP 、、 NDPNDP 、、 NTPNTPdNMPdNMP 、、 dNDPdNDP 、、 dNTPdNTP

（（ NN ：： AA 、、 UU 、、 CC 、、 G G ））（（ NN ：： AA 、、 TT 、、 CC 、、 G G ））

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导言导言（演示）（演示）

导言导言四、核苷酸的功能四、核苷酸的功能

最重要最重要 —— 组成核酸的基本单位 —— 组成核酸的基本单位

其他生物学作用：其他生物学作用：

供应能量、活性载体、供应能量、活性载体、构成辅酶、参与代谢调控构成辅酶、参与代谢调控

实例：实例：五、核苷酸的消化五、核苷酸的消化 (( 示意图示意图 ))

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第一节嘌呤核苷酸代谢第一节嘌呤核苷酸代谢

一、嘌呤核苷酸的合成代谢一、嘌呤核苷酸的合成代谢

从头合成途径：从头合成途径：在酶促作用下，用在酶促作用下，用 AAAA 、一碳单、一碳单位、磷酸核糖等简单物质为原料，合成核苷位、磷酸核糖等简单物质为原料，合成核苷酸的途径。（肝及大多组织细胞）酸的途径。（肝及大多组织细胞）

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补救合成途径：补救合成途径：利用细胞已有的嘌呤或嘌呤核利用细胞已有的嘌呤或嘌呤核苷为前体，经过简单的反应过程合成嘌呤核苷为前体，经过简单的反应过程合成嘌呤核苷酸的途径。（脑和骨髓）苷酸的途径。（脑和骨髓）

（一）（一）嘌呤核苷酸的从头合成途径嘌呤核苷酸的从头合成途径

合成原料：合成原料：甘甘 AAAA 、天冬、天冬 AAAA 、、谷氨酰胺谷氨酰胺

COCO2 2 、一碳单位、一碳单位R-5-PR-5-P

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嘌呤环合成的各元素来源：嘌呤环合成的各元素来源：示意图示意图

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合成过程：合成过程：



胞液中进行胞液中进行

先合成先合成 IMPIMP （共同前体）（共同前体）

再分别转变成再分别转变成 AMP AMP 与与 GMP GMP

ATP ATP 提供能量提供能量图示：图示： IMP IMP 的合成过程的合成过程

IMPIMP

XMPXMP

AMPAMP




AMP AMP 与与 GMP GMP 的生成：的生成： IMP IMP 的合成的合成

从头合成的调节：从头合成的调节：

腺苷酸腺苷酸代琥珀酸代琥珀酸

GMPGMP

AMPAMP

GMPGMP

AMPAMP

GMPGMP

参见示意图参见示意图

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（二）（二）嘌呤核苷酸的补救合成嘌呤核苷酸的补救合成



脑组织和骨髓中并不存在从头合成途径，这脑组织和骨髓中并不存在从头合成途径，这些细胞只能直接利用已有的嘌呤碱或嘌呤核苷重些细胞只能直接利用已有的嘌呤碱或嘌呤核苷重新合成嘌呤核苷酸，称为补救合成。新合成嘌呤核苷酸，称为补救合成。这一途径比较简单，且能量和氨基酸等的消这一途径比较简单，且能量和氨基酸等的消耗也比从头合成途径少得多。耗也比从头合成途径少得多。

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（二）（二）嘌呤核苷酸的补救合成嘌呤核苷酸的补救合成



由由 PRPPPRPP 提供磷酸核糖提供磷酸核糖两种酶参与：两种酶参与： APRT APRT 、、 HGPRHGPRTT嘌呤碱基的磷酸核糖基化：嘌呤碱基的磷酸核糖基化：

