核苷酸代谢-医学知识培训课件.ppt
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1、核苷酸代谢 医学知识l核酸的消化与吸收核酸的消化与吸收概概 述述食物核蛋白食物核蛋白蛋白质蛋白质核酸(核酸(RNA及及DNA)胃酸胃酸核苷酸核苷酸胰核酸酶胰核酸酶核苷核苷磷酸磷酸胰、肠核苷酸酶胰、肠核苷酸酶碱基碱基戊糖戊糖核苷酶核苷酶2核苷酸代谢 医学知识l核酸的分解代谢产物核苷酸、核苷、碱基、戊核酸的分解代谢产物核苷酸、核苷、碱基、戊糖和磷酸既可以参加合成代谢,也可以进一步糖和磷酸既可以参加合成代谢,也可以进一步分解。分解。l细胞中的细胞中的DNA代谢相对稳定,而代谢相对稳定,而RNA代谢活跃代谢活跃。3核苷酸代谢 医学知识核苷酸的生理功能核苷酸的生理功能 l作为核酸合成的原料作为核酸合成的
2、原料:dATP,dGTP,dCTP,dTTPDNA的合成原的合成原料;料;ATP,GTP,CTP,UTP RNA的合成原料。的合成原料。l体内能量的利用形式:体内能量的利用形式:ATP、GTP(蛋白质合(蛋白质合成)、成)、UTP(糖原合成)、(糖原合成)、CTP(磷脂合成)(磷脂合成)4核苷酸代谢 医学知识l参与代谢和生理调节:如参与代谢和生理调节:如cAMP是第二信使,是第二信使,也作为效应剂参与调节。也作为效应剂参与调节。AMP、ADP、ATP均均可作为效应剂。可作为效应剂。l构成辅酶:腺苷酸可参与组成构成辅酶:腺苷酸可参与组成NAD、FAD、辅酶辅酶A等。等。l活化中间代谢物:如活化中
3、间代谢物:如UDPG、CDP胆碱等、胆碱等、SAM、PAPS等。等。5核苷酸代谢 医学知识 核苷酸代谢概况核苷酸代谢概况l 合成代谢合成代谢从头合成途径从头合成途径(de novo synthesis pathway)补救合成途径补救合成途径(salvage synthesis pathway)l 分解代谢分解代谢6核苷酸代谢 医学知识从头合成途径从头合成途径l概念:概念:l利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位和利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位和CO2 等简等简单物质为原料,经过一系列酶促反应,合成核单物质为原料,经过一系列酶促反应,合成核苷酸的途径。苷酸的途径。l这是这是主要主要合成途径。合成途径。
4、l主要在肝脏进行。主要在肝脏进行。7核苷酸代谢 医学知识补救合成途径补救合成途径l概念:概念:l利用游离的碱基或核苷,经过简单的反应过程利用游离的碱基或核苷,经过简单的反应过程,合成核苷酸的途径。,合成核苷酸的途径。l这是次要合成途径。这是次要合成途径。l脑、骨髓等只能进行此途径。脑、骨髓等只能进行此途径。8核苷酸代谢 医学知识第一节第一节 嘌呤核苷酸的代谢嘌呤核苷酸的代谢Metabolism of Purine Nucleotides9核苷酸代谢 医学知识嘌呤核苷酸的结构GMPAMP10核苷酸代谢 医学知识一、嘌呤核苷酸的合成代谢一、嘌呤核苷酸的合成代谢l从头合成途径从头合成途径l(de n
5、ovo synthesis pathway)l补救合成途径补救合成途径l(salvage synthesis pathway)11核苷酸代谢 医学知识(一)嘌呤核苷酸的从头合成(一)嘌呤核苷酸的从头合成l概念概念l嘌呤核苷酸的嘌呤核苷酸的从头合成途径从头合成途径是指利用磷酸核糖是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料,经过一系列酶促反应,合成嘌呤核苷酸原料,经过一系列酶促反应,合成嘌呤核苷酸的途径。的途径。l合成部位合成部位l 肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官,其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,而次是小肠和
6、胸腺,而脑、骨髓脑、骨髓则无法进行此合则无法进行此合成途径。成途径。12核苷酸代谢 医学知识CO2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)嘌呤碱合成的元素来源嘌呤碱合成的元素来源13核苷酸代谢 医学知识过程过程l1.IMP的合成的合成l2.AMP和和GMP的生成的生成14核苷酸代谢 医学知识R-5-P(5-磷酸核糖)磷酸核糖)ATPAMPPRPP合成酶合成酶PP-1-R-5-P(磷酸核糖焦磷酸)(磷酸核糖焦磷酸)在谷氨酰胺、甘氨酸、在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸
7、的逐步参与下天冬氨酸的逐步参与下IMP AMP GMPH2N-1-R-5-P(5-磷酸核糖胺)磷酸核糖胺)谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸酰胺转移酶酰胺转移酶15核苷酸代谢 医学知识1.IMP的合成过程的合成过程 磷酸核糖酰胺转移酶磷酸核糖酰胺转移酶 GAR合成酶合成酶 转甲酰基酶转甲酰基酶 FGAM合成酶合成酶 AIR合成酶合成酶16核苷酸代谢 医学知识17核苷酸代谢 医学知识IMP生成总反应过程生成总反应过程18核苷酸代谢 医学知识IMP的合成要点:的合成要点:l在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环;在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环;lPRPP是重要的中间代谢物,它不仅参与嘌呤是重要的中间代谢物,它不
8、仅参与嘌呤核苷酸的从头合成,而且参与嘧啶核苷酸的从核苷酸的从头合成,而且参与嘧啶核苷酸的从头合成及两类核苷酸的补救合成。是头合成及两类核苷酸的补救合成。是5-磷酸核磷酸核糖的活性供体;糖的活性供体;lPRPP合成酶合成酶和和酰胺转移酶酰胺转移酶为关键酶。为关键酶。19核苷酸代谢 医学知识2、AMP和和GMP的生成的生成腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶脱氢酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶合成酶20核苷酸代谢 医学知识AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶21核苷酸代谢 医学
