北京大学：《生物化学》课程教学资源（课件讲稿）第十章 核苷酸代谢

第八章 核苷酸代谢 刘新文 氨基甲酰磷酸 天冬氨酸 w-c 北京大学医学部生物化学与分子生物学系

刘新文 北京大学医学部生物化学与分子生物学系

第一节 概述 一、核苷酸的主要生理功能： ①合成DNA、RNA的原料，这是体内核苷酸最重要的功能。 ②生物体的直接供能物质：ATP、GTP、UTP、CTP等。主要 为ATP ③某些核苷酸的衍生物是多种生物合成过程的活性中间物质： UDP一葡萄糖是糖原合成的活性中间物质.CDP一甘油二酯 是甘油磷酸酯合成的中间活性物质等。 ④环核苷酸cAMP与cGMP作为信息分子，参加物质代谢和生 理过程的调节。 ⑤AMP是某些辅酶NAD+、NADP+、FAD、辅酶A)的组成成 分

第一节 概述 一、核苷酸的主要生理功能： ①合成DNA、RNA的原料，这是体内核苷酸最重要的功能。 ②生物体的直接供能物质：ATP、GTP、UTP、CTP等。主要 为ATP ③某些核苷酸的衍生物是多种生物合成过程的活性中间物质: UDP—葡萄糖是糖原合成的活性中间物质．CDP—甘油二酯 是甘油磷酸酯合成的中间活性物质等。 ④环核苷酸cAMP与cGMP作为信息分子，参加物质代谢和生 理过程的调节。 ⑤AMP是某些辅酶(NAD+ 、NADP+ 、FAD、辅酶A)的组成成 分

二、核苷酸的代谢动态 食物核酸 cAMP与cGMP NTP 生物合成 核苷酸 组织核酸 ◆活性中间物质 组织核酸 某些辅酶

二、核苷酸的代谢动态 核苷酸 食物核酸 生物合成 组织核酸 NTP 组织核酸 某些辅酶 活性中间物质 cAMP与cGMP

第二节 核苷酸的合成代谢 >从头合成(de novo synthesis)途径：利用简单物质为原料， 经过一系列酶促反应（复杂过程），合成核苷酸。 >补救合成（或重新利用，salvage pathway)途径：利用体内 游离的碱基或核苷（现成原料），经过比较简单的反应过程， 合成核苷酸。 一、嘌呤核苷酸的合成代谢 1、从头合成途径：从头合成是体内嘌呤核苷酸合成的主要 途径 原料： 磷酸核糖、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、CO2 及一碳单位 部位：胞液

第二节 核苷酸的合成代谢 从头合成(de novo synthesis)途径：利用简单物质为原料， 经过一系列酶促反应（复杂过程），合成核苷酸。 补救合成(或重新利用，salvage pathway)途径：利用体内 游离的碱基或核苷（现成原料），经过比较简单的反应过程， 合成核苷酸。 一、嘌呤核苷酸的合成代谢 1、从头合成途径：从头合成是体内嘌呤核苷酸合成的主要 途径 原料：磷酸核糖、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、CO2 及一碳单位 部位：胞液

00 甘氨酸 天冬氨酸 碳单位 一碳单位 谷氨酰胺 图1嘌呤环原料来源馨 【记忆】竹竿” (Gy)立中央，“谷子”(Gln)下面长， 氧化碳“天”(A$p)上飘，“假仙”（甲酰）在两旁

图1. 嘌呤环原料来源 【记忆】“竹竿”（Gly）立中央，“谷子”(Gln)下面长， 二氧化碳“天”(Asp)上飘，“假仙”（甲酰）在两旁

冬活性磷酸核糖形式：磷酸核糖焦磷酸(PRPP)〉 两个阶段：首先合成IMP,再由IMP转变成AMP与 GMP 冬嘌呤核苷酸是在一磷酸水平上合成的 在合成嘌呤核苷酸的过程中逐步合成嘌呤环 ~调节酶：磷酸核糖焦磷酸激酶、磷酸核糖酰氨氨基转 移酶 磷酸核糖酰胺转移酶催化的反应是嘌呤核苷酸合成的托管 步骤(committed step,关键步骤)，AMP与GMP能够协 同抑制此酶的活性

 活性磷酸核糖形式：磷酸核糖焦磷酸（PRPP）  两个阶段：首先合成IMP，再由IMP转变成AMP与 GMP  嘌呤核苷酸是在一磷酸水平上合成的 在合成嘌呤核苷酸的过程中逐步合成嘌呤环 调节酶：磷酸核糖焦磷酸激酶、磷酸核糖酰氨氨基转 移酶 磷酸核糖酰胺转移酶催化的反应是嘌呤核苷酸合成的托管 步骤（committed step，关键步骤），AMP与GMP能够协 同抑制此酶的活性

