目 录第 八 章核 苷 酸 代 谢
Metabolism of Nucleotides
目 录
核酸的消化与吸收概 述食物核蛋白蛋白质 核酸（ RNA及 DNA）胃酸核苷酸胰核酸酶核苷 磷酸胰、肠核苷酸酶碱基 戊糖核苷酶目 录
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
活化中间代谢物目 录尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+)
AMP
目 录第一节嘌呤核苷酸的代谢
Metabolism of Purine Nucleotides
目 录
嘌呤核苷酸的结构
GMPAMP
目 录一、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)
目 录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 。
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 。
（一）嘌呤核苷酸的从头合成
定义
合成部位目 录
嘌呤碱合成的元素来源
CO2
天冬氨酸甲酰基
（一碳单位）
甘氨酸甲酰基
（一碳单位）
谷氨酰胺
（酰胺基）
目 录
过程
1,IMP的合成
2,AMP和 GMP的生成目 录
R-5-P
（ 5-磷酸核糖）
ATPAMP
PRPP合成酶
PP-1-R-5-P
（ 磷酸核糖焦磷酸）
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
AMP
GMP
H2N-1-R-5′-P
（ 5′-磷酸核糖胺）
谷氨酰胺谷氨酸酰胺转移酶目 录
1,IMP的合成过程
① 磷酸核糖酰胺转移酶
② GAR合成酶
③ 转甲酰基酶
④ FGAM合成酶
⑤ AIR合 成 酶目 录
IMP生成总反应过程目 录
① 腺苷酸代琥珀酸合成酶 ③ IMP脱氢酶
② 腺苷酸代琥珀酸裂解酶 ④ GMP合成酶
2,AMP和 GMP的生成目 录目 录
AMP ADP ATP
ADPATP
激酶
ADPATP
激酶
GMP GDP GTP
ADPATP
激酶
ADPATP
激酶目 录
嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。
IMP的合成需 5个 ATP,6个高能磷酸键。
AMP或 GMP的合成又需 1个 ATP。
嘌呤核苷酸从头合成 特点
从头合成的调节
R-5-P
ATP
PRPP合成酶
PRPP酰胺转移酶 PRA IMP
腺苷酸代琥珀酸 AMP ADP ATP
XMP GMP GDP GTP
+
+
_ _ _
_
_
IMP
腺苷酸代琥珀酸
XMP
AMP ADP ATP
GMP GDP GTPATP
GTP
_
_
+ +
调节方式,反馈调节 和 交叉调节目 录目 录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 。
（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径
定义目 录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)
参与补救合成的酶目 录腺嘌呤 + PRPP AMP + PPiAPRT
次黄嘌呤 + PRPP IMP + PPiHGPRT
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi
合成过程腺嘌呤核苷 腺苷激酶
ATP ADP
AMP
目 录
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。
目 录
（三）嘌呤核苷酸的相互转变
IMP
AMP
腺苷酸代琥珀酸 XMP
GMP
NH3
目 录
（四） 脱氧核糖核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上进行
（ N代表 A,G,U,C等碱基）
目 录
dNDP + ATP
激酶
dNTP + ADP
二磷酸脱氧核苷
NDP dNDP
二磷酸核糖核苷
NADP+ NADPH + H+
核糖核苷酸还原酶,Mg2+
还原型硫氧化还原蛋白 -(SH)2
氧化型硫氧化还原蛋白 SS
硫氧化还原蛋白还原酶
（ FAD）
脱氧核苷酸的生成目 录
（五） 嘌呤核苷酸的抗代谢物
嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、
氨基酸或叶酸等的类似物。
嘌呤类似物 氨基酸类似物 叶酸类似物
6-巯基嘌呤
6-巯基鸟嘌呤
8-氮杂鸟嘌呤等氮杂丝氨酸 等 氨蝶呤氨甲蝶呤 等目 录次黄嘌呤
(H)
6-巯基嘌呤
(6-MP)
6-巯基嘌呤 的结构甲酰甘氨酰胺核苷酸
（ FGAR）
PRPP
谷氨酰胺
（ Gln）
= PRA 甘氨酰胺 核苷酸
（ GAR）
= = 甲酰甘氨脒核苷酸
（ FGAM）
5-氨基异咪唑 -
4-甲酰胺核苷酸
（ AICAR）
=
5-甲酰胺基咪唑 -
4-甲酰胺核苷酸
（ FAICAR）IMP次黄嘌呤 （ H）
PRPP PPi=
AMP
PRPP
PPi=
腺嘌呤（ A）
GMP =
PRPPPPi
鸟嘌呤 (G)
6-MP
6-MP
6-MP
6-MP
6-MP
6-MP
氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸
MTX
MTX
目 录目 录二、嘌呤核苷酸的分解代谢核苷酸 核苷核苷酸酶
Pi
核苷磷酸化酶碱基1-磷酸核糖目 录嘌呤碱的最终代谢产物
AMP
GMP
H
（次黄嘌呤）
G
X
（黄嘌呤）
黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶目 录痛风症的治疗机制鸟嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤 尿酸黄嘌呤氧化酶别嘌呤醇目 录第二节嘧啶核苷酸的代谢
Metabolism of Pyrimidine Nucleotides
目 录
嘧啶核苷酸的结构目 录
从头合成途径
补救合成途径一、嘧啶核苷酸的合成代谢目 录
（一）嘧啶核苷酸的从头合成主要是肝细胞胞液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 。
定义
合成部位目 录
嘧啶合成的元素来源氨基甲酰磷酸天冬氨酸目 录
合成过程
1,尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺 + HCO3-
氨基甲酰磷酸合成酶 II
2ATP
2ADP+Pi
谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸目 录
CPS - I CPS - II
肝细胞线粒体中氨
N - 乙酰谷氨酸胞液（所有细胞）
谷氨酰胺无分布氮源变构激活剂功能 尿素合成 嘧啶 合成肝细胞线粒体中氨乙酰谷氨酸胞液（所有细胞）
谷氨酰胺无分布氮源变构激活剂功能 尿素合成 嘧啶 合成氨基甲酰磷酸合成酶 I,II 的区别目 录目 录
2,胞嘧啶核苷酸的合成
ATP ADP
尿苷酸激酶 UDP 二磷酸核苷激酶
ATP ADP
UTP CTP合成酶谷氨酰胺
ATP
谷氨酸
ADP+Pi
目 录
3,dTMP或 TMP的生成
TMP合酶
N5,N10-甲烯 FH4 FH2
FH2还原酶
FH4
NADP+ NADPH+H+
dUMP 脱氧胸苷一磷酸
dTMP
UDP 脱氧核苷酸还原酶 dUDP
CTP CDP dCDP dCMP
目 录
从头合成的调节
-
-
-
ATP + CO2+ 谷氨酰胺氨基甲酰磷酸
UMP
氨基甲酸天冬氨酸
UTP CTP
天冬氨酸嘌呤核苷酸
ATP + 5-磷酸核糖嘧啶核苷酸
PRPP
-
目 录
（二） 嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶 + PRPP 磷酸嘧啶核苷 + PPi嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷 + ATP 尿苷激酶 UMP +ADP
胸腺嘧啶核苷 + ATP 胸苷激酶 TMP +ADP
目 录
（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物
嘧啶类似物胸腺嘧啶 (T) 5-氟尿嘧啶 (5-FU)
目 录
某些改变了核糖结构的核苷类似物目 录
UMP UTP CTP CDP dCDP
UDP dUDP dUMP dTMP
氮杂丝氨酸 阿糖胞苷氨甲碟呤氮杂丝氨酸目 录二、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶碱
1-磷酸核糖嘧啶核苷酸 核苷核苷酸酶
PPi
核苷磷酸化酶目 录胞嘧啶
NH3
尿嘧啶二氢尿嘧啶
H2O
