生物化学第12章核苷酸代谢课件.ppt

1、第第12章章核苷酸代谢核苷酸代谢12.1 核苷酸的分解核苷酸的分解 12.1.1 嘌呤核苷酸的分解 12.1.2 嘧啶核苷酸的分解12.2 核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成 12.2.1 核苷酸生物合成的概况 12.2.2 嘌呤核苷酸的从头合成 12.2.3 嘧啶核苷酸的从头合成 12.2.4 核苷三磷酸的合成 12.2.5 脱氧核苷酸的合成 12.2.6 胸苷酸的合成 12.2.7 核苷酸的补救途径 12.3 12.3 核苷酸生物合成的调节核苷酸生物合成的调节 12.3.1 嘌呤核苷酸生物合成的调控 12.3.2 嘧啶核苷酸生物合成的调控12.4 12.4 核苷酸合成的抗代谢物核苷酸合成的抗

2、代谢物 12.4.1 嘌呤类似物 12.4.2 嘧啶类似物 12.4.3 核苷类似物 12.4.4 谷氨酰胺和天冬氨酸类似物 12.4.5 叶酸类似物12.5 12.5 辅酶核苷酸的生物合成辅酶核苷酸的生物合成 12.5.1 烟酰胺核苷酸的合成 12.5.2 黄素核苷酸的合成 12.5.3 辅酶A的合成 12.1 12.1 核苷酸的分解核苷酸的分解 P313v核酸的分解过程如下：核酸分解代谢的第一步是水解连接核苷酸之间磷酸二酯键(解聚作用)，生成低级多核苷酸或单核苷酸；12.1.1 嘌呤核苷酸的分解嘌呤核苷酸的分解v不同种类生物分解嘌呤能力不同，代谢产物也不同：（1）人、猪类及一些排尿酸动物（

3、鸟类、某些爬虫类、昆虫等）：以尿酸尿酸为嘌呤碱代谢最终产物；（2）其他多种生物：进一步分解尿酸，形成不同代谢产 物，最后分解成CO2和NH3；嘌呤和嘌呤核苷酸及其产物尿酸的代谢嘌呤和嘌呤核苷酸及其产物尿酸的代谢P314图图12-1,2 A，AMP(AMP)IMPG，GMP嘌呤核苷酸到尿酸的代谢途径嘌呤核苷酸到尿酸的代谢途径vP314，P315 图12-1和图12-2：AMPIMP次黄苷次黄嘌呤黄嘌呤尿酸尿囊素尿囊酸尿素NH3+CO2 GMP鸟嘌呤核苷G黄嘌呤尿酸尿囊素尿囊酸尿素NH3+CO2腺苷 AMPIMP次黄苷次黄嘌呤黄嘌呤尿酸 GMP鸟嘌呤核苷G黄嘌呤尿酸v尿酸随尿排出。对嘌呤核苷酸到尿

4、酸的分解代谢途径的掌握要求对嘌呤核苷酸到尿酸的分解代谢途径的掌握要求腺苷 痛风症及其治疗痛风症及其治疗 P316v痛风症：痛风症：尿酸在体内过量积累而沉积在关节、软组织、肾等中导致的疾病；v进食高嘌呤饮食、体内核酸大量分解、尿酸排泄困难时易患此病；v别嘌呤醇：别嘌呤醇：结构与次黄嘌呤相似，是黄嘌呤氧化酶强竞争性抑制剂，经别嘌呤醇治疗的患者直接排泄次黄嘌呤。v尿酸尿酸：进一步分解代谢随不同生物而异：vP315图12-2：12.1.2 嘧啶核苷酸的分解嘧啶核苷酸的分解 P316v嘧啶碱在生物体内进一步被分解，不同种类生物对嘧啶碱的分解过程不同；v具有氨基的嘧啶具有氨基的嘧啶：需先水解脱去氨基，如C