• • 生理意义生理意义—— 减少能量和前体分子的消耗；是脑—— 减少能量和前体分子的消耗；是脑骨髓等嘌呤核苷酸的主要合成方式。骨髓等嘌呤核苷酸的主要合成方式。

示意图示意图

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（三）脱氧核糖核苷酸的合成（三）脱氧核糖核苷酸的合成

由相应的二磷酸核糖核苷还原而来由相应的二磷酸核糖核苷还原而来

NDPNDP ddNDPNDP二磷酸核糖核苷酸还原酶二磷酸核糖核苷酸还原酶

NADPHNADPH NADP NADP ++

二磷酸核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸二磷酸脱氧脱氧核糖核苷核糖核苷

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示意图示意图

（终产物）（终产物）


二、嘌呤核苷酸的分解代谢二、嘌呤核苷酸的分解代谢

IMPIMPAMPAMP

GMPGMP

XMPXMP氧化酶氧化酶

GMPGMPXMPXMP 尿酸尿酸

分解代谢的终产物 —— 分解代谢的终产物 —— 尿酸尿酸

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二、嘌呤核苷酸的分解代谢二、嘌呤核苷酸的分解代谢

痛风症 —— 原发性和继发性痛风痛风症 —— 原发性和继发性痛风

以血中尿酸含量升高为主要特征的疾病以血中尿酸含量升高为主要特征的疾病尿酸水溶性低，血中浓度超标时，尿酸盐所尿酸水溶性低，血中浓度超标时，尿酸盐所形成的晶体可沉积在关节、软组织、软骨及肾形成的晶体可沉积在关节、软组织、软骨及肾脏等处，从而引起关节炎、尿路结石及肾脏疾脏等处，从而引起关节炎、尿路结石及肾脏疾病。病。

引起尿酸升高的原因引起尿酸升高的原因

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（一）（一）嘧啶核苷酸的从头合成途径嘧啶核苷酸的从头合成途径

合成原料：合成原料：天冬天冬 AAAA 、、谷氨酰胺谷氨酰胺

COCO2 2 和和 R-5-PR-5-P

第二节嘧啶核苷酸代谢第二节嘧啶核苷酸代谢

一、嘧啶核苷酸的合成代谢一、嘧啶核苷酸的合成代谢

嘧啶环合成的各元素来源：嘧啶环合成的各元素来源：参见示意图参见示意图

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合成过程：合成过程：胞液中进行胞液中进行先合成嘧啶环先合成嘧啶环再与磷酸核糖连接再与磷酸核糖连接

以以 UMP UMP 为共同前体为共同前体




图示：图示： UMP UMP 的合成过程的合成过程

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CTP CTP 的生成：的生成：

UMP UMP 的合成的合成

从头合成的调节：从头合成的调节：

dTMP dTMP 的生成：的生成：



示意图示意图

示意图示意图

示意图示意图

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（二）（二）嘧啶核苷酸的补救途径嘧啶核苷酸的补救途径

嘧啶嘧啶 + PRPP+ PRPP 一磷酸嘧啶核苷一磷酸嘧啶核苷 + PP+ PP

嘧啶磷酸核嘧啶磷酸核糖转移酶糖转移酶

尿苷（胞苷）尿苷（胞苷） ++ ATP UMP ATP UMP （（ CMPCMP ）） + + ADPADP

尿苷（胞苷）激酶尿苷（胞苷）激酶

脱氧胸苷脱氧胸苷 + ATP dTMP + ADP+ ATP dTMP + ADP脱氧胸苷激酶脱氧胸苷激酶



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分解代谢的终产物 —— 分解代谢的终产物 —— NHNH3 3 、、 COCO2 2

β-β- 氨基酸氨基酸


二、嘧啶核苷酸的分解代谢二、嘧啶核苷酸的分解代谢

胞嘧啶、尿嘧啶 → 胞嘧啶、尿嘧啶 → β-β- 丙基酸丙基酸胸腺嘧啶 → 胸腺嘧啶 → β-β- 氨基异丁酸氨基异丁酸

分解代谢：分解代谢：示意图示意图

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第三节核苷酸的抗代谢物第三节核苷酸的抗代谢物

核苷酸的抗代谢物的类别核苷酸的抗代谢物的类别

嘌呤、嘧啶、核苷类似物嘌呤、嘧啶、核苷类似物

谷氨酰胺、叶酸等类似物谷氨酰胺、叶酸等类似物

两大类两大类

依据依据 —— —— 酶的竞争性抑制作用酶的竞争性抑制作用

意义意义 —— —— 控制肿瘤的发展控制肿瘤的发展

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作用机制作用机制 —— ——

嘌呤、嘧啶、嘌呤、嘧啶、通过转变为异常核苷酸通过转变为异常核苷酸核苷类似物核苷类似物干扰核苷酸的生物合成干扰核苷酸的生物合成

谷氨酰胺、叶酸等类似物谷氨酰胺、叶酸等类似物 —— 可直接阻断谷 —— 可直接阻断谷氨酰胺、一碳单位在核苷酸氨酰胺、一碳单位在核苷酸合成中的作用。合成中的作用。

第三节核苷酸的抗代谢物第三节核苷酸的抗代谢物

各种抗代谢药物的作用机制：各种抗代谢药物的作用机制：归纳一览表归纳一览表

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谢谢！！

AA

PP

碱基碱基 ——腺嘌呤——腺嘌呤

戊糖戊糖 ——核糖——核糖

磷酸磷酸

[ [ 点击观察结构变化点击观察结构变化 ]]

