1

第九章 核苷酸代谢

(Metabolism of nucleotide)(Metabolism of nucleotide)

2

核苷酸的功能

1. dNTP 是合成 DNA 的原料；2. NTP 是合成 RNA 的原料；3. UTP 、 CTP 、 GTP 分别参与 Gn 、磷脂和 Pr 合成；4. ATP 直接供能者；5. AMP 参与合成多种辅酶： （ HSCoA 、 FAD 、 NAD+ 、 NADP+ ）6. cAMP 、 cGMP 作为激素的第二信使

3

核酸的消化膳食核蛋白

蛋白质

核酸（DNA、RNA）

胃酸

单核苷酸

磷酸 核苷

戊糖 碱基

脱氧核糖 核糖（dR） （R）

嘧啶碱（U、C、T）

嘌呤碱（A、G）

4

本章主要内容

核苷酸的合成代谢

核苷酸的分解代谢

核苷酸合成的抗代谢物

5

第 一 节核苷酸的合成代谢

第 一 节核苷酸的合成代谢

6

两条合成途径

1. 从头合成途径（肝、胸腺）：

R-5-P 核苷酸

2、补救合成途径（脑、骨髓）：

嘌呤或嘧啶碱+ R-5-P 核苷酸。

aa、“ -C” 及CO2等

（一系列酶促反应）

7

一 . 嘌呤核苷酸的从头合成

8

N1

C2C4

C5

N6

N3

CO2

Ìì¡¡¶¬°±Ëá

¼×õ£»ù£¨Ò»Ì¼µ¥Î»£©

N7

C8

N9

¹È°±õ£°·¡¡£¨õ£°·¡¡»ù£©

¼×õ£»ù

£¨Ò»Ì¼µ¥Î»£©

嘌呤环合成的原料

甘氨酸

N5N10- 甲炔基 FH4

N10- 甲酰基 FH4

（一） 原料

9

天冬氨酸 (Asp)

一碳单位

嘌呤环合成原料 谷氨酰胺 (Gln)

甘氨酸 (Gly)

CO2

合成嘌呤核苷酸 : 还需 R-5-P 参与

10

（二） 合成过程 ( 胞液 )

AMP

R-5-P PRPP IMP GMP

1) R-5-P—— 5- 磷酸核糖 2) PRPP—— 磷酸核糖焦磷酸 3) IMP—— 次黄嘌呤核苷酸 4) AMP—— 腺苷酸 5) GMP—— 鸟苷酸

ATP 各种原料*

① ③

②

11

（ 1 ） PRPP 的合成

POH2C

OH

OH OH

O-P-O-P

POH2C

OH OH

O

OPRPP 合成酶

ATP AMP

R-5-P PRPP

12

（ 2 ） IMP 的合成

PRPP NH

CHN

CC

CN

CHN

R-5'-P

O

（ 10 步反应）

+ 各种原料

（ IMP ）

13

（ 3 ） AMP 和 GMP 的生成

NH

CHN

CC

CN

CHN

R-5'-P

O

NH

CHN

CC

CN

CHN

R-5'-P

NH

HOOCCH2CHCOOH

NCH N

C CC

NCH

N

R-5'-P

NH2

NHC N

H

C CC

NCH

N

R-5'-P

O

O

NHC N

C CC

NCH

N

R-5'-P

O

H2N

天冬氨酸 GTP延胡索酸

（腺苷酸代琥珀酸） AMP

IMP

NAD+

H2O

NADH+H+

XMP

谷氨酰胺 ATP

谷氨酸

GMP

14

.贰 嘧啶核苷酸的从头合成

15

N3

C2

N1C6

C5C4

天冬氨酸（ Asp ）

=o

=o

嘧啶环合成的原料

Gln

CO2

（一） 原料

16

CO2

嘧啶环合成原料 谷氨酰胺 (Gln)

天冬氨酸 (Asp)

