第八章 核苷酸代谢.ppt
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1、,第 八 章 核 苷 酸 代 谢,Metabolism of Nucleotides,The Department of Biochemistry and Molecular Biology, CMU,核苷酸,核酸的基本结构单位; 不属于营养必需物质; 细胞中主要以5-核苷酸形式存在; 具有多种生物学功能。,核酸的消化与吸收,概 述,核酸的分解代谢产物核苷酸、核苷、碱基、戊糖和磷酸既可以参加合成代谢,也可以进一步分解。 细胞中的DNA代谢相对稳定,而RNA代谢活跃。,核苷酸的生理功能,作为核酸合成的原料: dATP, dGTP ,dCTP, dTTPDNA的合成原料; ATP,GTP,CTP,
2、UTP RNA的合成原料。 体内能量的利用形式:ATP、GTP(蛋白质合成)、UTP(糖原合成)、CTP(磷脂合成),参与代谢和生理调节:如cAMP是第二信使,也作为效应剂参与调节。AMP、ADP、ATP均可作为效应剂。 构成辅酶:腺苷酸可参与组成NAD、FAD、辅酶A等。 活化中间代谢物:如UDPG、CDP胆碱等、SAM、PAPS等。,核苷酸代谢概况,合成代谢 从头合成途径(de novo synthesis pathway) 补救合成途径(salvage synthesis pathway) 分解代谢,从头合成途径,概念: 利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位和CO2 等简单物质为原料,经过一系
3、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。,补救合成途径,概念: 利用游离的碱基或核苷,经过简单的反应过程,合成核苷酸的途径。 这是次要合成途径。 脑、骨髓等只能进行此途径。,第一节 嘌呤核苷酸的代谢,Metabolism of Purine Nucleotides,嘌呤核苷酸的结构,GMP,AMP,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),(一)嘌呤核苷酸的从头合成,概念 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
4、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。,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),嘌呤碱合成的元素来源,过程,1. IMP的合成 2. AMP和GMP的生成,R-5-P (5-磷酸核糖),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,H2N-1-R-5-P (5-磷酸核糖胺),1. IMP的合成过程, 磷酸核糖酰胺转移酶 GAR合成酶 转甲酰基酶 FGAM合成酶
5、AIR合成酶,IMP生成总反应过程,IMP的合成要点:,在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环; PRPP是重要的中间代谢物,它不仅参与嘌呤核苷酸的从头合成,而且参与嘧啶核苷酸的从头合成及两类核苷酸的补救合成。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。,2、AMP和GMP的生成,腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶 腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶,嘌呤核苷酸从头合成特点,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GTP或1个ATP。,PRPP,PRA,GTP,+,+,从头合成的调节 调节方式:反馈调节和交叉
6、调节,从头合成调节的意义:,既满足需要,又不至于浪费; 维持ATP与GTP的平衡。,(二)嘌呤核苷酸的补救合成途径,概念 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。,参与补救合成的酶,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),腺嘌呤 + PRPP,AMP + PPi,APRT,鸟嘌呤
7、 + PRPP,HGPRT,GMP + PPi,合成过程,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。 HGPRT基因缺失导致自毁容貌综合症。,HGPRT缺陷引起Lesch Nyhan 综合征,次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)基因缺陷引起嘌呤核苷酸补救合成途径障碍,脑合成嘌呤核苷酸能力低下,造成中枢神经系统发育不良。 此综合征以高尿酸血症(hyperuricemia)及神经系统症状为特征,又称自毁容貌症。,(三)嘌呤核苷酸的相互转变,(四) 脱氧核糖核苷酸的生成,二磷酸脱氧核苷,NDP,dNDP,二磷酸核糖核
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