O
O
11
IMP合酶
H2O
H2N O=C
H
CC N
10
C
C CH
转甲酰基酶
K+
H2N
NN
FH4 N10-甲酰FH4
H R-5'-P
H2N
C C
N
CH N R-5'-P
9
延胡索酸
5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸，FAICAR
5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸，AICAR
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生物化学与分子生物学（第9版）
谷氨酰胺
酰胺转移酶
谷氨酸
H2N-1-R-5´-P （5´-磷酸核糖胺）
第一阶段： IMP的合成 第二阶段： AMP和GMP的生成
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IMP
AMP GMP
生物化学与分子生物学（第9版）
第一阶段：IMP的生成
1
R-5'-P PRPP合成酶
PP-1'-R-5'-P
核糖-5'-磷酸 ATP AMP
磷酸核糖焦磷酸，PRPP
第九章
核苷酸代谢 Metabolism of Nucleotides: 哈尔滨医科大学
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目录
第一节 核苷酸代谢概述 第二节 嘌呤核苷酸的合成与分解代谢 第三节 嘧啶核苷酸的合成与分解代谢
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重点难点
掌握 1.核苷酸的生物学功能 2.嘌呤核苷酸从头合成的概念、部位、主要阶段及元素来源 3.嘌呤核苷酸分解代谢产物 4.补救合成意义 5.嘧啶核苷酸从头合成的概念、部位及元素来源
生物化学与分子生物学（第9版）
一、核苷酸的生物学功能
作为核酸合成的原料 体内能量利用形式 参与代谢和生理调节 组成辅酶 活化中间代谢
尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）
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（一）核酸酶
二、核苷酸可由核酸酶水解核酸生成
核酸酶：是指所有可以水解核酸的酶。
依据底物不同分类 DNA酶(deoxyribonuclease, DNase)：专一降解DNA的酶。
核酸内切酶及外切酶作用位点示意图
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核酸酶的功能
➢参与DNA的合成、修复以及RNA的剪接 ➢清除多余的、结构和功能异常的核酸，以及外源性核酸 ➢降解食物中的核酸 ➢体外重组DNA技术中的重要工具酶
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(二)核酸的消化吸收
食物核蛋白
2
酰胺转移酶
Gln Glu
H2N-1-R-5'-P
5'-磷酸核糖胺,PRA
H2C-NH2
O=C-OH
ATP
Mg2+ GAR合成酶
3
NH
H2C
CHO
HN=C
NH
R-5'-P
Glu Gln
5
ATP,Mg2+
NH
H2C
CHO FH4
O=C
NH
R-5'-P
N10-甲酰FH4
4
转甲酰基酶
甲酰甘氨脒核苷酸，FGAM
补救合成途径（salvage pathway）
利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应过程，合成嘌呤核苷 酸，称为补救合成途径。
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（一）嘌呤核苷酸的从头合成 1. 从头合成途径
除某些细菌外，几乎所有生物体都能合成嘌呤碱 哺乳动物从头合成部位：肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，
甲酰甘氨酰胺核苷酸，FGAR
H2C--NH2 O=C
NH R-5'-P
甘氨酰胺核苷酸，GAR
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NH
H2C CHO
HN=C
H2O 6
NH
AIR合成酶 ATP,Mg2+,K+
R-5'-P
甲酰甘氨脒核苷酸，FGAM
O
HOOC O
HC
C H2N
N
7
CH 羧化酶
N
CO2
R-5'-P
C HO
H2N
C
C N
熟悉 1.嘧啶核苷酸的补救合成及嘧啶核苷酸分解代谢产物 2.嘌呤核苷酸从头合成调节及嘧啶核苷酸从头合成调节 3.嘌呤核苷酸的抗代谢物及嘧啶核苷酸的抗代谢物
了解 1.核酸酶及分类 2.嘌呤核苷酸的相互转变
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第一节
核苷酸代谢概述
Overview of Nucleotide Metabolism
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胃酸
蛋白质
核酸（RNA及DNA）
胰核酸酶
核苷酸
核苷
胰、肠核苷酸酶
磷酸
碱基
核苷酶
戊糖
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三、核苷酸的代谢包括合成和分解代谢
核苷酸的合成代谢 核苷酸的分解代谢
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第二节
嘌呤核苷酸的合成与分解代谢
Synthesis and Degradation of Purine Nucleotides
其次是小肠和胸腺，而脑、骨髓则只能进行补救合成
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嘌呤碱合成的元素来源
CO2
甘氨酸
天冬氨酸
甲酰基 （一碳单位）
甲酰基 （一碳单位）
谷氨酰胺 （酰胺基）
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嘌呤核苷酸合成过程
R-5´-P
ATP AMP PP-1-R-5´-P
（5´-磷酸核糖） PRPP合成酶 （磷酸核糖焦磷酸）
N CH
H2C
8
HC
合成酶 HOOC
Asp,ATP,Mg2+
N CC H
C H2 N
R-5'-P
N
CH N R-5'-P
5-氨基咪唑核苷酸，AIR
5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸，CAIR
N-琥珀酰-5-氨基咪唑-4-甲酰胺 核苷酸，SAICAR
O
C HN
C
N
HC C CH
N H
N
R-5'-P
次黄嘌呤核苷酸, IMP
RNA酶 (ribonuclease, RNase)：专一降解RNA的酶。 依据对底物作用方式不同
核酸内切酶：在DNA或RNA分子内部切断磷酸二酯键 。 核酸外切酶：水解核酸分子链末端的磷酸二酯键，有5´→3´或3´→5´核酸外切酶。
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生物化学与分子生物学（第9版）
核酸外切酶分类
5´→3´核酸外切酶： 从5′端切除核苷酸的称为5′→3′核酸外切 酶 3´→5´核酸外切酶： 从3′端切除核苷酸的称为3′→5′核酸外切 酶
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嘌呤核苷酸的结构
AMP
GMP
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一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两条途径
从头合成途径（De novo synthesis）
利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料，经过一系 列酶促反应，合成嘌呤核苷酸，称为从头合成途径。
第二阶段：由IMP生成AMP和GMP
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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
ATP。
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2. 从头合成的调节