合成嘧啶核苷酸 : 还需 R-5-P 参与

17

（二）合成过程： Gln CTP Asp 嘧啶环 UMP CO2 dTMP

1 ） UMP——尿苷酸2） CTP——三磷酸胞苷3） dTMP——脱氧胸苷酸

（乳清酸）

①

③

②

R-5-P（ PRPP ）

18

1 、尿嘧啶核苷酸（ UMP ）的合成

Gln + CO2 氨基甲酰磷酸 + 谷氨酸 （ Glu ）

酶Ⅱ

2ATP 2ADP+Pi

酶Ⅱ：氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ

19

氨基甲酰磷酸

天冬氨酸 氨甲酰天冬氨酸

Pi

乳清酸核苷酸 乳清酸 二氢乳清酸

H2O

尿嘧啶核苷酸（ UMP ）

CO2

PRPP

（嘧啶环）

20

2 、三磷酸胞苷 (CTP) 的合成

UMP UDP UTP

ATP

ATP

CTP谷氨酸 谷氨酰胺

21

3. 脱氧胸苷酸 (dTMP) 的合成 dUDP

dUMP

dTMP

N5 ， N10- 甲烯基 FH4

FH2

UDP

UMP

还原

Pi

22

三、 核苷酸的补救合成

A / G / I + PRPP AMP / GMP / IMP

嘧啶碱 + PRPP 嘧啶核苷酸

嘧啶核苷 + ATP 嘧啶核苷酸 + ADP

嘌呤磷酸核糖转移酶

嘧啶磷酸 核糖转移酶

嘧啶核苷 激酶

* 恶性肿瘤中胸苷激酶活性明显增高，提示恶化程度。

23

四、三磷酸核苷的生成

NMP NDP NTP

N ： 代表 A 、 G 、 C 、 U

ATP ATP

作为合成 RNA 的原料

24

五、脱氧核苷酸的生成

NDP dNDP dNTP

dUDP dUMP dTMP

dTDP dTTP

还原酶

NADPH+H+ NADP+ + H2O

N5,N10-CH2-FH4

作为D

NA

合成原

料

（ A 、 G 、C ）

FH2

25

第 二 节

核苷酸的分解代谢

第 二 节

核苷酸的分解代谢

26

一、嘌呤核苷酸的分解代谢 GMP AMP 腺嘌呤

鸟嘌呤 黄嘌呤 次黄嘌呤

NH3

黄嘌呤氧化酶

N

N

NH

NOH

HO

OH

别嘌呤醇

（ -）

尿酸

NH3

黄嘌呤氧化酶

27

胞嘧啶 胸腺嘧啶

N

O=CNH

CH

CHC

O

尿嘧啶

CO2 + NH3 + - 氨基酸

二、嘧啶核苷酸的分解代谢

脱氨、 还原、 水解

CMP GMP dTMP

28

第 三 节

核苷酸的抗代谢物

第 三 节

核苷酸的抗代谢物

29

一、嘌呤核苷酸的抗代谢物

1. 嘌呤类似物 6- 巯基嘌呤 (6MP) 、 6- 巯基鸟嘌呤、 8-氮杂鸟嘌呤等 其中 6MP 结构类似于次黄嘌呤

2. 氨基酸类似物 氮杂丝氨酸（ Azas ）、 6- 重氮 -5- 氧正亮氨酸等 其中 Azas 结构类似于谷氨酰胺

30

31

AMP A

R-5-P PRPP IMP

XMP GMP G

6-MP

（ -）

（ -）

（ -）

PRPP

PRPP

Azas

Gln

（ -）

*6-MP 和 Azas 的抑制作用

（从头合成途径）

（补救合成途径）

32

二、嘧啶核苷酸的抗代谢物

1. 嘧啶类似物

5- 氟尿嘧啶（ 5-FU ）

2. 叶酸类似物

氨基喋呤、氨甲喋呤

3. 阿糖胞苷

33

34

5-FU 和氨基喋呤的抑制作用

dUMP dTMP dTMP 合成酶

N5, N10-CH2-FH4 FH2

5-FU 5-FdUMP

FH2 还原酶

氨基喋呤

(-)

(-)

35

核苷类似物 阿糖胞苷 (Ara-C)

CDP dCDP

dCTP

Ara-C

(-)

36

《核苷酸代谢》课堂练习1. 补救合成途径主要在下列组织中进行

Ａ . 肝组织　　　　 Ｂ . 胸腺

Ｃ．脑组织　　　　 D ．骨髓组织

E. 小肠

２ .下列原料在嘌呤碱和嘧啶碱合成中均需要

Ａ． C02 B. Asp

C. Gln D. “ ~C ”

E. Gly

37

3.需要 PRPP 提供 R-5-P 的途径是 A. 嘌呤核苷酸的从头合成

B. 嘌呤核苷酸的补救合成

C. 嘧啶核苷酸的从头合成

D. 嘧啶核苷酸的补救合成

E. 以上途径都需要

4.核苷酸的脱氧还原是发生在下列水平上A. 一磷酸核苷 B. 二磷酸核苷

C. 三磷酸核苷 D. 核苷

E. 核糖

38

5. dTMP 的 5C-CH3 来自A. N5,N10-CH2-FH4 提供 B. N5-CH3. FH4 提供

C. N5,N10-CH-FH4 提供 C. N5, -CHO. FH4 提供

E. N5,N10-CH2-FH4 提供

6. 人体内嘌呤碱分解终产物为

A. 次黄嘌呤 B. 黄嘌呤 C. 尿酸

D. 腺嘌呤 E. 鸟嘌呤

7. 6MP 可从下列环节抑制嘌呤核苷酸的合成A. IMP → AMP B. IMP → XMP

C. XMP → GMP D. A + PRPP → AMP

E. G + PRPP → GMP