遗传物质合成的基本原料核苷酸课件.pptx
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- 遗传物质 合成 基本 原料 核苷酸 课件
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1、目目 录录853问题讨论问题讨论v1 1、核苷酸的主要来源有哪些?人体是否、核苷酸的主要来源有哪些?人体是否有必要补充核酸?有必要补充核酸?v2 2、哺乳动物会因嘌呤核苷酸代谢而出现、哺乳动物会因嘌呤核苷酸代谢而出现“痛风痛风”吗?吗?目目 录录目目 录录目目 录录854核苷酸的生理功用核苷酸的生理功用v作为作为DNA和和RNA合成的基本原料,这是合成的基本原料,这是最主要的功能。最主要的功能。v做为能量的存储、转移和利用的形式。做为能量的存储、转移和利用的形式。v参与代谢或生理活动的调节。参与代谢或生理活动的调节。v参与构成酶的辅酶或辅基。参与构成酶的辅酶或辅基。v作为活化中间代谢物的载体。
2、作为活化中间代谢物的载体。目目 录录目目 录录855食物中的核蛋白食物中的核蛋白蛋白质蛋白质核酸核酸 (DNA(DNA及及RNA)RNA)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磷酸化酶核苷磷酸化酶食物来源核酸的消化与吸收食物来源核酸的消化与吸收目目 录录目目 录录856目目 录录10.110.1核苷酸在体内的合成过程核苷酸在体内的合成过程目目 录录目目 录录857v从头合成途径从头合成途径(de novo synthesis)利用氨基酸、一碳单位、二氧化碳和磷酸核利用氨基酸、一碳单位、二氧化碳和磷酸核糖等简单物质为原料,经过一系列酶
3、促反应糖等简单物质为原料,经过一系列酶促反应合成核苷酸的途径称为从头合成途径。合成核苷酸的途径称为从头合成途径。v补救合成途径补救合成途径(salvage pathway)。用体内游离的核苷为原料经过比较简单的反用体内游离的核苷为原料经过比较简单的反 应过程合成核苷酸的过程称为补救途径。应过程合成核苷酸的过程称为补救途径。目目 录录目目 录录目目 录录858v肝肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官,是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官,其次是其次是小肠小肠和和胸腺胸腺,而,而脑、骨髓脑、骨髓则无法进则无法进行从头合成途径,只能通过补救合成途径行从头合成途径,只能通过补救合成途径来进行。来进行。v
4、嘧啶核苷酸的从头合成主要是在嘧啶核苷酸的从头合成主要是在肝肝细胞的细胞的细胞液来进行。细胞液来进行。目目 录录目目 录录859嘌呤核苷酸的从头合成嘌呤核苷酸的从头合成v嘌呤碱合成的元素来源嘌呤碱合成的元素来源目目 录录目目 录录目目 录录860嘌呤核苷酸的合成可分为三大阶段嘌呤核苷酸的合成可分为三大阶段 v5-5-磷酸核糖的活化磷酸核糖的活化 5-5-磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸(5-phosphoribosyl-pyrophosphate,PRPP)的生成。的生成。v次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸(inosine monophosphate,IMP)IMP)的合成。的合成。v腺嘌呤核苷酸腺嘌呤
5、核苷酸(adenosine monophosphate,AMP)和鸟嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸(guanosine monophosphate,GMP)的生成。的生成。目目 录录目目 录录861磷酸核糖活化磷酸核糖活化目目 录录次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸核苷酸(IMP)的合成的合成 目目 录录863和和GMP的合成的合成 目目 录录目目 录录864AMPADP鸟苷酸激酶鸟苷酸激酶ATPATPADPADPATPGMPGDPGTPATPADPADPATP鸟苷酸激酶鸟苷酸激酶目目 录录目目 录录865l 嘌呤核苷酸是在嘌呤核苷酸是在磷酸核糖磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤分子上逐步合成嘌呤环的。环的。l 先合成