5、脱氨生成U：胞嘧啶脱氨酶 胞嘧啶胞嘧啶+H2O 尿嘧啶尿嘧啶+NH3 嘧啶碱的分解嘧啶碱的分解P316图图12-3,4对三种嘧啶碱的分解代谢途径的掌握要求对三种嘧啶碱的分解代谢途径的掌握要求v胞嘧啶和尿嘧啶-丙氨酸转氨作用脱氨有机酸代谢；v胸腺嘧啶-氨基异丁酸 一部分随尿排出；-氨基异丁酸甲基丙二酰-半醛琥珀酰-CoATCA12.2 核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成v无论动物、植物或微生物，通常都能合成各种嘌呤和嘧啶核苷酸；12.2.1 核苷酸生物合成的概况核苷酸生物合成的概况 P3171.从头合成途径从头合成途径（de novo synthesis）：生物体内以简单前体物质（磷酸核糖、AA、

6、CO2和NH3）等小分子合成核苷酸的合成途径；2.补救途径补救途径（salvage）：当从头合成途径从头合成途径受阻时，生物体能用已有的碱基和核苷合成核苷酸；12.2.2 嘌呤核糖单核苷酸的从头合成嘌呤核糖单核苷酸的从头合成 P318v嘌呤环各元素来源：（1）第1位N来自Asp氨基；（2）第2、8位C来自甲酸 盐；（3）第3、9位N来自Gln 的酰胺基；（4）第4、5位C、第7位N 来自Gly，第6位C来 自CO2；（1）IMP的从头合成途的从头合成途 径径vIMP（肌苷酸，次黄嘌呤单核苷酸）肌苷酸，次黄嘌呤单核苷酸）v从5-磷酸核糖焦磷酸（磷酸核糖焦磷酸（5-phosphoribosyl p

7、yrophosphate，PRPP）开始，经一系列酶促反应生成IMP；v其他嘌呤单核苷酸由 IMP 转变而成；v参见P319图12-6：v要求掌握：途径的起始物和终产物。要求掌握：途径的起始物和终产物。P319IMP的的合合成成途途径径 （2）AMP和和GMP的的合成：合成：P320vIMP转化为AMP、黄苷酸（XMP）和鸟苷酸（GMP）：12.2.3 12.2.3 嘧啶核苷酸的嘧啶核苷酸的从头从头合成合成 P321v嘧啶核苷酸的嘧啶环由氨甲氨甲酰磷酸酰磷酸（NH3 和和CO2 合成）合成）和Asp合成：v要求：途径的起始物和终产要求：途径的起始物和终产物。物。（NHNH3 3、COCO2 2

8、）（1）UMP（尿嘧啶单核苷酸）的合成尿嘧啶单核苷酸）的合成v生物利用CO2、NH3、Asp、PRPP首先合成尿苷酸尿苷酸（UMP）；其他嘧啶核苷酸由尿嘧啶核苷酸转变而成；vUMP是胞苷酸（CMP）和胸苷酸（TMP）的前体；v合成嘧啶核苷酸时首先形成嘧啶环（与嘌呤核苷酸不同），再与PRPP结合成为UMP；v关键中间化合物 乳清酸乳清酸；乳清酸乳清酸的合成的合成 P322图12-9 UMP、CTP和和UTP的合成的合成 P323图12-10 12.2.4 核苷三磷酸的合成核苷三磷酸的合成 P3231.从核苷酸转化为核苷二磷酸：由相应的（脱氧）激酶催化：（d）NMP+ATP （d）NDP+ADP2

9、.从核苷二磷酸转化为核苷三磷酸：由相应的（脱氧）激酶催化：（d）NDP+ATP （d）NTP+ADP12.2.5 脱氧核糖核苷酸的合成脱氧核糖核苷酸的合成v脱氧核苷三磷酸是合成DNA的前体；v生物体内脱氧核糖核苷酸由核糖核苷酸还原形成，反应常发生在核苷二磷酸水平上；vA、G和C的核糖二核苷酸脱去核糖第2位碳原子上氧成为相应的脱氧核糖二核苷酸；v掌握：核苷二磷酸被氧化生成脱氧核糖二核苷酸。掌握：核苷二磷酸被氧化生成脱氧核糖二核苷酸。P323 图12-12 12.2.6 胸苷酸（胸苷酸（dTMP）的合成的合成 P324（1）由dUMP甲基化生成（图）；N5，N10-亚甲基-四氢叶酸是甲基供体；（2

