核苷酸代谢.ppt
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1、Metabolism of Nucleotides核苷酸代谢核苷酸代谢第八章第八章本章主要讨论的问题本章主要讨论的问题核苷酸有哪些重要生理功能?核苷酸有哪些重要生理功能?食物中核酸如何消化、吸收?食物中核酸如何消化、吸收?体内核苷酸如何代谢体内核苷酸如何代谢(合成与分解合成与分解)?核苷酸代谢障碍对机体有什么影响?核苷酸代谢障碍对机体有什么影响?核苷酸代谢类似物有何临床作用?核苷酸代谢类似物有何临床作用?核苷酸:核苷酸:AMP,GMP,UMP,CMPAMP,GMP,UMP,CMP脱氧核苷酸:脱氧核苷酸:dAMP,dGMP,dTMP,dCMPdAMP,dGMP,dTMP,dCMP 核苷酸核苷酸(
2、ribonucleotide)(ribonucleotide)核苷核苷(脱氧核苷)和磷酸以脱氧核苷)和磷酸以磷酸酯键磷酸酯键连接形成核苷酸(脱氧核苷酸)。连接形成核苷酸(脱氧核苷酸)。5端端3端端核苷酸的连接核苷酸的连接 核苷酸之间以核苷酸之间以磷酸二酯键磷酸二酯键连接形连接形成多核苷酸链,即成多核苷酸链,即核酸。核酸。C CG GA A核苷酸是核酸的基本结构单位。核苷酸是核酸的基本结构单位。人人体体内内的的核核苷苷酸酸主主要要由由机机体体细细胞胞自自身身合合成成。因因此此,与与氨氨基基酸酸不不同同,核核苷苷酸酸不不属属于于营营养养必必需物质需物质。核酸的降解核酸的降解 核酸核酸磷酸磷酸单核苷
3、酸单核苷酸核苷核苷戊糖或磷酸戊糖或磷酸-戊糖戊糖碱基碱基水水解解胰核酸酶胰核酸酶核苷酸酶核苷酸酶核苷酶核苷酶(水解或磷酸解)(水解或磷酸解)何处去?何处去?进入磷酸戊糖途径进入磷酸戊糖途径或或重新合成核酸重新合成核酸?分解分解合成合成食物核蛋白食物核蛋白蛋白质蛋白质胃酸胃酸n 核苷酸的生物功用核苷酸的生物功用作为核酸合成的作为核酸合成的原料原料体内体内能量能量的利用形式的利用形式ATPATP、GTPGTP参与代谢和生理参与代谢和生理调节调节cAMPcAMP、cGMPcGMP组成组成辅酶辅酶NADNAD、FADFAD、CoACoA活化活化中间代谢物中间代谢物UDPGUDPG、CDP-CDP-胆碱
4、胆碱核苷酸代谢的动态核苷酸代谢的动态单核苷酸库单核苷酸库 氨基酸氨基酸 葡萄糖葡萄糖 磷酸磷酸 核苷酸的从头合成核苷酸的从头合成 核酸的降解核酸的降解 核苷酸降解产物核苷酸降解产物的再利用的再利用 核苷酸的降解核苷酸的降解 核酸的合成核酸的合成第一节第一节 嘌呤核苷酸的合成与分解代谢嘌呤核苷酸的合成与分解代谢 MetaMetabolism of Purine Nucleotidesbolism of Purine Nucleotidesn嘌呤核苷酸的结构嘌呤核苷酸的结构GMPGMPAMPAMP 肝肝、小肠和胸腺的、小肠和胸腺的胞液胞液。(一)嘌呤核苷酸的从头合成(一)嘌呤核苷酸的从头合成合成部
5、位合成部位从头合成途径除某些细菌外,从头合成途径除某些细菌外,几乎所有生物体几乎所有生物体都能合成嘌呤碱都能合成嘌呤碱。嘌呤碱合成的元素来源嘌呤碱合成的元素来源COCO2 2天冬氨酸天冬氨酸甲酰基甲酰基(一碳单位)(一碳单位)甘氨酸甘氨酸甲酰基甲酰基(一碳单位)(一碳单位)谷氨酰胺谷氨酰胺(酰胺基)(酰胺基)甘氨坐中间,谷碳站两边,甘氨坐中间,谷碳站两边,左手开天门,头顶二氧碳。左手开天门,头顶二氧碳。n 合成过程:两个阶段合成过程:两个阶段 IMP IMP(Inosine-5-Monophosphate)(Inosine-5-Monophosphate)的合成的合成 AMPAMP和和GMPG
6、MP的生成的生成(1)(1)IMPIMP的合成的合成 (11(11步反应,步反应,过程只需了解过程只需了解)1.1.从头合成途径从头合成途径活化活化(PRA)(PRA)R-5 R-5-P-P活化活化(PRPPPRPP)Gln Gln提供提供N9N9(PRAPRA)Gly Gly加合,加合,提供提供4 4,5 5,N7N7 C1 C1提供提供 8 8 Gln Gln提供提供N3N3 环化环化PAMPAMPPRPPPRPP合成酶合成酶PPATPATP酰胺转移酶酰胺转移酶N NCCNC C2 2(脱水)(脱水)H HN N咪咪唑唑环环 CO CO2 2提供提供6 6O OC C Asp Asp提供提
7、供N1N1N N裂解裂解HOOCHOOC|CH CH2 2|CH CH|HOOCHOOC C1 C1提供提供2 2(咪唑环)(咪唑环)C C11环化环化(IMPIMP)(脱水)(脱水)叶酸类似物叶酸类似物氨蝶呤氨蝶呤(amimopterin,AP)(amimopterin,AP)和甲氨蝶呤和甲氨蝶呤 (methotrexate,(methotrexate,MTX)MTX)MTXMTX 腺苷酸代琥珀酸合成酶;腺苷酸代琥珀酸合成酶;腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 IMPIMP脱氢酶;脱氢酶;GMPGMP合成酶合成酶 AMP AMP和和GMPGMP的生成的生成次黄嘌呤次黄嘌呤(H)(H)6
