谷氨酰胺
黄嘌呤核苷酸
①腺苷琥珀酸合成酶 ③IMP脱氢酶 ①腺苷酸代琥珀酸合成酶 ③IMP脱氢酶 ②腺苷琥珀酸裂解酶 ④GMP合成酶 ②腺苷酸代琥珀酸裂解酶 ④GMP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ATP。
氨基甲酰磷酸 天冬氨酸 天冬氨酸
氨基甲酰 转移酶
_
氨基甲酸天冬氨酸
PRPP UMP
_ 嘌呤核苷酸
PRPP合成酶
ATP + 5-磷酸核糖
_
UTP
嘧啶核苷酸
CTP
12.4 核苷酸合成的抗代谢物
核苷酸的抗代谢物指一些人工合成的嘌呤、嘧啶
及其核苷或核苷酸的结构类似物，或参与核苷酸
合成的某些氨基酸或叶酸等的结构类似物。
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 氨甲蝶呤（MTX） 等 抑制二氢叶酸 还原酶
6-巯基嘌呤（6MP）重氮丝氨酸 等 等 抑制与IMP相关 的反应 抑制谷氨酰胺 参与的反应
6-MP PRPP = 谷氨酰胺 （Gln） PRA 重氮丝氨酸 甘氨酰胺 核苷酸 （GAR）
人体内嘌呤碱的 最终代谢产物

灵长类、鸟类、某些爬行类和昆虫等：
嘌呤 尿酸 排出体外

其他动物可进一步分解尿酸，不同的物种可
生成不同的代谢产物。

植物和微生物：
4NH3 CO2
脲酶 尿酸氧化酶 尿囊素酶 尿囊酸酶
尿酸
尿囊素
尿囊酸
2尿素 乙醛酸 目 录
痛 风 症 的 治 疗 机 制
血液中尿酸水平增加，由于其溶解度很低，尿酸会以 钠盐或钾盐的形式沉积于软组织、软骨、关节登出， 形成尿酸结石或关节炎，这种疾病称痛风症。
它们能竞争性地抑制核苷酸合成代谢的某些酶，
或以假乱真的干扰或阻断核苷酸的合成，进而抑
制核酸和蛋白质的生物合成。可作为抗肿瘤和抗 病毒的药物使用。
12.4.1 嘌呤类似物
6-巯基嘌呤， 6-巯基鸟嘌呤，8-氮杂鸟嘌呤等。
6-巯基嘌呤的结构与次黄嘌呤相似
次黄嘌呤 H(I)
6-巯基嘌呤 (6-MP)
第十二章
核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
目录
核苷酸的生物功能
① 核苷酸是核酸的基本结构单位。 ② 体内能量的利用形式（ATP、GTP等）
③ 参与代谢和生理调节(ATP变构抑制Cit合酶)
④ 参与辅酶的合成（NAD、NADP、FAD、FMN和CoA等）
⑤ 为生物合成提供活化的中间体 (如：UDPG、SAM等)
PPi = GMP
PRPP 鸟嘌呤(G)
PRPP
6-MP 腺嘌呤（A）
12.4.4 嘧啶类似物
嘧啶核苷酸的抗代谢物
5-氟尿嘧啶(5-FU)
胸腺嘧啶(T)
5-FU→FUTP，可以FUMP形式掺入到RNA分子中，但无 正常的功能。 5-FU→F-dUMP与TMP结构相似可抑制TMP合酶，使细胞 缺乏DNA合成所必须的dTTP，从而显示出抗癌力。


嘌呤核苷酸的从头合成：IMP的合成，AMP和GMP的合成。NMP可
转变成NTP。 嘧啶核苷酸的从头合成分为3个阶段：氨甲酰磷酸的生成、乳清酸的合
成、 UMP的合成。胞苷三磷酸CTP是从UTP反应生成。胸苷酸由脱
氧尿苷酸甲基化生成。 脱氧核苷酸的合成:一般在核苷二磷酸水平上迚行。