10、）T与2 脱氧核苷缩合可生成dTMP（补救途径）；胸苷酸（胸苷酸（dTMP）的合成）的合成v掌握：胸苷酸的合成即为掌握：胸苷酸的合成即为dUMP dTMP。甲基供体：亚甲基四氢叶酸甲基供体：亚甲基四氢叶酸（阅读）（阅读）vN5，N10 亚甲基四氢叶酸给出甲基后变成二氢叶酸；v二氢叶酸经二氢叶酸还原酶催化，由NADPH+H+供给氢而被还原成四氢叶酸（FH4）；v如果有亚甲基的供体，例如Ser存在时，FH4可获得亚甲基而重新转变成 N5，N10 亚甲基四氢叶酸：亚甲基四氢叶酸给出甲基和获得甲基的过程亚甲基四氢叶酸给出甲基和获得甲基的过程 12.2.7 核苷酸补救合成核苷酸补救合成 P324（1）嘌

11、呤核苷酸的补救途径：嘌呤核苷酸的补救途径：v共有两种补救途径：（2）嘧啶核苷酸合成的嘧啶核苷酸合成的补救途径补救途径 P325vU转变为转变为UMP：两种方式：U与PRPP反应生成UMP；U与1-磷酸核糖反应产生尿嘧啶核苷，后者在尿苷激酶作用下被磷酸化形成UMP：关于补救途径关于补救途径v掌握：1.由半成品合成核苷酸；2.主要半成品：碱基，核糖-磷酸，PRPP，核苷。12.3 核苷酸生物合成的调节核苷酸生物合成的调节v略。核苷酸生物合成与核酸生物合成的关系核苷酸生物合成与核酸生物合成的关系 12.3.1 嘌呤核苷酸生物合成的调节嘌呤核苷酸生物合成的调节 P326v略。12.4 核苷酸从头合成的

12、抗代谢物核苷酸从头合成的抗代谢物 P327v核苷酸从头合成的抗代谢物可以抑制核苷酸的合成；v此类物质可用来作为控制肿瘤细胞快速生长的药物；1.嘌呤类似物：2.谷氨酰胺和天冬氨酸类似物：3.叶酸类似物：4.嘧啶类似物：氨甲蝶呤：一类重要的抗肿瘤药物氨甲蝶呤：一类重要的抗肿瘤药物（阅读）（阅读）v某些叶酸结构类似物如氨基蝶呤（aminopterin）、氨甲蝶呤（methotrexate）等，能与二氢叶酸还原酶不可逆结合，阻止FH4生成，从而抑制它参与的各种一碳单位转移反应；v续；叶酸结构类似物叶酸结构类似物 阅读：阅读：v氨甲蝶呤是一类重要的抗肿瘤药物，对急性白血病、绒毛膜上皮癌等有一定疗效。这类药物能够抑制肿瘤细胞核酸的合成，但对正常细胞亦有影响，故毒性较大，限制了临床上的运用；v作为二氢叶酸还原酶特异抑制剂，在实验室可用于配制选择培养基，筛选抗性基因或鉴定胸腺嘧啶核苷激酶基因，十分有用。本章要点本章要点1.五种核苷酸的分解代谢：用汉字名称按代谢途径依次写出主要代谢物；2.核苷酸的生物合成：从头合成：各代谢途径的代谢起始物和终产物；补救途径：主要半成品；3.核苷酸合成的抗代谢物：了解其中任意一种抗代谢物的抗代谢机理；v制药专业：至少掌握本书中两种抗代谢物的抗代谢机理。习习 题题1.P332思考题：1（P322），2，3，5，6，7。3：书面和电子版。v自己查阅资料复习思考题。