6、先合成 IMP,合成,合成1分子分子IMP需消耗需消耗5分子分子ATP,6个高能磷酸键个高能磷酸键l AMP或或GMP的合成又需要消耗的合成又需要消耗1分子分子ATP(或(或GTP)。l IMP是重要的中间物质,是是重要的中间物质,是AMP和和GMP的前的前体体。嘌呤核苷酸从头合成特点嘌呤核苷酸从头合成特点目目 录录目目 录录866嘌呤核苷酸的相互转变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+NH3目目 录录目目 录录2、哺乳动物会因嘌呤核苷酸代谢而出现“痛风”吗?用体内游离的核苷为原
7、料经过比较简单的反 应过程合成核苷酸的过程称为补救途径。48mmol/L时,尿酸盐晶体即可沉积于关节、软组织、软骨及肾等处,而导致关节炎、尿路结石及肾疾病,多见于成年男性。氮杂丝氨酸抑制 CTP的合成。补救合成途径(salvage pathway)。脱氧胸腺嘧啶核苷酸(dTMP或TMP)的生成dTMP 可继续由激酶作用而逐步生成这些抗代谢物主要以竞争性抑制等方式干扰或阻断核苷酸的合成代谢,进而阻断核酸以及蛋白质的生物合成。利用氨基酸、一碳单位、二氧化碳和磷酸核糖等简单物质为原料,经过一系列酶促反应合成核苷酸的途径称为从头合成途径。临床上甲氨蝶呤用于白血病等癌瘤的治疗。嘌呤核苷酸的补救合成NAD
8、PH+H+嘌呤核苷酸的补救合成痛风症患者血中的尿酸含量升高,当超过0.临床上甲氨蝶呤用于白血病等癌瘤的治疗。867嘌呤核苷酸从头合成的调节嘌呤核苷酸从头合成的调节调节方式:调节方式:反馈调节反馈调节交叉调节交叉调节目目 录录目目 录录868l 既满足机体合成核酸需要,又不致既满足机体合成核酸需要,又不致于浪费,以节省营养物及能量。于浪费,以节省营养物及能量。l 维持维持ATP与与GTP浓度的平衡。浓度的平衡。调节的意义调节的意义目目 录录目目 录录869嘧啶核苷酸的从头合成嘧啶核苷酸的从头合成 嘧啶碱合成的元素来源嘧啶碱合成的元素来源目目 录录目目 录录870特点特点:v嘌呤核苷酸的从头合成途
9、径是在嘌呤核苷酸的从头合成途径是在5-5-磷酸磷酸核糖的基础上去进一步形成环形的嘌呤核糖的基础上去进一步形成环形的嘌呤的,而嘧啶核苷酸的从头合成途径正好的,而嘧啶核苷酸的从头合成途径正好相反,要先合成嘧啶环,再与磷酸核糖相反,要先合成嘧啶环,再与磷酸核糖进行连接。进行连接。目目 录录目目 录录871氨甲酰磷酸合成酶2ATP2ADP+PiGluGlnHCO3-+(CPS-)氨甲酰磷酸COPO3H2H2NO+尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成 目目 录录Pi目目 录录872CPS CPS 分布分布 线粒体线粒体(肝肝)胞液胞液(所有细胞所有细胞)氮源氮源 NH3 Gln 变构激活剂变构激活剂 A
10、GA 无无 功能功能 尿素合成尿素合成 嘧啶合成嘧啶合成 氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶和和 的区别的区别 目目 录录目目 录录873目目 录录目目 录录874UMPUDPUTP一磷酸尿苷激酶一磷酸尿苷激酶二磷酸核苷激酶二磷酸核苷激酶ATPADPADPATP胞嘧啶核苷酸的生成胞嘧啶核苷酸的生成 目目 录录目目 录录875嘧啶核苷酸从头合成的调节嘧啶核苷酸从头合成的调节 目目 录录天冬氨酸氨天冬氨酸氨基甲酰转移酶基甲酰转移酶目目 录录876参与补救合成的酶参与补救合成的酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adenine phosphoribosyl transferase,APRT)v
11、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)v腺苷激酶腺苷激酶(adenosine kinase)嘌呤核苷酸的补救合成嘌呤核苷酸的补救合成 目目 录录目目 录录腺苷激酶(adenosine kinase)也可以进一步水解,最终分解为尿酸,随尿排出体外。补救合成途径(salvage pathway)。补救合成途径(salvage pathway)。痛风症患者血中的尿酸含量升高,当超过0.2、哺乳动物会因嘌呤核苷酸代谢而出现“痛风”吗?嘧啶核苷酸抗代谢物的作用部位甲氨喋呤抑制