CO2 + NH3
β-丙氨酸胸腺嘧啶
β-脲基异丁酸
β-氨基异丁酸
H2O
丙二酸单酰 CoA
乙酰 CoA
TAC
肝尿素甲基丙二酸单酰 CoA
琥珀酰 CoA
TAC 糖异生
Metabolism of Nucleotides
目 录
核酸的消化与吸收概 述食物核蛋白蛋白质 核酸（ RNA及 DNA）胃酸核苷酸胰核酸酶核苷 磷酸胰、肠核苷酸酶碱基 戊糖核苷酶目 录
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
活化中间代谢物目 录尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+)
AMP
目 录第一节嘌呤核苷酸的代谢
Metabolism of Purine Nucleotides
目 录
嘌呤核苷酸的结构
GMPAMP
目 录一、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)
目 录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 。
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 。
（一）嘌呤核苷酸的从头合成
定义
合成部位目 录
嘌呤碱合成的元素来源
CO2
天冬氨酸甲酰基
（一碳单位）
甘氨酸甲酰基
（一碳单位）
谷氨酰胺
（酰胺基）
目 录
过程
1,IMP的合成
2,AMP和 GMP的生成目 录
R-5-P
（ 5-磷酸核糖）
ATPAMP
PRPP合成酶
PP-1-R-5-P
（ 磷酸核糖焦磷酸）
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
AMP
GMP
H2N-1-R-5′-P
（ 5′-磷酸核糖胺）
谷氨酰胺谷氨酸酰胺转移酶目 录
1,IMP的合成过程
① 磷酸核糖酰胺转移酶
② GAR合成酶
③ 转甲酰基酶
④ FGAM合成酶
⑤ AIR合 成 酶目 录
IMP生成总反应过程目 录
① 腺苷酸代琥珀酸合成酶 ③ IMP脱氢酶
② 腺苷酸代琥珀酸裂解酶 ④ GMP合成酶
2,AMP和 GMP的生成目 录目 录
AMP ADP ATP
ADPATP
激酶
ADPATP
激酶
GMP GDP GTP
ADPATP
激酶
ADPATP
激酶目 录
嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的。
IMP的合成需 5个 ATP,6个高能磷酸键。
AMP或 GMP的合成又需 1个 ATP。
嘌呤核苷酸从头合成 特点
从头合成的调节
R-5-P
ATP
PRPP合成酶
PRPP酰胺转移酶 PRA IMP
腺苷酸代琥珀酸 AMP ADP ATP
XMP GMP GDP GTP
+
+
_ _ _
_
_
IMP
腺苷酸代琥珀酸
XMP
AMP ADP ATP
GMP GDP GTPATP
GTP
_
_
+ +
调节方式,反馈调节 和 交叉调节目 录目 录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 。
（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径
定义目 录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)
参与补救合成的酶目 录腺嘌呤 + PRPP AMP + PPiAPRT
次黄嘌呤 + PRPP IMP + PPiHGPRT
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi
合成过程腺嘌呤核苷 腺苷激酶
ATP ADP
AMP
目 录
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。
目 录
（三）嘌呤核苷酸的相互转变
IMP
AMP
腺苷酸代琥珀酸 XMP
GMP
NH3
目 录
（四） 脱氧核糖核苷酸的生成在核苷二磷酸水平上进行
（ N代表 A,G,U,C等碱基）
目 录
dNDP + ATP
激酶
dNTP + ADP
二磷酸脱氧核苷
NDP dNDP
二磷酸核糖核苷
NADP+ NADPH + H+
核糖核苷酸还原酶,Mg2+
还原型硫氧化还原蛋白 -(SH)2
氧化型硫氧化还原蛋白 SS
硫氧化还原蛋白还原酶
（ FAD）
脱氧核苷酸的生成目 录
