1 / 52

第 九 章

第 九 章. 核 苷 酸 代 谢. Metabolism of Nucleotides. 本章重点与难点 重点 ：了解核苷酸水解酶类和核酸的酶促降解；掌握核苷酸合成与分解途径的特点，掌握嘌呤环和嘧啶环的原子来源；掌握癌症化疗药剂的作用原理。 难点 ：嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸合成途径的异同点，不同种类的生物分解嘌呤碱的终产物。. 主要内容. 第一节 概 述 第二节 核苷酸的分解代谢 第三节 核苷酸的合成代谢. 第一节 概 述. 一、核苷酸的生物功能. 作为核酸合成的原料， 是核酸的基本组成单位； 体内能量的利用形式， ATP 是重要能量货币；

karsen
Download Presentation

第 九 章

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第 九 章 核 苷 酸 代 谢 Metabolism of Nucleotides

  2. 本章重点与难点 重点：了解核苷酸水解酶类和核酸的酶促降解；掌握核苷酸合成与分解途径的特点，掌握嘌呤环和嘧啶环的原子来源；掌握癌症化疗药剂的作用原理。 难点：嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸合成途径的异同点，不同种类的生物分解嘌呤碱的终产物。

  3. 主要内容 • 第一节 概 述 • 第二节 核苷酸的分解代谢 • 第三节 核苷酸的合成代谢

  4. 第一节 概 述

  5. 一、核苷酸的生物功能 • 作为核酸合成的原料，是核酸的基本组成单位； • 体内能量的利用形式，ATP是重要能量货币； • 参与代谢和生理调节，cAMP是第二信使； • 组成辅酶，如NAD、 FAD、 CoA等； • 活化中间代谢物，其衍生物是许多生化反应的中间供体，如UDPG 、SAM等。

  6. 胃酸 胰核酸酶 食物核蛋白 胰、肠核苷酸酶 核酸（RNA及DNA） 蛋白质 核苷酶 核苷酸 核苷 磷酸 碱基 戊糖 二、核酸和核苷酸的降解

  7. 三、核 酸 酶（Nuclease） 1、核酸酶的定义及分类 指所有可以水解核酸的酶。 • 依据底物不同分类 • DNA酶(deoxyribonuclease, DNase)： 专一降解DNA的酶。 • RNA酶 (ribonuclease, RNase)： 专一降解RNA的酶。 • 依据切割部位不同 • 核酸内切酶：限制性核酸内切酶 非限制性核酸内切酶 • 核酸外切酶：5´→3´或3´→5´核酸外切酶

  8. p p p p p p p p 外切核酸酶对核酸的水解位点 B B B B B B B B 5´ OH 3´ 牛脾磷酸二酯酶（ 5´端外切5得3） 蛇毒磷酸二酯酶（ 3´端外切3得5）

  9. G A Py Pu Py Py G A C U 1´ OH 3´ 5´ p p p p p p p p p p 内切核酸酶对RNA的水解位点示意图 RNAase T1 RNAase I RNAase I RNAase T1 Pu ：嘌呤 Py：嘧啶

  10. 第二节 核苷酸的分解代谢 实际上就是碱基的分解代谢

  11. 一、嘌呤碱的分解代谢

  12. H （次黄嘌呤） 黄嘌呤氧化酶 AMP X （黄嘌呤） GMP G 黄嘌呤氧化酶 人类嘌呤碱的最终 代谢产物

  13. 不同生物体内存在的酶不同使嘌呤碱分解的终产物不同不同生物体内存在的酶不同使嘌呤碱分解的终产物不同 • 人类和排尿酸动物—尿酸为终产物 • 其它哺乳动物—尿囊素 • 鱼类、两栖类—尿囊酸 • 无脊椎动物、甲壳类—NH3+CO2

  14. 什么是痛风症？ 痛风症一词来源于拉丁语“GUTTA”，指该病是由于一种毒物一点一点地进入关节造成的。 发病原因： 它与嘌呤代谢平衡发生障碍有关，其基本生化特征是高尿酸血症，由于尿酸的溶解度很低，尿酸以钠盐或钾盐的形式沉积于软组织及关节等处，形成尿酸结石或关节炎。

  15. 痛风症的治疗机制 鸟嘌呤 黄嘌呤氧化酶 黄嘌呤 尿酸 黄嘌呤氧化酶 次黄嘌呤 别嘌呤醇

  16. 核苷酸酶 嘧啶核苷酸 核苷 PPi 核苷磷酸化酶 1-磷酸核糖 嘧啶碱 嘧啶核苷酸的分解

  17. 二、嘧啶碱的分解代谢 胞嘧啶 胸腺嘧啶 NH3 尿嘧啶 β-脲基异丁酸 二氢尿嘧啶 H2O H2O CO2 + NH3 β-丙氨酸 β-氨基异丁酸 肝 丙二酸单酰CoA 甲基丙二酸单酰CoA 尿素 乙酰CoA 琥珀酰CoA TCA 糖异生 TCA

  18. 第三节 核苷酸的合成代谢

  19. 主要内容 • 嘌呤核苷酸的合成 • 嘧啶核苷酸的合成 • 脱氧核糖核苷酸的生成 • 核苷酸的抗代谢物

  20. 核苷酸生物合成的基本途径 • 从头合成途径 肝 主要途径 (de novo synthesis pathway) • 补救合成途径 脑、骨髓等，也很重要。 (salvage synthesis pathway)

