Transcript 核苷酸代谢Nucleotide Metabolism

核苷酸代谢
Nucleotide metabolism
1
核苷酸的生物功能
核酸合成的原料synthesis materials for
nucleic acid
 能量Nucleotides Carry Chemical Energy in
Cells
 代谢生理调节Some Nucleotides Are
Intermediates in Cellular Communication
 组成辅酶Nucleotides Are Components of
Many Enzyme Cofactors
 活化中间代谢物 UDPG

2
Energy in Nucleotides
3
磷酸酐

4
The phosphate ester and phosphoric acid anhydride bonds
of ATP. Hydrolysis of an anhydride bond yields more energy
than hydrolysis of the ester. A carbon anhydride and ester
are shown for comparison
环化核苷酸
5

cAMP

cGMP
Intermediates in Cellular
Communication


6
细胞内第二信使
ppGpp 是细菌内在氨基酸缺乏时抑制rRNA和
tRNA合成的信使。
For protein modification
单聚ADP-核糖或多聚ADP-核糖对蛋白质的
修饰，
 如白喉毒素常常催化受体蛋白质加上单个
ADP-核糖，
 白喉毒素活化的受体使NAD上的腺苷二磷酸
集团转移到eEF-2上，失活。

7
Nuclear protein digestion



peptic acid
nuclear protein
from food
proteins
nucleic acids

pancreas nuclease
nucleotides
pancreas,bowel nucleotase
phosphate
base
nucleoside
nucleosidase
pentose
8
碱基

9
单核苷酸
嘌呤核苷酸 嘧啶核苷酸
核苷酸
合成代
谢
10

Metabolism of purine
nucleotides
De novo synthesis
liver





11
Anabolism
Salvage pathway
brain,bone marrow
De novo synthesis



12
先合成次黄嘌呤核苷酸(IMP)；
IMP再转化变成腺嘌呤核苷酸(AMP)与
鸟嘌呤核苷酸(GMP)；
ATP,GTP的合成。
嘌呤的元素来源
天冬氨酸
甲酰基
甲酰基
谷氨酰胺
13
IMP的合成 1
磷酸核糖焦磷酸
PRPP合成酶
14
IMP的合成 2
1-氨基-5’-磷酸核苷
酰胺转移酶
15
IMP的合成 2-5
Stage 1
Formation
of 5-aminoimidazole ribonucleotide from PRPP
甘氨酸
谷氨酰胺
2. Addition of glycine
甲炔FH4
3. Formylation
4. Adding of amino group from Gln.
5. Imidazole ring closure.
GAR合成酶
16
转甲酰基酶
转酰胺酶
AIR合成酶
IMP的合成 6-10
Second stage of purine biosynthesis:
Formation of inosinate from 5-aminoimidazole
ribonucleotide
6. Carboxylation
7.Addition of aspartate
8.Eliminaton fumarate(leaving the amino
group)
9.Formylation by N10-formylterahydrofolate
环水解酶
10.Dehydration and ring closure
17
18
嘌呤核苷酸从头合成特点
是在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤核苷酸，
而不是首先单独合成嘌呤碱后再与磷酸核
糖结合的。
 即一开始就沿着合成核苷酸的途径进行 。
 肝脏是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器
官，其次是小肠粘膜和胸腺。
 先合成IMP,再合成AMP,GMP。

19
二、AMP和GMP的合成
腺苷酸代琥
珀酸裂解酶
Aspartate
腺苷酸代琥珀
酸合成酶
GTP
IMP脱氢酶
脱氢酶
IMP脱氢酶
GMP合成酶
NAD
ATP
20
21
三、ATP和GTP的合成
在激酶的作用下，以ATP为磷酸供体
 AMP  ADP  ATP
 GMP  GDP  GTP

22
Regulation of purine biosynthesis
23
Regulation of purine
biosynthesis
24
嘌呤核苷酸的补救合成
腺嘌呤磷酸核糖转移酶
次黄嘌呤－鸟嘌呤
磷酸核糖转移酶
25
Salvage pathway of purine
Adenine + PRPP APRT
AMP + PPi
 Hypoxanthine + PRPP HGPRT IMP + PPi
 Guanine + PRPP HGPRT
GMP + PPi



26
Adenonine
AMP
ADP
adenosine kinase
ATP
补救合成生理意义：
Conserve energy可以节省从头合成时能量，
保存能量；
 Decrease consumption of amino acid 减少氨
基酸的消耗；


27
补救合成生理意义
There is no de novo synthesis in some
organs such as brain and bone marrow.
 体内某些组织器官，不能从头合成嘌呤核
苷酸，对这些组织器官来说，补救合成途
径具有更重要的意义。

28
嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
腺苷酸脱氢
腺苷酸代琥珀酸
29
GMP
鸟苷酸还原酶
IMP
XMP
Production of deoxynucleotides
2位羟基
30
Purine analogs






31
6-巯基嘌呤(6MP)、
6-巯基鸟嘌呤。
竞争性抑制：
次黄嘌呤－鸟嘌呤磷
酸核糖转移酶
反馈抑制：
PRPP酰胺转移酶
-SH取代
嘌呤的类似物Purine analogs

32
8-氮杂鸟嘌呤
四氢叶酸的结构
H2N
N
H
N
H
H
HN
C
O

33
5
N
H
H
O
CH2
N
C
H
四氢叶酸的结构
10
N -L-Glu
H
氨喋啉的结构
H2N
N
N
C
N
C
NH2
34
氨甲喋
啉的结
构为
CH3
5
N
CH2
H
O
N
C
10
N -L-Glu
H
Aminioterin and Methotrexate
35
二氢叶酸还原酶
36
Amino acid analogs

氮杂丝氨酸azaserine

结构与谷氨酰胺类似。
干扰谷氨酰胺参与合成嘌呤的作用

37
及6-重氮-5-氧正亮氨酸，
二、嘌呤核苷酸的分解代谢
38
Degradation of purine
别嘌呤醇
39
Pyridine de novo synthesis
谷氨酰胺＋HCO32ATP
氨基甲酰磷酸合成酶II
2ADP＋Pi
天冬氨酸氨基
甲酰基转移酶
氨基甲酰磷酸
40
氨甲酰天冬氨酸
41
UMP的合成
磷酸核糖转移酶
脱羧酶
乳清酸
42
乳清酸核苷酸
尿嘧啶核苷酸
UMP生成UTP
43
CTP的合成
UDP
dUDP
dUMP
TMP
TMP合成酶
dCMP
CTP合成酶
44
脱氨基
45
Production of dTMP
46
Regulation of pyrimidine Synthesis





ATP + CO2 + aspartic acid
aminoformylphosphate
Carbamoyl aspartate
PRPP
UMP
47
ATP+5-phosphoribose
pyrimidine nucleotide


purine nucleosides
UTP
CTP
嘌呤和嘧啶核苷酸合成的比较
48
Salvage pathway of pyrimidine

pyrimidine PRPP phosphoribosyl transferase

Pyrimidine+PRPP

Uridine+ATP

Thymidine +ATP
49
PMP +PPi
uridine kinase
thymidime kinase
UMP+ADP
TMP+ADP
嘧啶核苷酸的抗代谢物
嘧啶类似物Pyrimidine analogs:

5-氟尿嘧啶5-FU;

氨基酸类似物Amino acid analogs :
azaserine ;
 叶酸类似物
 Pyrimidine nucleoside analogs:
 AC-1075, cyclo-c, Ara-C

50
Some analogs
改
变
改变
OH在环
的上方
Ara-C
51
52
53