第10章核苷酸及遗传信息的储存.ppt

,*,目 录,第 一节,核 苷 酸 代 谢,Metabolism of Nucleotides,核酸的消化与吸收,概 述,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(,最主要）,体内能量的利用形式,（,ATP、GTP、UTP、CTP）,参与代谢和生理调节,：（,ATP/ADP/AMP,第二信使,cAMP、cGMP,）,组成辅酶,（,CoA、FAD、NAD,+,、NADP,+,含,腺苷酸,）,活化中间代谢物,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸,(NAD,+,),AMP,第一节 嘌呤核苷酸的代谢,Metabolism of Purine Nucleotides,嘌呤核苷酸的结构,GMP,AMP,IMP,嘌呤碱合成的元素来源,CO,2,天冬氨酸,甲酰基,（一碳单位）,甘氨酸,甲酰基,（一碳单位）,谷氨酰胺,（酰胺基）,嘌呤核苷酸合成的原料,5,天冬氨酸,甲酰基,（一碳单位）,甘氨酸,甲酰基,（一碳单位）,谷氨酰胺,（酰胺基）,R,CO,2,P,磷酸戊糖途径,过程,1.IMP,的合成,2.AMP,和,GMP,的生成,R-5-P,（5-,磷酸核糖）,ATP,AMP,PRPP,合成酶,PP-1-R-5-P,（,磷酸核糖焦磷酸）,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,IMP,AMP,GMP,H,2,N-1-R-5-P,（5,-,磷酸核糖胺）,谷氨酰胺,谷氨酸,酰胺转移酶,腺苷酸代琥珀酸合成酶,IMP,脱氢酶,腺苷酸代琥珀酸裂解酶,GMP,合成酶,2,、,AMP,和,GMP,的生成,目 录,嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。,嘌呤核苷酸从头合成,特点,利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。,2.,嘌呤核苷酸的补救合成途径,定义,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),参与补救合成的酶,腺嘌呤+,PRPP,AMP,+,PPi,APRT,次黄嘌呤+,PRPP,IMP,+,PPi,HGPRT,鸟嘌呤+,PRPP,HGPRT,GMP,+,PPi,合成过程,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。,3.,嘌呤核苷酸的相互转变,IMP,AMP,腺苷酸代,琥珀酸,XMP,GMP,NH,3,腺苷酸脱氨酶,鸟苷酸还原酶,NADPH+H,+,NADP,+,NH,3,性质,: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.,机制,:竞争性抑制或“以假乱真”方式干 扰或阻断嘌呤核苷酸的合成代谢,进而阻止核酸及蛋白质的生物合成.,意义,:,抗肿瘤作用,.,（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物,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,次黄嘌呤,(H),6-巯基嘌呤,(6,-MP),6-巯基嘌呤,的结构,6-巯基嘌呤(6,MP),作用,其化学结构与次黄嘌呤相似,并可在体内转变成6,MP,核苷酸.1,、抑制,IMP,转变为,AMP,及,GMP;,2,、,通过竞争性抑制影响次黄嘌呤-鸟 嘌呤磷酸核糖转移酶(,HGPRT),而阻止 了补救合成途径;,3,、反馈抑制,PRPP,酰基转移酶而阻断从头 合成途径.,甲酰甘氨酰,胺核苷酸,（,FGAR）,谷氨酰胺,（,Gln）,=,PRA,甘氨酰胺,核苷酸,（,GAR）,=,=,甲酰甘氨,脒核苷酸,（,FGAM）,目 