9、知识嘌呤核苷酸从头合成特点嘌呤核苷酸从头合成特点l嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。lIMP的合成需的合成需5个个ATP,6个高能磷酸键。个高能磷酸键。lAMP或或GMP的合成又需的合成又需1个个GTP或或1个个ATP。22核苷酸代谢 医学知识R-5-PATPPRPP合成酶合成酶PRPP酰胺转移酶酰胺转移酶PRAIMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸AMP ADPATPXMPGMPGDP GTP+_IMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATPGTP_+从头合成的调节从头合成的调节调节方式:反馈调节和交叉调节调节方式
10、:反馈调节和交叉调节23核苷酸代谢 医学知识从头合成调节的意义:从头合成调节的意义:l既满足需要,又不至于浪费;既满足需要,又不至于浪费;l维持维持ATP与与GTP的平衡。的平衡。24核苷酸代谢 医学知识(二)嘌呤核苷酸的补救合成途径(二)嘌呤核苷酸的补救合成途径l概念概念l利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷,经过简单的利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷,经过简单的反应,合成嘌呤核苷酸的过程,称为反应,合成嘌呤核苷酸的过程,称为补救合成补救合成(或重新利用)途径。(或重新利用)途径。25核苷酸代谢 医学知识参与补救合成的酶参与补救合成的酶l腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶l(adenine pho
11、sphoribosyl transferase,APRT)l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-guanine phosphoribosyl transferase,HGPRT)l腺苷激酶腺苷激酶(adenosine kinase)26核苷酸代谢 医学知识腺嘌呤腺嘌呤+PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤+PRPPHGPRTGMP+PPi腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP合成过程合成过程27核苷酸代谢 医学知识补救合成的生理意义补救合成的生理意义l补救合成节省从头合成时
12、的能量和一些氨基酸补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。的消耗。l体内某些组织器官,如脑、骨髓等只能进行补体内某些组织器官,如脑、骨髓等只能进行补救合成。救合成。lHGPRT基因缺失导致基因缺失导致自毁容貌综合症自毁容貌综合症。28核苷酸代谢 医学知识HGPRT缺陷引起缺陷引起Lesch Nyhan 综合征综合征l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(HGPRT)基因缺陷引起嘌呤核苷酸补救合成途径障碍,基因缺陷引起嘌呤核苷酸补救合成途径障碍,脑合成嘌呤核苷酸能力低下,造成中枢神经系脑合成嘌呤核苷酸能力低下,造成中枢神经系统发育不良。统发育不良。l此综合征以高尿
13、酸血症(此综合征以高尿酸血症(hyperuricemia)及)及神经系统症状为特征,又称自毁容貌症。神经系统症状为特征,又称自毁容貌症。29核苷酸代谢 医学知识(三)嘌呤核苷酸的相互转变IMPAMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸XMPGMPNH3腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶鸟苷酸还原酶鸟苷酸还原酶NADPH+H+NADP+NH330核苷酸代谢 医学知识(四)脱氧核糖核苷酸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)31核苷酸代谢 医学知识dNDP+ATP 激酶激酶dNTP+ADP二磷酸脱氧核苷二磷酸脱氧核苷NDPdNDP二磷酸核糖核苷二磷酸核糖核苷NA
14、DP+NADPH+H+核糖核苷酸还原酶,核糖核苷酸还原酶,Mg2+还原型硫氧化还原型硫氧化还原蛋白还原蛋白-(SH)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(FAD)脱氧核苷酸的生成脱氧核苷酸的生成32核苷酸代谢 医学知识l核糖核苷酸还原酶是一种变构酶,包括核糖核苷酸还原酶是一种变构酶,包括R1、R2两个亚基。只有两个亚基。只有R1与与R2结合时才具有活性。在结合时才具有活性。在DNA合成旺盛、分裂速度较快的细胞中,核糖合成旺盛、分裂速度较快的细胞中,核糖核苷酸还原酶体系活性较强。核苷酸还原酶体系活性较强。l为了使合成为了使合成DNA的的4种脱氧核
15、苷酸得到适当的种脱氧核苷酸得到适当的比例,还可通过各种三磷酸核苷对还原酶的变比例,还可通过各种三磷酸核苷对还原酶的变构作用,来调节不同脱氧核苷酸的生成。构作用,来调节不同脱氧核苷酸的生成。33核苷酸代谢 医学知识(五)(五)嘌呤核苷酸的抗代谢物嘌呤核苷酸的抗代谢物l嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或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。叶酸等的类似物。嘌呤类似物嘌呤类似物氨基酸类似物氨基酸类似物叶酸类似物叶酸类似物6-巯基嘌呤巯基嘌呤6-巯基鸟嘌呤巯基鸟嘌呤8-氮杂鸟嘌呤等氮杂鸟嘌呤等氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸等等氨蝶呤氨蝶呤氨甲蝶呤氨甲蝶呤等等34核苷酸代谢 医学知识次黄嘌
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