核苷酸代谢

核苷酸代谢、嘌呤环底物：5-核酸核糖-1-焦磷酸（PRPP），是重要的代谢产物，参与嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的从头合成和补救合成，是5′-磷酸核糖的活性供体。

核苷酸代谢

• 概述
  • 核苷酸
    • 核酸的基本结构单位
    • 不属于营养必需物质
    • 细胞中以5′-核苷酸形式存在
    • 具有多种生物学功能
  • 从头合成
    • 以氨基酸、磷酸核糖，一碳单位和CO2等简单物质为原料，通过一系列酶促反应合成核苷酸的途径
      • 这是主要合成途径
      • 主要在肝脏进行，其次是小肠和胸腺
  • 补救途径
    • 利用游离的碱基和核苷，通过简单的反应过程，合成核苷酸的途径
      • 这是次要的合成途径
      • 脑，骨髓等只能进行此途径
• 嘌呤核苷酸的生物合成
  • 从头合成
    • 碳原子和氮原子来源：甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、CO2和一碳单位
    • 磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环
    • 嘌呤环底物：5-核酸核糖-1-焦磷酸（PRPP），是重要的代谢产物，参与嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的从头合成和补救合成，是5′-磷酸核糖的活性供体
    • PRPP合成酶和酰胺转移酶为关键酶
    • 嘌呤核苷酸是磷酸核糖分子上逐步合成的
    • IMP合成需要5个ATP，6个高能磷酸键
    • AMP或GMP又需要1个GTP或1个ATP
  • 合成调节
    • 主要为反馈调节：即满足需要，又不至于浪费
    • 交叉调节：维持ATP和GTP的平衡
  • 补救途径
    • 腺嘌呤磷酸核糖转移酶(APRT)，次黄嘌呤—鸟嘌呤核酸核糖转移酶(HGPRT)，腺苷激酶
    • 生理意义
      • 节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗
      • HGPRT基因缺失导致自毁容貌综合征
  • 嘌呤核苷酸的相互转变
  • 脱氧核糖核苷酸的合成
    • 核糖核苷酸还原为脱氧核糖核苷酸
      • NDP→dNDP(核糖核苷酸还原酶）
        • 在核苷二磷酸水平上进行
  • 嘌呤核苷酸的抗代谢物
• 嘌呤核苷酸的分解代谢
  • 体内嘌呤核苷酸的分解代谢主要在肝脏，小肠及肾脏中进行
  • 尿酸沉积引起疼痛称为痛风症
    • 治疗：别嘌呤醇
  • 尿酸时嘌呤碱的最终代谢产物
• 嘧啶核苷酸的生物合成
  • 从头合成
    • 嘧啶合成元素的来源：谷氨酰胺、CO2 和天冬氨酸等
    • ①氨甲酰磷酸的合成：谷氨酰胺+碳酸+ATP→氨甲酰磷酸（氨甲酰磷酸合成酶II） 消化2分子ATP
    • 氨甲酰磷酸+天冬氨酸→氨甲酰天冬氨酸（天冬氨酸转氨甲酰酶）→二氢乳清酸（二氢乳清酸酶）→乳清酸（脱氢酶）
    • 乳清酸+PRPP→乳清酸核苷酸（乳清酸磷酸核糖转移酶）→UMP（脱羧酶）
    • UMP—→UDP（尿苷酸激酶）→UTP（二磷酸核苷激酶）→CTP（CTP合成酶）
      • CTP的合成是在三磷酸水平上进行的
    • dTMP或TMP的合成
      • 是在一磷酸水平上进行的
  • 补救途径
    • 尿嘧啶+PRPP→UMP+PPi（嘧啶磷酸核糖转移酶） 尿嘧啶核苷+ATP→UMP+ADP（尿苷激酶）
    • 胸腺嘧啶核苷+ATP→TMP+ADP（胸苷激酶）
    • 胞嘧啶碱基不能直接与PRPP反应生成CMP
  • 嘧啶核苷酸的抗代谢物
    • 嘧啶类似物
      • 5-氟尿嘧啶（5-FU）是胸腺嘧啶的类似物
    • 氨基酸类似物
      • 氮杂丝氨酸抑制CTP的合成
    • 叶酸类似物
      • 甲氨蝶呤抑制dTMP的合成
    • 核苷类似物
      • 阿糖胞苷