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生物化学与分子生物学第十章核苷酸代谢Metabolism of Nucleotides核苷酸是核酸的基本结构单位。人体内的核苷酸主要由机体细胞自身合成。因此，与氨基酸不同，核苷酸不属于营养必需物质。胃酸胰核酸酶食物核蛋白核酸(RNA及DNA)蛋白质胰、肠核苷酸酶核苷酶核苷酸核苷磷酸碱基戊糖 核酸的消化与吸收AMP 核苷酸的生物功用作为核酸合成的原料体内能量的利用形式参与代谢和生理调节组成辅酶活化中间代谢物烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)第一节 嘌呤核苷酸的合成与分解代谢 Metabolism of Purine Nucleotides嘌呤核苷酸的结构GMPAMP一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两种途径 从头合成途径(de novo synthesis)利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸。 补救合成途径(salvage pathway) 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤核苷酸。（一）嘌呤核苷酸的从头合成1、从头合成途径除某些细菌外，几乎所有生物体都能合成嘌呤碱。 哺乳动物合成部位 肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行此合成途径。 嘌呤碱合成的元素来源CO2甘氨酸天冬氨酸甲酰基（一碳单位）甲酰基（一碳单位）谷氨酰胺（酰胺基） 合成过程 IMP的合成 AMP和GMP的生成AMPATPPRPP合成酶谷氨酰胺酰胺转移酶谷氨酸 AMP GMPPP-1-R-5-P（磷酸核糖焦磷酸）R-5-P（5-磷酸核糖）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H2N-1-R-5′-P（5′-磷酸核糖胺）IMP IMP的合成过程① 磷酸核糖酰胺转移酶② GAR合成酶③ 转甲酰基酶④ FGAM合成酶⑤ AIR合成酶IMP生成总反应过程 AMP和GMP的生成①腺苷酸代琥珀酸合成酶 ③IMP脱氢酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶 ④GMP合成酶激酶激酶ATPADPATPADPAMPADPATP激酶激酶GMPGDPGTPATPADPATPADP 嘌呤核苷酸从头合成特点 嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。 IMP的合成需5个ATP，6个高能磷酸键。AMP 或GMP的合成又需1个ATP。___++腺苷酸代琥珀酸AMPADPR-5-PATPPRPP合成酶酰胺转移酶IMP_ATPGMPGTPXMPGDP__腺苷酸代琥珀酸AMPADPATP+IMP+GMPGDPGTPXMPATP_2. 从头合成的调节调节方式：反馈调节和交叉调节PRPPPRAGTP（二）嘌呤核苷酸的补救合成有两种方式 参与补救合成的酶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)APRT腺嘌呤 + PRPPAMP + PPiHGPRT次黄嘌呤 + PRPPIMP + PPiHGPRT鸟嘌呤 + PRPPGMP + PPi腺苷激酶腺嘌呤核苷AMPATPADP 合成过程 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。NADPH+H+AMPGMPNH3NH3腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶NADP+腺苷酸代琥珀酸IMPXMP（三）嘌呤核苷酸的相互转变在核苷二磷酸水平上进行（N代表A、G、U、C等碱基）（四）脱氧核糖核苷酸的生成SS 激酶dNDP + ATPdNTP + ADP核糖核苷酸还原酶，Mg2+NDPdNDP二磷酸核糖核苷二磷酸脱氧核苷还原型硫氧化还原蛋白-(SH)2氧化型硫氧化还原蛋白NADPH + H+NADP+硫氧化还原蛋白还原酶(FAD)核苷酸还原酶是一种别构酶，包括两个亚基，只有两个亚基结合时才具有酶活性。在DNA合成旺盛、分裂速度较快的细胞中，核苷酸还原酶体系活性较强。细胞除了控制核苷酸还原酶的活性以调节脱氧核苷酸的浓度之外，还可以通过各种三磷酸核苷对还原酶的别构作用来调节不同脱氧核苷酸生成，使合成DNA的4种脱氧核苷酸控制在适当的比例。核苷酸还原酶的别构调节 作用物主要促进剂主要抑制剂CDPUDPADPGDPATPATPdGTPdTTPdATP、dGTP、dTTPdATP、dGTPdATP、ATPdATP（五）嘌呤核苷酸的抗代谢物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。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 6-巯基嘌呤的结构次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤(