1、第第 八八 章章核核 苷苷 酸酸 代代 謝謝metabolism of nucleotides 嘌呤核苷酸的代謝嘌呤核苷酸的代謝 合成代謝合成代謝 分解代謝分解代謝 抗代謝物抗代謝物嘧啶核苷酸的代謝嘧啶核苷酸的代謝 合成代謝合成代謝 分解代謝分解代謝 抗代謝物抗代謝物食物核酸的消化與吸收食物核酸的消化與吸收食物核蛋白食物核蛋白蛋白質蛋白質核酸（核酸（rnarna及及dnadna）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、腸核苷酸酶胰、腸核苷酸酶堿基堿基戊糖戊糖核苷酶核苷酶嘌呤嘌呤(purine)(purine) nnnhn123456789nnnhnnh2腺嘌呤腺嘌呤(adeni

2、ne, a)nnhnhnnh2o鳥嘌呤鳥嘌呤(guanine, g)堿堿 基基次黃嘌呤次黃嘌呤(guanine, g)nnhnhnonnh132456嘧啶嘧啶(pyrimidine)(pyrimidine)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine, c)(cytosine, c)nn hn h2o尿嘧啶尿嘧啶(uracil, u)(uracil, u)nhnhoo胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, t)(thymine, t)nhnhooch3戊戊 糖糖（構成（構成rna）1 2 3 4 5 ohoch2ohohoh核糖核糖(ribose)（構成（構成dna）ohoch2ohoh脫氧核糖脫氧核糖(deo

3、xyribose)核苷核苷(ribonucleoside)(ribonucleoside)的形成的形成堿基堿基 和和 核糖核糖 糖苷鍵糖苷鍵 核苷核苷堿基堿基 和和 脫氧核糖脫氧核糖 糖苷鍵糖苷鍵 脫氧核苷脫氧核苷 ohoch2ohohnnnh2o1胞苷胞苷pooo hohoch2o ho hnnn h2o5-5-核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸(ribonucleotide)(ribonucleotide)的形成的形成核苷核苷 和和 磷酸磷酸 磷酸酯鍵磷酸酯鍵 核苷酸。核苷酸。脫氧核苷脫氧核苷 和和 磷酸磷酸 磷酸酯鍵磷酸酯鍵 脫氧核苷酸脫氧核苷酸pooohohoch2ohohnnnh2o1 1po

4、oohohoch2ohohnnnh2oonnnh2nn91 12 2345678amp核苷酸的生物功用核苷酸的生物功用1.1.作為核酸合成的原料作為核酸合成的原料, ,（最主要的功能）。（最主要的功能）。2.2.體內能量的利用形式體內能量的利用形式。atp atp 是主要的，是主要的，gtpgtp也可。也可。3.3.參與代謝和生理調節參與代謝和生理調節。campcamp、cgmpcgmp是第二信使。是第二信使。4.4.組成輔酶組成輔酶（nadnad、fadfad、 輔酶輔酶a a）5.5.活化中間代謝物活化中間代謝物（udpgudpg、cdp-cdp-膽堿、膽堿、 cdp-cdp-乙醇胺乙醇胺

5、 、 cdp-cdp-甘油、甘油、samsam）第一節第一節 嘌呤核苷酸的代謝嘌呤核苷酸的代謝metabolism of purine nucleotides嘌呤核苷酸的結構嘌呤核苷酸的結構gmpampoimp6662一、嘌呤核苷酸的合成代謝一、嘌呤核苷酸的合成代謝從頭合成途徑從頭合成途徑(de novo synthesis pathway)l補救合成途徑補救合成途徑(salvage synthesis pathway) 指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡單物質為原料，經過一系及二氧化碳等簡單物質為原料，經過一系列酶促反應，合成嘌呤核苷酸的途徑。列酶

6、促反應，合成嘌呤核苷酸的途徑。 肝肝是體內從頭合成嘌呤核苷酸的主要是體內從頭合成嘌呤核苷酸的主要器官，器官， 其次是其次是小腸小腸和和胸腺胸腺， 而而腦、骨髓腦、骨髓則無法進行此合成途徑。則無法進行此合成途徑。（一）嘌呤核苷酸的從頭合成（一）嘌呤核苷酸的從頭合成定義定義合成部位合成部位嘌呤堿基合成的元素來源嘌呤堿基合成的元素來源co2天冬氨酸天冬氨酸一碳單位一碳單位甘氨酸甘氨酸 （一碳單位）（一碳單位）谷氨酰胺谷氨酰胺（酰胺基）（酰胺基）1. imp1. imp的合成的合成2. amp和和gmp的生成的生成過程過程r-5-p（5-磷酸核糖）磷酸核糖）atpampprpp合成酶合成酶pp-1-r

7、-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、一碳單位、二氧化碳及一碳單位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步參與下天冬氨酸的逐步參與下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轉移酶酰胺轉移酶1. imp的合成過程的合成過程 磷酸核糖酰胺轉移酶磷酸核糖酰胺轉移酶 gar合成酶合成酶 轉甲?；皋D甲?；?fgam合成酶合成酶 air合合成成酶酶n5,n10-甲炔甲炔-fh4fh4n10-甲酰甲酰-fh4fh4imp生成總反應過程生成總反應過程腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 imp脫氫酶脫

8、氫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2、amp和和gmp的生成的生成ampadpatpadpatp激酶激酶adpatp激酶激酶gmpgdpgtpadpatp激酶激酶adpatp激酶激酶atp、gtp的生成的生成激酶的作用下經過兩次磷酸化反應激酶的作用下經過兩次磷酸化反應1.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分子上逐步 合成嘌呤環的。合成嘌呤環的。2.imp2.imp的合成需的合成需5 5個個atpatp，6 6個高能磷酸鍵個高能磷酸鍵3.amp、gmp的合成又需的合成又需1個個atp。嘌呤核苷酸從頭合成嘌呤核苷酸從頭合成特點特點 利用體內游離的嘌

9、呤或嘌呤核苷，經利用體內游離的嘌呤或嘌呤核苷，經過簡單的反應，合成嘌呤核苷酸的過程，過簡單的反應，合成嘌呤核苷酸的過程，稱為補救合成（或重新利用）途徑。稱為補救合成（或重新利用）途徑。（二）嘌呤核苷酸的補救合成途徑（二）嘌呤核苷酸的補救合成途徑定義定義部位部位腦、骨髓腦、骨髓腺嘌呤磷酸核糖轉移酶腺嘌呤磷酸核糖轉移酶 ( (adenine phosphoribosyl transferase, aprt) )次黃嘌呤次黃嘌呤- -鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶 ( (hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, hgprt) )腺苷

10、激酶腺苷激酶( (adenosine kinase)參與補救合成的酶參與補救合成的酶腺嘌呤腺嘌呤 + + prppamp + ppiaprt次黃嘌呤次黃嘌呤 + + prppimp + ppihgprt鳥嘌呤鳥嘌呤 + + prpphgprtgmp + ppi補救合成過程補救合成過程腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶atpadpamp補救合成的生理意義補救合成的生理意義u補救合成補救合成節省從頭合成時的能量節省從頭合成時的能量和和一些氨基酸的消耗一些氨基酸的消耗。u體內某些組織器官，如腦、骨髓體內某些組織器官，如腦、骨髓等只能進行補救合成。等只能進行補救合成。（三）嘌呤核苷酸的相互轉變（三）

11、嘌呤核苷酸的相互轉變impimpampamp腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸xmpxmpgmpgmpnh3腺苷酸脫氨酶腺苷酸脫氨酶鳥苷酸還原酶鳥苷酸還原酶nadph+h+ nadp+nh3（四）（四） 脫氧核糖核苷酸的生成：脫氧核糖核苷酸的生成： 由相應的核糖核苷酸直接還原。由相應的核糖核苷酸直接還原。在在二磷酸核苷二磷酸核苷（ndp）水平上進行）水平上進行（n代表代表a、g、u、c等堿基）等堿基）dndp + atp 激酶激酶dntp + adp二磷酸脫氧核苷二磷酸脫氧核苷ndpdndp二磷酸核糖核苷二磷酸核糖核苷nadp+nadph + h+核糖核苷酸還原酶，核糖核苷酸還原酶，mg2+還原型硫

12、氧化還還原型硫氧化還原蛋白原蛋白-(sh)2氧化型硫氧氧化型硫氧化還原蛋白化還原蛋白ss硫氧化還原蛋白還原酶硫氧化還原蛋白還原酶（fad）脫氧核苷酸的生成脫氧核苷酸的生成（五）（五） 嘌呤核苷酸的抗代謝物嘌呤核苷酸的抗代謝物u嘌呤核苷酸的抗代謝物是一些嘌呤、氨基嘌呤核苷酸的抗代謝物是一些嘌呤、氨基酸或葉酸等的類似物。酸或葉酸等的類似物。u腫瘤細胞的核酸和蛋白質合成旺盛，因此抗腫瘤細胞的核酸和蛋白質合成旺盛，因此抗代謝物具有抗腫瘤的作用。代謝物具有抗腫瘤的作用。u主要以主要以競爭性抑制競爭性抑制或或“以假亂真以假亂真”的方式，的方式，干擾或阻斷嘌呤核苷酸的合成，進而阻止核干擾或阻斷嘌呤核苷酸的合

13、成，進而阻止核酸及蛋白質的生物合成。酸及蛋白質的生物合成。嘌呤類似物嘌呤類似物氨基酸類似物氨基酸類似物葉酸類似物葉酸類似物6- 6-巰基嘌呤巰基嘌呤（6mp6mp）6- 6-巰基鳥嘌呤巰基鳥嘌呤8- 8-氮雜鳥嘌呤氮雜鳥嘌呤等等氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸( (glngln結構類結構類似似) )氨蝶呤氨蝶呤甲氨蝶呤甲氨蝶呤（mtxmtx）等等次黃嘌呤次黃嘌呤(h)6-巰基嘌呤巰基嘌呤(6-mp)6-巰基嘌呤巰基嘌呤的結構的結構甲酰甘氨酰甲酰甘氨酰胺核苷酸胺核苷酸（fgar）prpp谷氨酰胺谷氨酰胺（gln）=pra甘氨酰胺甘氨酰胺核苷酸核苷酸（gar）=甲酰甘氨甲酰甘氨脒核苷酸脒核苷酸（fgam）5-

14、氨基異咪唑氨基異咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（aicar）=5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（faicar）imp次黃嘌呤次黃嘌呤（h）prppppi=amp=prppppi=腺嘌呤（腺嘌呤（a）gmp=prppppi鳥嘌呤鳥嘌呤(g)6-mp6-mp6-mp6-mp6-mp6-mp氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸mtxmtx目目 錄錄6-mpu6-mp 6-mp 生成生成6mp 6mp 核苷酸核苷酸 這種形式可抑制這種形式可抑制impimp轉轉變為變為amp amp 及及gmpgmp。u還可反饋抑制還可反饋抑制prppprpp酰胺轉

15、移酶，從而干擾磷酸酰胺轉移酶，從而干擾磷酸核糖胺的形成，阻斷嘌呤核苷酸的從頭合成。核糖胺的形成，阻斷嘌呤核苷酸的從頭合成。u6-mp6-mp通過競爭性抑制，影響次黃嘌呤通過競爭性抑制，影響次黃嘌呤- -鳥嘌呤磷鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶，阻止補救合成。酸核糖轉移酶，阻止補救合成。氨蝶呤和甲氨蝶呤氨蝶呤和甲氨蝶呤n是葉酸類似物，能競爭性抑制二氫葉酸還原酶，是葉酸類似物，能競爭性抑制二氫葉酸還原酶，使葉酸不能還原成二氫葉酸和四氫葉酸。使葉酸不能還原成二氫葉酸和四氫葉酸。n由此，嘌呤分子中由此，嘌呤分子中 來自一碳單位的來自一碳單位的c2及及c8均得不均得不到供應，抑制了嘌呤核苷酸的合成。到供應，抑制了嘌

16、呤核苷酸的合成。n臨床上甲氨蝶呤用于白血病等癌瘤的治療。臨床上甲氨蝶呤用于白血病等癌瘤的治療。雜氮絲氨酸雜氮絲氨酸 與谷氨酰胺結構相似，干擾谷氨酰胺在嘌呤與谷氨酰胺結構相似，干擾谷氨酰胺在嘌呤核苷酸合成中的作用，抑制嘌呤核苷酸的合成。核苷酸合成中的作用，抑制嘌呤核苷酸的合成。二、嘌呤核苷酸的分解代謝二、嘌呤核苷酸的分解代謝核苷酸核苷酸核苷核苷核苷酸酶核苷酸酶pi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶堿基堿基1- 1-磷酸核糖磷酸核糖嘌呤堿的最終嘌呤堿的最終代謝產物代謝產物ampampgmpgmph h（次黃嘌呤）（次黃嘌呤）g g（鳥嘌呤）鳥嘌呤）x x（黃嘌呤）（黃嘌呤）黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤黃嘌

17、呤氧化酶氧化酶n尿酸是人體嘌呤分解代謝的終產物。正常血漿中尿酸是人體嘌呤分解代謝的終產物。正常血漿中尿酸的含量約為尿酸的含量約為2-6mg%2-6mg%。尿酸的水溶性較差。尿酸的水溶性較差。n痛風癥痛風癥患者血中的尿酸含量升高，當超過患者血中的尿酸含量升高，當超過8mg%8mg%時，尿酸鹽晶體即可沉積于關節、軟組織、時，尿酸鹽晶體即可沉積于關節、軟組織、軟骨及腎等處，而導致關節炎、尿路結石及腎疾軟骨及腎等處，而導致關節炎、尿路結石及腎疾病，多見于成年男性。病，多見于成年男性。n此外：進食高嘌呤飲食此外：進食高嘌呤飲食 體內核酸大量分解（白血病、惡性腫瘤）體內核酸大量分解（白血病、惡性腫瘤） 腎

18、疾病時尿酸排泄障礙。腎疾病時尿酸排泄障礙。痛風癥的治療機制痛風癥的治療機制鳥嘌呤鳥嘌呤次黃嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤黃嘌呤尿酸尿酸黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶別嘌呤醇別嘌呤醇第二節第二節嘧啶核苷酸的代謝嘧啶核苷酸的代謝metabolism of pyrimidine nucleotidesl嘧啶核苷酸的結構嘧啶核苷酸的結構l從頭合成途徑從頭合成途徑l補救合成途徑補救合成途徑一、嘧啶核苷酸的合成代謝一、嘧啶核苷酸的合成代謝（一）嘧啶核苷酸的從頭合成（一）嘧啶核苷酸的從頭合成主要是肝細胞胞液主要是肝細胞胞液嘧啶核苷酸的從頭合成是指利用嘧啶核苷酸的從頭合成是指利用磷酸核糖、磷酸核糖、氨基

19、酸、二氧化碳氨基酸、二氧化碳等簡單物質為原料，經過等簡單物質為原料，經過一系列酶促反應，合成嘧啶核苷酸的途徑。一系列酶促反應，合成嘧啶核苷酸的途徑。 定義定義:合成部位合成部位: :特點特點: 先合成嘧啶環，再與磷酸核糖先合成嘧啶環，再與磷酸核糖相連。相連。 （與嘌呤核苷酸合成的不同點）（與嘌呤核苷酸合成的不同點）嘧啶合成的元素來源嘧啶合成的元素來源氨基甲氨基甲酰磷酸酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸合成過程合成過程1. 1. 尿嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺谷氨酰胺 + + hco3-氨基甲酰磷氨基甲酰磷酸合成酶酸合成酶ii2atp2adp+pi谷氨酸谷氨酸 + + 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸

20、cps-icps-ii肝肝細細胞胞線線粒粒體體中中氨氨n-乙乙酰酰谷谷氨氨酸酸胞胞液液（所所有有細細胞胞）谷谷氨氨酰酰胺胺無無分分布布氮氮源源變變構構激激活活劑劑功功能能尿尿素素合合成成嘧嘧啶啶合合成成cps-icps-ii肝肝細細胞胞線線粒粒體體中中氨氨n-乙乙酰酰谷谷氨氨酸酸胞胞液液（所所有有細細胞胞）谷谷氨氨酰酰胺胺無無分分布布氮氮源源變變構構激激活活劑劑功功能能尿尿素素合合成成嘧嘧啶啶合合成成氨氨基基甲甲酰酰磷磷酸酸合合成成酶酶i、ii 的的區區別別2. 胞嘧啶核苷酸的合成胞嘧啶核苷酸的合成atpadp尿苷酸激酶尿苷酸激酶udp二磷酸核苷激酶二磷酸核苷激酶atpadputpctp合成酶合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺atp谷氨酸谷氨酸adp+pi3. dtmp或或tmp的生成的生成tmp合酶合酶n5, n10-甲烯甲烯fh4fh2fh2還原酶還原酶fh4nadp+nadph+h+dump脫氧胸苷一磷酸脫氧胸苷一磷酸dtmpudp