录,5-氨基异咪唑-,4-甲酰胺核苷酸,（,AICAR）,=,5-甲酰胺基咪唑-,4-甲酰胺核苷酸,（,FAICAR）,IMP,次黄嘌呤,（,H）,PRPP,PPi,=,AMP,=,PRPP,PPi,=,腺嘌呤（,A）,GMP,=,=,PRPP,PPi,鸟嘌呤(,G),6-,MP,6-,MP,6-,MP,6-,MP,6-,MP,6-,MP,氮杂丝氨酸,氮杂丝氨酸,氮杂丝氨酸,MTX,MTX,从头合成途径,补救合成途径,（二）、嘧啶核苷酸的合成代谢,嘧啶核苷酸的结构,1.,嘧啶核苷酸的从头合成,主要是肝细胞胞液,嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。,定义,合成部位,嘧啶合成的元素来源,氨基甲,酰磷酸,天冬氨酸,天冬氨酸,=,o,=,o,嘧啶碱合成的元素来源,Gln,CO,2,合成过程,1.,尿嘧啶核苷酸的合成,谷氨酰胺+,HCO,3,-,氨基甲酰磷酸合成酶,II,2,ATP,2,ADP+Pi,谷氨酸+,氨基甲酰磷酸,2.,胞嘧啶核苷酸的合成,ATP,ADP,尿苷酸激酶,UDP,二磷酸核苷激酶,ATP,ADP,UTP,CTP,合成酶,谷氨酰胺,ATP,谷氨酸,ADP+Pi,3.dTMP,或,TMP,的生成,TMP,合酶,N,5,N,10,-,甲烯,FH,4,FH,2,FH,2,还原酶,FH,4,NADP,+,NADPH+H,+,dUMP,脱氧胸苷一磷酸,dTMP,UDP,脱氧核苷酸还原酶,dUDP,CTP,CDP,dCDP,dCMP,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),嘧啶类似物,：,5-氟尿嘧啶,（5-,FU）,与,TMP,类似,1、代谢为,FdUMP,抑制胸苷酸合酶，,2、代谢为,FUTP,以,FUMP,掺入,RNA,破坏,RNA,结构，,消化道癌乳癌(毒性大),（三）三磷酸核苷的合成,AMP,ADP,ATP,ADP,ATP,激酶,ADP,ATP,激酶,GMP,GDP,GTP,ADP,ATP,激酶,ADP,ATP,激酶,（四）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）,dNDP,+,ATP,激酶,dNTP,+,ADP,二磷酸脱氧核苷,NDP,dNDP,二磷酸核糖核苷,NADP,+,NADPH+H,+,核糖核苷酸还原酶，,Mg,2+,还原型硫氧化还原蛋白,-(SH),2,氧化型硫氧化还原蛋白,S,S,硫氧化还原蛋白还原酶,（,FAD,）,脱氧核苷酸的生成,二、核苷酸的分解代谢（一）嘌呤核苷酸的分解代谢,核苷酸,核苷,核苷酸酶,Pi,核苷磷酸化酶,碱基,1-磷酸核糖,嘌呤碱的最终,代谢产物,AMP,GMP,H,（次黄嘌呤）,G,X,（黄嘌呤）,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤氧化酶,嘌呤核苷酸分解代谢特点:,1、环打不破;,2、最终产物:,尿酸;,3、嘌呤代谢障碍:,痛风症,血尿酸正常含量:,0.12-0.36,mmol/L,溶解度低.嘌呤代谢障碍时,血尿酸浓度升高,尿酸盐结晶沉积于软组织、软骨及关节等处,而导致关节炎、尿路结石及肾脏疾病.临床常用,别嘌呤醇,治疗痛风症。因别嘌呤醇与次黄嘌呤结构相似，可抑制黄嘌呤氧化酶而抑制尿酸生成。另外,别嘌呤醇可与,PRPP,结合,产物可反馈抑制从头合成的酶。,痛风症的治疗机制,鸟嘌呤,次黄嘌呤,黄嘌呤,尿酸,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤氧化酶,别嘌呤醇,（二）、嘧啶核苷酸的分解代谢,嘧啶碱,1-磷酸核糖,嘧啶核苷酸,核苷,核苷酸酶,PPi,核苷磷酸化酶,胞嘧啶,NH,3,尿嘧啶,二氢尿嘧啶,H,2,O,CO,2,+NH,3,-丙氨酸,胸腺嘧啶,-脲基异丁酸,-氨基异丁酸,H,2,O,丙二酸单酰,CoA,乙酰,CoA,TAC,肝,尿素,甲基丙二酸单酰,CoA,琥珀酰,CoA,TAC,糖异生,嘧啶核苷酸分解代谢特点,1 环被打开,2 终产物:,NH,3,/CO,2.,/,丙氨酸,-,氨基异丁酸,