（五） 嘌呤核苷酸的抗代谢物
嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、
氨基酸或叶酸等的类似物。
嘌呤类似物 氨基酸类似物 叶酸类似物
6-巯基嘌呤
6-巯基鸟嘌呤
8-氮杂鸟嘌呤等氮杂丝氨酸 等 氨蝶呤氨甲蝶呤 等目 录次黄嘌呤
(H)
6-巯基嘌呤
(6-MP)
6-巯基嘌呤 的结构甲酰甘氨酰胺核苷酸
（ FGAR）
PRPP
谷氨酰胺
（ Gln）
= PRA 甘氨酰胺 核苷酸
（ GAR）
= = 甲酰甘氨脒核苷酸
（ FGAM）
5-氨基异咪唑 -
4-甲酰胺核苷酸
（ AICAR）
=
5-甲酰胺基咪唑 -
4-甲酰胺核苷酸
（ FAICAR）IMP次黄嘌呤 （ H）
PRPP PPi=
AMP
PRPP
PPi=
腺嘌呤（ A）
GMP =
PRPPPPi
鸟嘌呤 (G)
6-MP
6-MP
6-MP
6-MP
6-MP
6-MP
氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸氮杂丝氨酸
MTX
MTX
目 录目 录二、嘌呤核苷酸的分解代谢核苷酸 核苷核苷酸酶
Pi
核苷磷酸化酶碱基1-磷酸核糖目 录嘌呤碱的最终代谢产物
AMP
GMP
H
（次黄嘌呤）
G
X
（黄嘌呤）
黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶目 录痛风症的治疗机制鸟嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤 尿酸黄嘌呤氧化酶别嘌呤醇目 录第二节嘧啶核苷酸的代谢
Metabolism of Pyrimidine Nucleotides
目 录
嘧啶核苷酸的结构目 录
从头合成途径
补救合成途径一、嘧啶核苷酸的合成代谢目 录
（一）嘧啶核苷酸的从头合成主要是肝细胞胞液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 。
定义
合成部位目 录
嘧啶合成的元素来源氨基甲酰磷酸天冬氨酸目 录
合成过程
1,尿嘧啶核苷酸的合成谷氨酰胺 + HCO3-
氨基甲酰磷酸合成酶 II
2ATP
2ADP+Pi
谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸目 录
CPS - I CPS - II
肝细胞线粒体中氨
N - 乙酰谷氨酸胞液（所有细胞）
谷氨酰胺无分布氮源变构激活剂功能 尿素合成 嘧啶 合成肝细胞线粒体中氨乙酰谷氨酸胞液（所有细胞）
谷氨酰胺无分布氮源变构激活剂功能 尿素合成 嘧啶 合成氨基甲酰磷酸合成酶 I,II 的区别目 录目 录
2,胞嘧啶核苷酸的合成
ATP ADP
尿苷酸激酶 UDP 二磷酸核苷激酶
ATP ADP
UTP CTP合成酶谷氨酰胺
ATP
谷氨酸
ADP+Pi
目 录
3,dTMP或 TMP的生成
TMP合酶
N5,N10-甲烯 FH4 FH2
FH2还原酶
FH4
NADP+ NADPH+H+
dUMP 脱氧胸苷一磷酸
dTMP
UDP 脱氧核苷酸还原酶 dUDP
CTP CDP dCDP dCMP
目 录
从头合成的调节
-
-
-
ATP + CO2+ 谷氨酰胺氨基甲酰磷酸
UMP
氨基甲酸天冬氨酸
UTP CTP
天冬氨酸嘌呤核苷酸
ATP + 5-磷酸核糖嘧啶核苷酸
PRPP
-
目 录
（二） 嘧啶核苷酸的补救合成嘧啶 + PRPP 磷酸嘧啶核苷 + PPi嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷 + ATP 尿苷激酶 UMP +ADP
胸腺嘧啶核苷 + ATP 胸苷激酶 TMP +ADP
目 录
（三）嘧啶核苷酸的抗代谢物
嘧啶类似物胸腺嘧啶 (T) 5-氟尿嘧啶 (5-FU)
目 录
某些改变了核糖结构的核苷类似物目 录
UMP UTP CTP CDP dCDP
UDP dUDP dUMP dTMP
氮杂丝氨酸 阿糖胞苷氨甲碟呤氮杂丝氨酸目 录二、嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶碱
1-磷酸核糖嘧啶核苷酸 核苷核苷酸酶
PPi
核苷磷酸化酶目 录胞嘧啶
NH3
尿嘧啶二氢尿嘧啶
H2O
CO2 + NH3
β-丙氨酸胸腺嘧啶
β-脲基异丁酸
β-氨基异丁酸
H2O
丙二酸单酰 CoA
乙酰 CoA
TAC
肝尿素甲基丙二酸单酰 CoA
琥珀酰 CoA
TAC 糖异生
