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第八章核酸代谢和蛋白质的生物合成第一节 核 苷 酸 代 谢Metabolism of Nucleotides 2. 分子组成:—— 碱基(base):嘌呤碱,嘧啶碱—— 戊糖(ribose):核糖,脱氧核糖—— 磷酸(phosphate)一、核酸的化学组成1. 元素组成: C、H、O、N、P(9~10%)5′1′4′3′2′戊 糖(构成RNA)(构成DNA)腺嘌呤鸟嘌呤嘌呤(purine) 嘧啶(pyrimidine) 尿嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶其中DNA中主要是A、G、 C、T;RNA中主要是A、G、C、U;以及少量的稀有碱基。1. 核苷(ribonucleoside)的形成 碱基和核糖或脱氧核糖通过糖苷键连接形成核苷或脱氧核苷11′二、核酸的组成方式核苷 :AR, GR, UR, CR脱氧核苷 :AdR, GdR, TdR, CdR2. 核苷酸(ribonucleotide)的形成 核苷 (脱氧核苷) 和磷酸以磷酸酯键连接形成核苷酸(脱氧核苷酸) 核苷酸: AMP, GMP, UMP, CMP脱氧核苷酸: dAMP, dGMP, dTMP, dCMP5′端CCC3. 核酸的形成 核苷酸之间以磷酸二酯键连接形成多核苷酸链,即核酸AAG3′端核苷酸的生物功用作为核酸合成的原料体内能量的利用形式参与代谢和生理调节组成辅酶活化中间代谢物胃酸胰核酸酶食物核蛋白蛋白质核酸(RNA及DNA)胰、肠核苷酸酶核苷酶单核苷酸核苷磷酸碱基戊糖二、核苷酸的消化与吸收嘌呤核苷酸的分解代谢Metabolism of Purine Nucleotides组织细胞中的嘌呤核苷酸首先在核苷酸酶的作用下水解为核苷。核苷经核苷磷酸化酶催化,磷酸解生成1-磷酸核糖和嘌呤碱。1-磷酸核糖转变成为5-磷酸核糖,进入磷酸戊糖途径。而嘌呤碱进一步代谢,最终氧化生成尿酸随尿排出嘌呤核苷酸的分解代谢核苷酸酶核苷酸核苷Pi核苷磷酸化酶1-磷酸核糖碱基人体内的嘌呤的分解主要在肝、小肠及肾脏中进行。正常人血中尿酸较低,约为0.12-0.36mmol/L。当血浆中尿酸高于0.48mmol/L,尿酸盐晶体沉积于关节、软组织、软骨及肾等处,导致关节炎、尿路结石、肾疾病,称痛风症,进食高嘌呤或恶性肿瘤等均可使尿酸含量升高 核苷酸酶嘧啶核苷酸核苷PPi核苷磷酸化酶1-磷酸核糖嘧啶碱二、嘧啶核苷酸的分解代谢胞嘧啶胸腺嘧啶NH3尿嘧啶β-脲基异丁酸二氢尿嘧啶 H2OH2OCO2 + NH3β-丙氨酸β-氨基异丁酸肝丙二酸单酰CoA甲基丙二酸单酰CoA尿素乙酰CoA琥珀酰CoATAC糖异生TAC二、嘌呤核苷酸的合成代谢从头合成途径(de novo synthesis pathway)补救合成途径(salvage synthesis pathway) 嘌呤核苷酸的结构AMPGMP(一)嘌呤核苷酸的从头合成定义嘌呤核苷酸的从头合成途径是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料,经过一系列酶促反应,合成嘌呤核苷酸的途径。合成部位 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、骨髓则无法进行此合成途径。嘌呤碱合成的元素来源CO2甘氨酸天冬氨酸甲酰基(一碳单位)甲酰基(一碳单位)谷氨酰胺(酰胺基)过程1. IMP的合成2. AMP和GMP的生成AMPATPPRPP合成酶谷氨酰胺酰胺转移酶谷氨酸 AMP GMPPRPP(5-磷酸核糖1-焦磷酸)R-5-P(5-磷酸核糖)H2N-1-R-5′-P(5′-磷酸核糖胺)在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下 IMP (次黄嘌呤核苷酸)(二)嘌呤核苷酸的补救合成途径定义 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,称为补救合成(或重新利用)途径。APRT腺嘌呤+PRPPAMP+PPiHGPRT次黄嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鸟嘌呤+PRPPGMP+PPi腺苷激酶腺嘌呤核苷AMPATPADP3. 合成过程APRT为腺嘌呤磷酸核糖转移酶,HGPRT为次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶补救合成的生理意义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。嘧啶核苷酸的代谢Metabolism of Pyrimidine Nucleotides嘧啶核苷酸的结构一、嘧啶核苷酸的合成代谢从头合成途径补救合成途径(二)嘧啶核苷酸的从头合成定义嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料,经过一系列酶促反应,合成嘧啶核苷酸的途径。合成部位主要是肝细胞胞液氨基甲酰磷酸天冬氨酸嘧啶合成的元素来源谷氨酰胺 +CO22ATP氨基甲酰磷酸合成酶II2ADP+Pi 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸由PRPP提供磷酸核糖,合成尿甘酸(UMP)合
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