核苷酸代谢

《生物化学与分子生物学》第十章核苷酸代谢思维导图，主要包括嘌呤核苷酸的合成与分解代谢、嘧啶核苷酸的合成与分解代谢两部分内容。

核苷酸代谢

• 概述
  • 结构
    • 核苷酸是核酸的基本单位
    • A、G C、U、T
      • NTP
      • dNTP
  • 消化与吸收
    • 消化
      • 食物核蛋白——核酸（+蛋白）——核苷酸——核苷（+磷酸）——戊糖+碱基
    • 吸收
      • 一般只吸收自身合成的核苷酸，不吸收外源核苷酸 eg：沃森，克里克反对“核酸营养”
  • 功能
    • 物质合成：核酸合成原料
    • 能量利用形式：ATP/GTP/CTP/UTP
    • 参与代谢和生理调节：cAMP/cGMP 构成辅酶：CoA、FAD、NAD+、NADP+ 构成活化中间代谢物：UDPG、CDP胆碱
    • 营养素
• 嘌呤核苷酸的代谢
  • 结构
    • 两环（6+5）：1，3，7，9为N（左6逆，右5顺）
    • 元素来源：（1）头顶CO2 (6) （2) 脚踏谷氨酰胺（3,9)） (3) 中间夹个甘氨酸 (4,5,6) (2) 左一碳，右一碳 （2，8） （1）剩下个天冬氨酸（1）
    • AMP——6-NH2 GMP——6-羰基，2-NH2
  • 合成
    • 从头合成
      • 概念：利用磷酸核糖，氨基酸，CO2，一碳单位等简单原料，进行一系列的酶促反应
      • 部位：（主）肝，（次）小肠 胸腺，脑和骨髓没有 胞液
      • 过程
        • PRPP合成
          • 活化：磷酸核糖焦磷酸合成酶 R-5-P+ATP——PRPP
        • IMP合成
          • 9步反应 第一步加N：酰胺转移酶 谷氨酰胺+PRPP——谷氨酸
        • AMP、GMP合成
          • AMP合成
            • 腺苷酸代琥珀酸合成：IMP+天冬氨酸+GTP——腺苷酸代琥珀酸
            • 腺苷酸代琥珀酸裂解：腺苷酸代琥珀酸——延胡索酸+AMP
          • GMP合成
            • 加水氧化脱氢：IMP+H2O+NAD+——XMP （IMP脱氢酶）
            • 氨基转移加氮：XMP+谷氨酰胺+ATP——GMP （GMP合成酶）
        • 总结： 关键酶：磷酸核糖焦磷酸合成酶、酰胺转移酶 过程：先合成PRPP,再合成中产物IMP（次黄嘌呤核苷酸） 逐步成环 供能：交叉供能
        • ADP与GDP合成
          • 激酶：ATP两步磷酸化
      • 调节
        • 反馈调节：底物促进，产物抑制
        • 交叉调节：交叉供能GTP——AMP，ATP——GMP
        • 满足需要，不浪费 维持GTP、ATP浓度稳定
    • 补救合成
      • 概念
        • 利用嘌呤，嘌呤核苷为原料，进行简单反应
          • 意义：节省原料
      • 部位：脑和脊髓
      • 过程
        • 腺嘌呤磷酸核糖转移酶APRT ：腺嘌呤+PRPP——AMP
        • 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶HGPRT：次黄嘌呤/鸟嘌呤+PRPP——IMP/GMP
          • HGPRT缺陷：自毁容貌征
        • 腺苷激酶：腺嘌呤核苷+ATP——AMP
    • 互变
      • IMP合成AMP、GMP（如上）
      • AMP、GMP还原成IMP (脱氨)
    • 脱氧核糖核苷酸形成
      • 过程
        • NDP——dNDP
          • 在二磷酸水平NDP进行脱氧
        • 激酶磷酸化
      • 对象：AGUC（T不行）
    • 抗代谢物的阻断作用
      • 机理：结构相似以假乱真，竞争抑制，阻碍合成
      • 代表物质
        • 嘌呤类似物：6-MP（6巯基磷酸）
          • 抑制从头合成2，3/补救合成HGPRT
        • 氨基酸类似物：氮杂丝氨酸
          • 类似谷氨酰胺抑制合成
        • 叶酸类似物：氨甲喋呤
          • 抑制FH4合成减少一碳单位（原料）
            • 白化病化疗药物
  • 分解
    • 过程：核苷酸——核苷——（磷酸戊糖）+碱基——尿酸
      • 磷酸化分解酶
    • 尿酸
      • 结构：环打不破（2，6，8羟基）
      • 含量
        • 正常：0.12——0，36
        • 异常：大于0.48
          • 痛风症：红肿热痛，关节组织炎症
• 嘧啶核苷酸的代谢
  • 结构
    • 基本结构：一个六元环（顺）（1，3N） 右4天冬氨酸，左2氨基甲酰磷酸
    • 2羰基 UMP：4羰基 CMP：4氨基 TMP：4羰基5甲基
  • 合成
    • 从头合成
      • 概念
        • 利用磷酸核糖，氨基酸，CO2，一碳单位等简单原料，进行一系列的酶促反应
      • 原料
        • 谷氨酰胺+CO2
      • 部位
        • 肝细胞胞液
      • 过程
        • UMP
          • 氨基甲酰磷酸合成
            • 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ，谷氨酰胺+CO2+ATP——谷氨酸+氨基甲酰磷酸
              • 酶一二区别： 部位：肝细胞线粒体，胞液 氮源：NH3，谷氨酰胺 激活剂：谷氨酸，无 抑制剂：无，UMP 功能：尿素合成，嘧啶合成 意义：细胞分化，细胞增殖
              • 哺乳动物
          • 成雏形环
            • 天冬氨酸氨基甲酰转移酶，天冬氨酸+氨基甲酰磷酸——氨甲酰天冬氨酸
              • 细菌
          • 脱水
          • 脱氢成环：乳清酸
          • 加PRPP
            • PRPP合成酶
          • 脱羧成UMP
          • 总结： 关键酶：3 过程：氨基甲酰磷酸开始 先成环再加PRPP
        • CTP
          • UMP两次磷酸化生成UTP
          • CTP合成酶，UTP+ATP+谷氨酰胺——CTP
            • 三磷酸水平合成
        • dTMP
          • UDP/CDP——dUDP/dCDP——dUMP/dCMP
          • dTMP合酶，N5,N10甲酰FH4+dUMP/dCMP——dTMP
            • 一磷酸水平合成
      • 脱氧核糖核苷酸形成
      • 调节
        • 机制：反馈抑制
    • 补救合成
      • 概念
      • 过程
        • 嘧啶磷酸核糖转移酶，嘧啶转化成嘧啶核苷酸
          • U/T/乳酸清（无C）
        • 核苷激酶，嘧啶核苷+ATP转化成嘧啶核苷酸
      • 抗代谢物
        • 嘧啶类似物：5-FU
          • 影响TMP间接影响DNA，RNA合成
        • 氨基酸类似物：氮杂丝氨酸
          • 抑制CTP,IMP合成
        • 核苷类似物：阿糖胞苷
          • 抑制dCDP合成
        • 氨甲喋呤
  • 分解
    • 基本过程：核苷酸——核苷——磷酸戊糖+嘧啶碱
    • 胞嘧啶——尿嘧啶
      • β-丙氨酸——乙酰CoA——TCA
      • NH3+CO2——尿素
    • 胸腺嘧啶
      • β-氨基异丁酸——琥珀酰CoA——TCA/糖异生
      • NH3+CO2——尿素