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OO

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A

腺苷

碱基

戊糖核苷

腺嘌呤核苷P

一磷酸一磷酸（ AMP ）

P ～

腺苷二磷酸（ ADP ）

P ～

腺苷三磷酸（ ATP ）

O磷酸

核苷酸

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核酸的消化核酸的消化


嘌呤碱合成的元素来源嘌呤碱合成的元素来源


甘氨酰胺核苷酸ＧＡＲ

IMP IMP 的合成过程　（１）的合成过程　（１）


IMP IMP 的合成过程　（２）的合成过程　（２）


嘌呤核苷酸从头合成的调节（１）嘌呤核苷酸从头合成的调节（１）


嘌呤核苷酸从头合成的调节（２）嘌呤核苷酸从头合成的调节（２）


脱氧核苷酸的生成脱氧核苷酸的生成

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嘌呤核苷酸的补救合成嘌呤核苷酸的补救合成

腺嘌呤＋腺嘌呤＋ PRPP AMP PRPP AMP ＋＋ PPiPPi

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嘌呤碱的磷酸核糖基化嘌呤碱的磷酸核糖基化 APRTAPRT

次黄嘌呤＋次黄嘌呤＋ PRPP IMP PRPP IMP ＋＋ PPiPPiHGPRTHGPRT

鸟嘌呤＋鸟嘌呤＋ PRPP GMP PRPP GMP ＋＋ PPiPPiHGPRTHGPRT

腺嘌呤核苷＋腺嘌呤核苷＋ PRPP GMP PRPP GMP ＋＋ PPiPPi腺核苷酶腺核苷酶


嘧啶碱合成的元素来源嘧啶碱合成的元素来源


谷氨酰胺＋

CO2

UMP UMP 的合成过程　（的合成过程　（ 11））


UMP UMP 的合成过程　（的合成过程　（ 22 ））


CTP CTP 的合成过程　的合成过程　


dTMP dTMP 或或 TMP TMP 的合成过的合成过程　程　


嘧啶核苷酸从头合成的调节嘧啶核苷酸从头合成的调节


嘧啶碱的分解代谢嘧啶碱的分解代谢

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各种抗代谢药物的作用机制各种抗代谢药物的作用机制

6-MP6-MP 转变成转变成 6-MP6-MP 核苷酸核苷酸抑制抑制 IMP IMP 转变为转变为 AMP AMP 及及 GMP GMP 的反应的反应抑制抑制 PRPPPRPP 酰胺转移酶酰胺转移酶阻断嘌呤核苷酸的从头合成阻断嘌呤核苷酸的从头合成竞争性抑制竞争性抑制 HGPRHGPR 阻断嘌呤核苷酸补救合成途径阻断嘌呤核苷酸补救合成途径

嘌呤类似物 ——嘌呤类似物 ——

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5-Fu 5-Fu 阻断阻断 TMP TMP 合成合成本身无生物学活性，转变为一磷酸脱氧本身无生物学活性，转变为一磷酸脱氧核糖氟尿嘧啶核苷（核糖氟尿嘧啶核苷（ FdUMPFdUMP ），抑制），抑制 TMPTMP

合酶合酶破坏破坏 RNARNA 的结构与功能的结构与功能转变为三磷酸氟尿嘧啶核苷转变为三磷酸氟尿嘧啶核苷（（ FUTP FUTP ））参入参入 RNARNA分子分子

嘧啶类似物 ——嘧啶类似物 ——



氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸

6-6-重氮重氮 -5--5-氧氧正亮氨酸正亮氨酸

氨基酸类似物 ——氨基酸类似物 ——

与谷氨酰胺结构相似，与谷氨酰胺结构相似，干扰谷氨酰胺在核苷酸干扰谷氨酰胺在核苷酸合成中的作用合成中的作用

阿糖胞苷阿糖胞苷抑制抑制 CDP CDP 还原成还原成 dCDPdCDP，影响，影响 DNADNA的合成的合成

核苷类似物核苷类似物 —— ——



氨蝶呤及氨蝶呤及 MTXMTX

竞争性抑制二氢叶酸还原酶，使叶酸不能竞争性抑制二氢叶酸还原酶，使叶酸不能形成形成 FHFH2 2 及及 FHFH++ ，嘌呤中来自一碳单位的，嘌呤中来自一碳单位的 CC88及及

CC22 得不到供应，抑制嘌呤核苷酸合成；使得不到供应，抑制嘌呤核苷酸合成；使 dUMPdUMP

不能生成不能生成 dTMPdTMP，影响，影响 DNADNA合成。合成。

叶酸叶酸类似物 ——类似物 ——


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第八章 核 苷 酸 代 谢

第八章核苷酸代谢