8、-6-巯基嘌呤巯基嘌呤(6-MP)(6-MP)6-6-巯基嘌呤巯基嘌呤(6-Mercaptopurine(6-Mercaptopurine,6-MP)6-MP)AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶从头合成途径的特点从头合成途径的特点参与从头合成途径的酶均在参与从头合成途径的酶均在胞液胞液中;中;先合成先合成IMPIMP:在在5-5-磷酸核糖分子上,磷酸核糖分子上,由由氨基酸,氨基酸,COCO2 2,一碳单位,一碳单位逐步提供元素或基团,逐步提供元素或基团,完成完成IMPIMP的的合成;合成;从从IMPIMP出发再合
9、成出发再合成AMPAMP和和GMPGMP;IMPIMP的合成需的合成需5 5个个ATPATP,6 6个高能磷酸键个高能磷酸键;AMP AMP 或或GMPGMP的合成又的合成又各需各需1 1个个ATPATP。嘌呤核苷酸从头合成的调节嘌呤核苷酸从头合成的调节原则之一:满足需求,防止供过于求。原则之一:满足需求,防止供过于求。ATPGTPR-5-PATPPRPP合成酶合成酶PRPP酰胺酰胺转移酶转移酶PRAIMPAMPSAMPADPXMPGMPGDP原则之二:相互调整,比例平衡原则之二:相互调整,比例平衡IMPIMP腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸XMPXMPAMPAMPADPADPGMPGMPGDPG
10、DPGTPGTPATPATPATPATPGTPGTP(二二)嘌呤核苷酸的补救合成嘌呤核苷酸的补救合成腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶 (adenine phosphoribosyl transferase,(adenine phosphoribosyl transferase,APRTAPRT)次黄嘌呤次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (hypoxanthine-(hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase,guanine phosphoribosyl transferase,HGPRTHGPRT)腺苷激酶腺苷激酶
11、(adenosine kinase)(adenosine kinase)n 参与补救合成的酶参与补救合成的酶n 补救合成的生理意义补救合成的生理意义补救合成补救合成节省节省从头合成时的从头合成时的能量能量和一和一些些氨基酸氨基酸的消耗的消耗。体内某些组织器官,如体内某些组织器官,如脑、骨髓脑、骨髓等只等只能进行补救合成。能进行补救合成。遗传疾病遗传疾病Lesch-Nyhan Lesch-Nyhan 莱莱-尼综合征,尼综合征,自毁容貌综合征自毁容貌综合征-罕见的性染色体罕见的性染色体X X连锁遗传病连锁遗传病疾病生化本质疾病生化本质:HGPRTHGPRT基因缺陷基因缺陷v缺乏缺乏HGPRTHGP
12、RT,使补救合成途径受阻,导致,使补救合成途径受阻,导致中枢神经系中枢神经系统功能失常统功能失常,自我损伤。,自我损伤。v缺乏缺乏HGPRTHGPRT,使得次黄嘌呤和鸟嘌呤不能转换为,使得次黄嘌呤和鸟嘌呤不能转换为IMPIMP和和GMPGMP,而是降解为尿酸,而是降解为尿酸,明显的明显的高尿酸血症高尿酸血症。Lesch-Nyhan syndrome临床表现临床表现:1 1、高尿酸血症和高尿酸尿症、高尿酸血症和高尿酸尿症2 2、痛风性关节炎、痛风性关节炎3 3、智力迟钝,大脑瘫痪、智力迟钝,大脑瘫痪4 4、舞蹈样动作,、舞蹈样动作,自残行为自残行为(四)脱氧核糖核苷酸(四)脱氧核糖核苷酸(dNT
13、P)(dNTP)的生成的生成在核苷二磷酸水平上进行在核苷二磷酸水平上进行(N代表代表A、G、U、C等碱基)等碱基)dNDP+ATP 激酶激酶dNTP+ADP二磷酸脱氧核苷二磷酸脱氧核苷NDPNDPdNDPdNDP二磷酸核糖核苷二磷酸核糖核苷NADPNADP+NADPH+HNADPH+H+核糖核苷酸还原酶,核糖核苷酸还原酶,MgMg2+2+还原型硫氧化还原型硫氧化还原蛋白还原蛋白-(SH)-(SH)2 2氧化型硫氧氧化型硫氧化还原蛋白化还原蛋白SS硫氧化还原蛋白还原酶硫氧化还原蛋白还原酶(F(FAD)AD)嘌嘌呤呤核苷酸抗代谢物主要是一些核苷酸抗代谢物主要是一些嘌呤、嘌呤、氨基酸或叶酸氨基酸或叶
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