核苷酸的补救合成：主要是由碱基和PRPP生成核苷酸和PPi。
AMP ATP
R-5-P
（5-磷酸核糖）
（磷酸核糖焦磷酸，PRPP） PRPP合成酶 酰胺转移酶 谷氨酰胺+H2O 谷氨酸+PP （5´-磷酸核糖胺，PRA）
H2N-1-R-5´-P
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
AMP IMP GMP
（1）IMP的合成过程
甘氨酸
N10— CHO —FH4
(3)尿嘧啶核苷酸的合成
2、胞苷三磷酸CTP的合成
尿苷酸激酶
UDP
二磷酸核苷激酶 ATP
ATP
ADP
ADP
UTP
CTP合成酶 谷氨酰胺 ATP 谷氨酸 ADP+Pi
12.2.5 脱氧核苷酸的合成
合成DNA需要脱氧核苷三磷酸为原料，在生物
体中它由核糖核苷酸还原生成。 在动物和高等植物体内，一般在核苷二磷酸水 平上迚行。
经这一步反应，嘌呤环骨架 的4,5,7,8,9位已经形成
谷氨酰胺
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
脱水环化
是嘌呤核苷酸 从头合成的 限速酶
提供嘌呤环N-1
提供嘌呤环C-6
天冬氨酸
提供嘌呤环C-2
脱水环化
N10— CHO— FH4
（2）AMP和GMP的合成 AMP和GMP的生成
6-巯基嘌呤抑制嘌呤核苷酸合成的机制
6-巯基嘌呤 6-巯基嘌呤 6MP
―
HGPRT活性
PRPP
―
抑制嘌呤核苷酸 的补救合成
6-巯基嘌呤核苷酸 6-MPMP
―
•
• R5P •
PRPP 合成酶
PRPP
酰胺 转移酶 ―
AMP
PRA
IMP 6-MPMP
GMP
―
与IMP有相同的抑制功能
12.4.2 氨基酸类似物

合成部位 合成原料
主要是肝细胞胞液 谷氨酰胺、CO2和天冬氨酸
• 嘧啶合成的元素来源
氨基甲 酰磷酸
天冬氨酸
谷氨酰胺+CO2
合成过程
生物体先利用小分子化合物合成嘧啶环，再与
核糖磷酸结合生成乳清酸核苷酸。
1. 尿嘧啶核苷酸UMP的合成分为3个阶段： (1)氨甲酰磷酸的生成 (2)乳清酸的合成 (3)尿嘧啶核苷酸的合成
AMP ADP ATP GMP GDP GTP
_
XMP
从 头 合 成 的 调 节
_ +
腺苷 琥珀酸
AMP
ADP GDP
ATP GTP
IMP
GTP
XMP ATP
+GMP
_
补救合成的调节
腺嘌呤 + PRPP
APRT
AMP + PPi
_
HGPRT
次黄嘌呤 + PRPP
IMP + PPi
_
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi
肝组织主要迚行 从头合成

补救合成途径 (salvage synthesis pathway) 主要来源于细胞内核酸的分解
利用体内游离的碱基或核苷，经过简 单的反应过程，合成核苷酸。
脑、骨髓等只能 迚行补救合成
12.2.2 嘌呤核苷酸的从头合成
•嘌呤碱合成的元素来源
碳酸氢盐或CO2 甘氨酸
天冬氨酸 甲酸盐 （一碳单位）
丙二酸单酰CoA
乙酰CoA
尿素
甲基丙二酸单酰CoA
琥珀酰CoA TAC
糖异生
TAC
12.2 核苷酸的生物合成
12.2.1 核苷酸生物合成概况
核苷酸生物合成途径：

从头合成途径 (de novo synthesis pathway)
指利用磷酸核糖、氨基酸、二氧化 碳及NH3等简单物质为原料，经过一系列 酶促反应，合成核苷酸的途径。
尿苷磷酸化酶
尿苷激酶
尿嘧啶核苷+Pi
UMP +ADP
12.3 核苷酸生物合成的调节
嘌呤核苷酸生物合成的调节 嘧啶核苷酸生物合成的调节
12.3.1 嘌呤核苷酸生物合成的调节
调节方式：反馈调节和交叉调节 _ _ _ + + 腺苷酸代
IMP
琥珀酸
R-5-P PRPP合成酶 酰胺转移酶 PRPP _PRA ATP
甲酸盐 （一碳单位）
谷氨酰胺 （酰胺基）
嘌呤核苷酸的结构
AMP GMP
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。
合成过程
次黄苷酸（IMP）的合成 AMP和GMP的生成 PP-1-R-5-P
核苷三磷酸的合成
生成的核苷酸不直接参加核酸的合成，而 是先转化成核苷三磷酸。
AMP
激酶
ADP ADP GDP ATP NDP ATP
激酶
ATP
ATP GMP
ADP
激酶
激酶
GTP
ATP
ADP
激酶
ADP
激酶
通式：NMP
ATP
NTP
ADP
ATP
ADP
12.2.3 嘧啶核苷酸的从头合成
嘧啶核苷酸的结构
重氮丝氨酸
谷氨酰胺
重氮丝氨酸等与谷氨酰胺结构类似，能抑制 核苷酸合成中有谷氨酰胺参与的反应，因而 可干扰IMP、GMP、CMP的从头合成。
12.4.3 叶酸类似物
氨甲蝶呤 （MTX） 氨蝶呤和氨甲蝶呤（MTX）都是叶酸类似物，能竞争 性抑制二氢叶酸还原酶，使叶酸不能还原为FH2和FH4。 嘌呤合成时，来自一碳单位的C-8，C-2得不到供 应，从而抑制嘌呤核苷酸合成。 嘧啶合成时，胸苷酸合酶催化dUMP转变成dTMP 时，FH4氧化成FH2，若FH2还原酶被抑制，则 抑制胸核苷酸合成。