  21. 核苷酸合成的两条途径 补救途径 从头合成 核糖、氨基酸、CO2、一碳单位 核苷 辅酶 核糖核苷酸 碱基 RNA 脱氧核苷 脱氧核苷酸 DNA

  22. 嘌呤核苷酸的合成

  23. 一、嘌呤核苷酸的从头合成 1.定义 指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸的途径， 不经过碱基和核苷的阶段。 2.合成部位 主要器官是肝，其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则无法进行此途径。

  24. 3.从头合成途径的全过程 • IMP的合成 • AMP和GMP的生成 • ATP和GTP的生成

  25. （1）嘌呤环上各原子的来源 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）

  26. （2）基本过程 AMP ATP PRPP合成酶 谷氨酰胺 酰胺转移酶 谷氨酸 AMP GMP PP-1-R-5-P （磷酸核糖焦磷酸） R-5-P （5-磷酸核糖） H2N-1-R-5´-P （5´-磷酸核糖胺） 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

  27. （3）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

  28. 腺苷激酶 激酶 ATP ADP ATP ADP AMP ADP ATP 鸟苷激酶 激酶 GMP GDP GTP ATP ADP ATP ADP （4）ATP和GTP的生成

  29. （5）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； • 形成的第一个核苷酸是次黄嘌呤核苷酸(IMP)； • IMP的合成需5个高能磷酸键； • AMP或GMP的合成又各需1个ATP。

  30. 二、嘌呤核苷酸的补救合成途径 1.定义 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，利用腺嘌呤磷酸核糖转移酶和次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。

  31. 2.参与补救合成途径的酶 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)

  32. APRT 腺嘌呤 +PRPP AMP + PPi HGPRT 次黄嘌呤 + PRPP IMP + PPi HGPRT 鸟嘌呤 +PRPP GMP + PPi 腺苷激酶 腺嘌呤核苷 AMP ATP ADP 3.合成过程

  33. 4.补救合成的生理意义 • 补救合成途径可以节省从头合成途径时所需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。 • 自毁容貌征

  34. 自毁容貌征 大脑中次黄嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸的合成主要依赖补救合成途径，患者由于脑组织中缺乏次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶，使补救合成途径受阻，导致中枢神经系统功能失常，自我损伤。

  35. 嘧啶核苷酸的合成

  36. 嘧啶磷酸核糖转移酶 嘧啶 +PRPP 嘧啶核苷酸 + PPi 尿苷激酶 尿嘧啶核苷 + ATP UMP +ADP 胸苷激酶 胸腺嘧啶核苷 + ATP TMP +ADP 一、嘧啶核苷酸的补救合成途径

  37. 嘧啶核苷酸的结构

  38. 二、嘧啶核苷酸的从头合成途径 1.定义 指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等物质为原料，经过一系列酶促反应，不经过碱基和核苷的阶段，直接合成嘧啶核苷酸的途径。 2.合成部位 主要是肝细胞胞液

  39. 氨甲酰 磷酸 天冬氨酸 3.嘧啶环上各原子的来源

  40. 4.合成过程 合成原料： 谷氨酰胺、天冬氨酸、CO2、磷酸核糖。 合成特点： （1）用原料先合成嘧啶环； （2）再与磷酸核糖连接生成嘧啶核苷酸； （3）合成的第一个核苷酸是乳清酸核苷酸； （4）乳清酸核苷酸再转变为UMP。

  41. 尿苷酸激酶 二磷酸核苷激酶 ATP ADP ATP ADP CTP合成酶 谷氨酰胺 ATP 谷氨酸 ADP+Pi 5. 尿嘧啶核苷酸和胞嘧啶核苷酸的合成 UDP UTP

  42. 三、脱氧核苷酸的生成 脱氧核苷酸的生成 dTMP的生成

  43. 脱氧核苷酸的生成 在核苷二磷酸水平上生成

  44. S S 激酶 dNDP+ATP dNTP+ ADP 核糖核苷酸还原酶，Mg2+ NDP dNDP 二磷酸核苷 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）

  45. TMP合酶 FH2还原酶 FH4 FH2 N5, N10-甲烯FH4 NADP+ NADPH+H+ dTMP的生成 dUMP dTMP

  46. 四、核苷酸的抗代谢物 嘌呤核苷酸的抗代谢物 嘧啶核苷酸的抗代谢物

  47. 1. 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。

  48. 6-巯基嘌呤的结构 次黄嘌呤 (H) 6-巯基嘌呤 (6-MP)

  49. 氮杂丝氨酸 6-MP PRPP 甘氨酰胺 核苷酸 （GAR） 甲酰甘氨酰 胺核苷酸 （FGAR） 甲酰甘氨 脒核苷酸 （FGAM） PRA = = = 谷氨酰胺 （Gln） 氮杂丝氨酸 6-MP 5-甲酰胺基咪唑- 4-甲酰胺核苷酸 （FAICAR） PRPP PPi 5-氨基异咪唑- 4-甲酰胺核苷酸 （AICAR） 次黄嘌呤 （H） IMP = = = 氮杂丝氨酸 6-MP = AMP PPi PRPP 6-MP 6-MP PPi 鸟嘌呤(G) GMP = = PRPP 6-MP 腺嘌呤（A）

  50. 氨基蝶呤和氨甲蝶呤（叶酸拮抗物）在癌症治 疗中的应用原理（如何影响核酸合成）？ • 二者都是叶酸的类似物，竞争性地抑制由叶酸转化为二氢叶酸和四氢叶酸时的二氢叶酸还原酶的活性，使叶酸无法有效地转变为二氢叶酸和四氢叶酸； • 影响嘌呤和嘧啶核苷酸合成中一碳单位的转移，减少脱氧胸苷酸的合成，使快速分化的癌细胞由于缺乏dTMP而不能合成DNA，达到使细胞死亡的目的。

More Related