2、补救合成：脑、骨髓等只能进行补救合成 装 >自毁容貌症：完全缺少次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (HGPRT) 二、嘧啶核苷酸的合成代谢譬 氨基甲酰磷酸 天冬氨酸 1、从头合成途径 >原料：磷酸核糖、天冬氨 酸、谷氨酰胺、CO2 >部位：胞液 w-C 图9-10嘧啶环原子的来源。 C2与N3来源于氨基甲酰 磷酸，天冬氨酸提供其 它原子

2、补救合成：脑、骨髓等只能进行补救合成 自毁容貌症：完全缺少次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 （HGPRT） 二、嘧啶核苷酸的合成代谢 1、从头合成途径 原料：磷酸核糖、天冬氨 酸、谷氨酰胺、CO2 部位：胞液

>两个阶段：首先合成UMP,再由UMP转变成CTP与 dTMP >胞嘧啶核苷酸的生成发生在三磷酸水平，由UTP转变 为CTP >先合成嘧啶环，再合成嘧啶核苷酸 >调节酶：磷酸核糖焦磷酸激酶(PRPP合成酶)、氨甲 酰磷酸合成酶Ⅱ(CPSⅡ，位于细胞液中) 2、补救合成譬 三、脱氧核糖核苷酸的生成 >原料：NDP(dTMP的直接原料为dUMP) >脱氧（还原）过程发生在二磷酸水平 >dTMP的生成发生在一磷酸水平，但脱氧（还原）过程 仍然发生在二磷酸水平

两个阶段：首先合成UMP，再由UMP转变成CTP与 dTMP  胞嘧啶核苷酸的生成发生在三磷酸水平，由UTP转变 为CTP 先合成嘧啶环，再合成嘧啶核苷酸 调节酶：磷酸核糖焦磷酸激酶（PRPP合成酶）、氨甲 酰磷酸合成酶Ⅱ（CPSⅡ，位于细胞液中） 2、补救合成 原料：NDP（dTMP的直接原料为dUMP） 脱氧（还原）过程发生在二磷酸水平 dTMP的生成发生在一磷酸水平，但脱氧（还原）过程 仍然发生在二磷酸水平 三、脱氧核糖核苷酸的生成

四、抗代谢物：竞争性抑制馨 1、6疏基嘌呤(6MP):次黄嘌呤(I)的类似物，抑制 HGPRT及嘌呤核苷酸的补救合成。在体内可转变为6巯基嘌 呤核苷酸，抑制嘌呤核苷酸的从头合成。 2、5氟尿嘧啶(5FU):胸腺嘧啶的类似物，抑制胸腺嘧啶 核苷酸的合成。 3、阿糖胞苷：胞苷的类似物，抑制CDP的生成。 4、氨甲蝶呤(MTX):叶酸类似物，抑制四氢叶酸的合成， 从而同时抑制嘌呤核苷酸和胸腺嘧啶核苷酸的从头合成 5、氮杂丝氨酸：Gln类似物，同时抑制嘌呤核苷酸和嘧啶核 苷酸的从头合成

四、抗代谢物：竞争性抑制 1、6巯基嘌呤（6MP）：次黄嘌呤（I）的类似物，抑制 HGPRT及嘌呤核苷酸的补救合成。在体内可转变为6巯基嘌 呤核苷酸，抑制嘌呤核苷酸的从头合成。 2、5氟尿嘧啶（5FU）：胸腺嘧啶的类似物，抑制胸腺嘧啶 核苷酸的合成。 3、阿糖胞苷：胞苷的类似物，抑制dCDP的生成。 4、氨甲蝶呤（MTX）：叶酸类似物，抑制四氢叶酸的合成， 从而同时抑制嘌呤核苷酸和胸腺嘧啶核苷酸的从头合成 5、氮杂丝氨酸：Gln类似物，同时抑制嘌呤核苷酸和嘧啶核 苷酸的从头合成

第三节 核苷酸的分解代谢 一、嘌呤核苷酸的分解代谢 1、分解代谢 >最终产物：尿酸 >关键酶：黄嘌呤氧化酶 >代谢抑制剂一别嘌呤醇 譬 2、嘌呤代谢障碍导致的相关疾病一 痛风璧 >痛风的机理：尿酸生成过量或尿酸排出过少。如：次 黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)不完全缺乏促 使嘌呤核苷酸过度生成 >别嘌呤醇治疗痛风的机理：次黄嘌呤类似物，竞争性 抑制黄嘌呤氧化酶；或转变为别嘌呤醇核苷酸，抑制嘌 呤核苷酸从头合成

第三节 核苷酸的分解代谢 一、嘌呤核苷酸的分解代谢 1、分解代谢 最终产物：尿酸 关键酶：黄嘌呤氧化酶 代谢抑制剂－别嘌呤醇 2、嘌呤代谢障碍导致的相关疾病——痛风 痛风的机理：尿酸生成过量或尿酸排出过少。如：次 黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）不完全缺乏促 使嘌呤核苷酸过度生成 别嘌呤醇治疗痛风的机理：次黄嘌呤类似物，竞争性 抑制黄嘌呤氧化酶；或转变为别嘌呤醇核苷酸，抑制嘌 呤核苷酸从头合成