12、 dTMP的合成。有些哺乳动物例如狗、猫、猪、牛等的嘌呤代谢就不是尿酸,这些动物的身体里有一种酶,叫做尿酸酶(urate oxidase),这种酶可以分解尿酸为尿囊素(allantoin),排出体外。体内核酸大量分解(白血病、恶性肿瘤)。临床上甲氨蝶呤用于白血病等癌瘤的治疗。参与代谢或生理活动的调节。从头合成途径(de novo synthesis)磷酸嘧啶核苷+PPi次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase,HGPRT)877腺嘌呤腺嘌呤 +PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤 +PRPPIMP+
13、PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤 +PRPPHGPRTGMP+PPi补救合成过程补救合成过程腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP目目 录录目目 录录878l补救合成节省从头合成时的能量和一补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。些氨基酸的消耗。l体内某些组织器官,如体内某些组织器官,如脑、骨髓脑、骨髓等只等只能进行补救合成。能进行补救合成。补救合成的生理意义补救合成的生理意义目目 录录目目 录录879嘧啶嘧啶+PRPP磷酸嘧啶核苷磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核糖转移酶嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷+AT
14、P胸苷激酶胸苷激酶TMP+ADP嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶核苷酸的补救合成目目 录录目目 录录880脱氧核糖核苷酸的生成在二磷酸核苷(脱氧核糖核苷酸的生成在二磷酸核苷(NDP)水平进行:)水平进行:由相应的核糖核苷酸直接还原由相应的核糖核苷酸直接还原dNDP+ATP 激酶激酶dNTP+ADP脱氧核糖核苷酸的生成脱氧核糖核苷酸的生成 目目 录录目目 录录881脱氧胸腺嘧啶核苷酸(脱氧胸腺嘧啶核苷酸(dTMP或或TMP)的生成)的生成目目 录录目目 录录882dUMP则来自两个途径:则来自两个途径:(1)dUDP水解;水解;(2)dCMP脱氨,以后一途径为主。脱氨,以后一途径为主。目目 录录目目 录
15、录883vdTMP 可继续由激酶作用而逐步生成可继续由激酶作用而逐步生成 dTDP和和dTTP。dTMPdTDP一磷酸胸苷激酶一磷酸胸苷激酶ATPADPdTDPATPADPdTTPdTDP二磷酸胸苷激酶二磷酸胸苷激酶目目 录录目目 录录884嘌呤核苷酸的合成过程总结嘌呤核苷酸的合成过程总结 目目 录录目目 录录885嘧啶核苷酸的合成过程总结嘧啶核苷酸的合成过程总结目目 录录目目 录录886核苷酸的抗代谢物核苷酸的抗代谢物v核苷酸的抗代谢物一般是一些嘌呤、嘧啶、氨基核苷酸的抗代谢物一般是一些嘌呤、嘧啶、氨基酸或叶酸的类似物。酸或叶酸的类似物。v这些抗代谢物主要以竞争性抑制等方式干扰或阻这些抗代谢
16、物主要以竞争性抑制等方式干扰或阻断核苷酸的合成代谢,进而阻断核酸以及蛋白质断核苷酸的合成代谢,进而阻断核酸以及蛋白质的生物合成。的生物合成。v核酸物质的合成与细胞分裂有密切的关系,因而核酸物质的合成与细胞分裂有密切的关系,因而对于现代医学具有重要的意义,尤其是可以找到对于现代医学具有重要的意义,尤其是可以找到合适的抑制剂作用于相应的靶位点,阻断细胞遗合适的抑制剂作用于相应的靶位点,阻断细胞遗传物质的更新,可用于对肿瘤的治疗。传物质的更新,可用于对肿瘤的治疗。目目 录录目目 录录体内核酸大量分解(白血病、恶性肿瘤)。氨蝶呤(AP)和氨甲蝶呤(MTX)补救合成途径(salvage pathway)
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