第 八 章核 苷 酸 代 谢
Metabolism of Nucleotides
授课教师：廖之君目 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
IMP生成总反应过程
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
AMP ADP ATP
ADPATP
激酶
ADPATP
激酶
GMP GDP GTP
ADPATP
激酶
ADPATP
激酶
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
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
授课教师：廖之君目 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
IMP生成总反应过程
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
AMP ADP ATP
ADPATP
激酶
ADPATP
激酶
GMP GDP GTP
ADPATP
激酶
ADPATP
激酶
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
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
