生化學-核苷酸合成與代謝 - 高點醫護網
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(IMP 是嘌呤核苷酸合成的中間產物,是AMP 和GMP 的前體), 也可分為兩階段:. 合成UMP :先合成嘧啶環→再與磷酸核糖焦磷酸縮合、脫羧生成UMP( 與嘌呤核苷酸的從頭合成 ...
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篇名
生化學-核苷酸合成與代謝
重要考點
核苷酸合成途徑可以分為從頭合成和補救合成兩種方式。
嘌呤核苷酸的分解代謝主要在肝與小腸中進行。
當核酸的新陳代謝產生失調時,就會造成一些嚴重疾病。
說明
核酸化學結構的基本認識
核酸的基本單位是核苷酸(nucleotide)。
去氧核糖核苷酸(deoxyribonucleotide)是組成DNA的核苷酸,核糖核苷酸(ribonudeotide)是組成RNA的核苷酸。
核苷酸可以進一步水解為核苷(nucleoside)和磷酸,核苷又可以水解為戊糖(pentose)和鹼基(base)。
體內核酸濃度的恒定,必須藉由核酸的分解、從頭合成(denovobiosynthesis)及補救合成(salvagepathway)等路徑來調節。
核苷酸的合成過程
合成途徑可以分為從頭合成和補救合成兩種方式。
從頭合成是核苷酸合成的主要途徑,在肝中進行;補救合成在腦和脊髓中進行,是一種重新利用的過程。
從頭合成(denovobiosynthesis)
補救合成(salvagepathway)
主要部位
肝
腦、脊髓(因腦、骨髓缺乏從頭合成嘌呤核苷酸的酶)
原料
利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位與CO2,經連續酶促反應合成
直接利用體內的鹼基,經簡單反應合成核苷酸
功用
是核苷酸合成主要途徑
一種重新利用的過程
嘌呤核苷酸
嘧啶核苷酸
從頭合成途徑
合成區域
細胞質中
細胞質中
合成原料
嘌呤鹼基的9個原子各來自穀氨醯胺(Gl)、天冬氨酸、甘氨酸、一碳單位與CO2合成原料
穀氨醯胺、天冬氨酸、CO2
過程
次黃嘌呤核苷酸(IMP)合成:從R-5-P(D-ribose-5-phosphate)開始,磷酸化後→產生PRPP→PRPP+glutamine→形成5-phosphoribosyl-1-amine→……→生成IMP
IMP再轉變成AMP與GMP:
由天門冬氨酸提供氨基→取代IMP上的酮基→轉變成AMP;
IMP氧化→形成黃嘌呤核苷酸(XMP)→再由谷氨醯胺提供氨基→嘌呤環C2氨基化→生成GMP
(IMP是嘌呤核苷酸合成的中間產物,是AMP和GMP的前體)
也可分為兩階段:
合成UMP:先合成嘧啶環→再與磷酸核糖焦磷酸縮合、脫羧生成UMP(與嘌呤核苷酸的從頭合成途徑不同)
合成胞苷酸(CTP)及胸苷酸:
由穀氨醯胺提供氨基→使UTP轉變成CTP
dUMP→甲基化(TMP合成酶+N5,N10-甲烯基四氫葉酸)→生成dTMP
【註】關鍵酶:PRPP合成酶、CPS-2(位於細胞質中)
補救合成途徑
腺嘌呤+磷酸核糖焦磷酸(PRPP) ↓(APRT)腺苷酸+焦磷酸
鳥嘌呤+PRPP ↓(HGPRT)鳥苷酸+焦磷酸
次黃嘌呤+PRPP ↓(HGRT)次黃嘌呤苷酸+焦磷酸
【註1】目的是藉由HPRT及APRT作用,將hypoxnthine、guanine和adenine轉變為IMP、GMP、AMP,使遊離purines回收,重新參與核酸合成)【註2】Lesch-Nyhansyndrome,因其體內HPRT缺乏,次黃嘌呤hypoxanthine無法轉變為IMP,次黃嘌呤藉由黃嘌呤氧化酶(xanthineoxidase)的作用,產生過量尿酸。
嘧啶+PRPP ↓(嘧啶磷酸核糖轉移酶)嘧啶核苷酸
嘧啶核苷+ATP ↓(嘧啶核苷激酶)嘧啶核苷酸
【註】關鍵酶:嘧啶磷酸核糖轉移酶
【註】HGPRT:hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase(次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶);APRT:adeninephosphoribosyltransferase(腺嘌呤磷酸核糖轉移酶)
核苷酸的代謝過程
嘌呤核苷酸的分解代謝主要在肝與小腸中進行。
嘌呤核苷酸
嘧啶核苷酸
代謝過程
嘌呤核苷酸(IMP,AMP,GMP)↓尿酸(別嘌呤醇的結構與次黃嘌呤相似,可以競爭性抑制次黃嘌呤氧化酶,使尿酸合成減少)
胞嘧啶↓CO2+NH3+β-丙氨酸胸腺嘧啶↓CO2+NH3+β-氨基異丁酸
核苷酸生物學功能
(1)核苷酸是構成核酸的基本單位,構成了DNA和RNA;(2)參與能量代謝:ATP是細胞的主要能量形式;它的中間產物也參與生物合成的反應;(3)參與代謝和生理調節:代謝過程受ATP、ADP或AMP的調節;cAMP或cGMP參與訊息傳遞作用的調節,是細胞膜受體啟動的第二信使;(4)參與輔酶(coenzymes)的形成:腺苷酸是NAD+、ANDP+、FMN、FAD及CoA成分之一。
相關考題
1.下列何種輔酶能協助單碳基團(one-carbongroups)轉移,如果缺乏時會影響DNA的合成?<97-1-42>
coenzymeA
lipoate
tetrahydrofolate
pyridoxalphosphate
解答:C
2.輔酶NAD+、FAD、coenzymeA等分子中之共同結構單元(structuremodule)為:<98-2-47>
ADP
CDP
GDP
UDP
解答:A
3.下列何種鹼基不存於一般RNA分子?<99-1-32>
腺嘌呤(adenine)
尿嘧啶(uracil)
胞嘧啶(cytosine)
胸腺嘧啶(thymine)
解答:B
4.核酸去嘌呤作用(depurinationofnucleotides)是破壞在連接鹼基(baseresidues)與核糖(ribose)的化學鍵。
這個化學鍵稱為:<99-2-31>
氫鍵(hydrogenbond)
糖苷鍵(N-glycosylbond)
磷酸二酯鍵(phosphodiesterbond)
醯胺鍵(amidebond)
解答:B
5.下列關於Lesch-Nyhansyndrome的敘述,何者錯誤?<100-2-31>
先天缺乏Hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase而導致
無法藉由新合成路徑(Denovopathway)合成鳥糞嘌呤
患病兒童通常在2歲前發病,出現肢體不協調與智能障礙
嚴重者會累積過多的尿酸,造成組織的破壞
解答:B
關鍵詞
生化學、核苷酸、去氧核糖、氨基酸、嘌呤、嘧啶、細胞質、鹼基、基礎醫學教室
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