10 遗传物质合成的基本原料——核苷酸.ppt

清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件 问题讨论 1、核苷酸的主要来源有哪些？人体是否有必要补充核酸？ 2、哺乳动物会因嘌呤核苷酸代谢而出现“痛风”吗？ 核苷酸的生理功用 作为DNA和RNA合成的基本原料，这是最主要的功能。 做为能量的存储、转移和利用的形式。 参与代谢或生理活动的调节。 参与构成酶的辅酶或辅基。 作为活化中间代谢物的载体。 食物来源核酸的消化与吸收 10.1核苷酸在体内的合成过程 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。 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 应过程合成核苷酸的过程称为补救途径。 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，而脑、骨髓则无法进行从头合成途径，只能通过补救合成途径来进行。 嘧啶核苷酸的从头合成主要是在肝细胞的细胞液来进行。 10.1.1.嘌呤核苷酸的从头合成 嘌呤碱合成的元素来源 嘌呤核苷酸的合成可分为三大阶段 5-磷酸核糖的活化 5-磷酸核糖焦磷酸(5-phosphoribosyl-α-pyrophosphate, PRPP)的生成。 次黄嘌呤核苷酸(inosine monophosphate，IMP)的合成。 腺嘌呤核苷酸(adenosine monophosphate，AMP)和鸟嘌呤核苷酸(guanosine monophosphate，GMP)的生成。 10.1.1.1 5-磷酸核糖活化 10.1.1.3 AMP和GMP的合成 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嘌呤环的。 先合成 IMP，合成1分子IMP需消耗5分子ATP，6个高能磷酸键 AMP或GMP的合成又需要消耗1分子ATP（或GTP) 。 IMP是重要的中间物质，是AMP和GMP的前体 。 10.1.1.4 嘌呤核苷酸从头合成的调节 调节的意义 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。 维持ATP与GTP浓度的平衡。 10.1.2 嘧啶核苷酸的从头合成 嘧啶碱合成的元素来源 特点: 嘌呤核苷酸的从头合成途径是在5-磷酸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相反，要先合成嘧啶环，再与磷酸核糖进行连接。 10.1.2.3 嘧啶核苷酸从头合成的调节 10.1.3 嘌呤核苷酸的补救合成 参与补救合成的酶 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) 腺苷激酶(adenosine kinase) 补救合成节省从头合成时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。 10.1.4 嘧啶核苷酸的补救合成 脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP或TMP）的生成 dUMP则来自两个途径： (1)dUDP水解； (2)dCMP脱氨，以后一途径为主。 dTMP 可继续由激酶作用而逐步生成 dTDP和dTTP。 嘌呤核苷酸的合成过程总结 嘧啶核苷酸的合成过程总结 10.1.6 核苷酸的抗代谢物 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。 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。 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。 主要的抗代谢物 氨基酸类似物：抑制有谷氨酰胺参与的反应 氮杂丝氨酸 (AS) 是 Gln的类似物. 氮杂丝氨酸抑制 CTP的合成。 叶酸类似物：抑制有一碳单位参与的反应 氨蝶呤 (AP)和氨甲蝶呤 (MTX) 嘌呤核苷酸抗代谢物的作用部位 10.2核苷酸在体内的分解过程 10.2.1 嘌呤核苷酸的分解 尿酸是人体嘌呤分解代谢的终产物。正常血浆中尿酸的含量约为0.12mmol/L～0.36mmol/L。尿酸的水溶性较差。 不同种类的生物分解嘌呤碱的能力不一样，因而代谢产物也不同。 在人和猿类及一些排尿酸的动物(如鸟类、某些爬虫类和昆虫等)，嘌呤分解的最终产物是尿酸，其他多种生物则还能进一步分解尿酸，形成不同的代谢产物，直至最后分解成二氧化碳和氨。 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 oxida