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嘧啶核苷酸的合成代谢途径
来源:医学全在线 更新:2007/12/3 字体:

  嘧啶核苷酸合成也有两条途径:即从头合成和补救合成。本节主要论述其从头合成途径。

  (一)嘧啶核苷酸的从头合成

  与嘌呤合成相比,嘧啶核苷酸的从头合成较简单,同位素示踪证明,构成嘧啶环的N1、C4、C5及C6均由天冬氨酸提供,C3来源于CO2,N3来源于谷氨酰胺。(图8-7)

图8-7 嘧啶环合成的原料来源

  嘧啶核苷酸的合成是先合成嘧啶环,然后再与磷酸核糖相连而成的。

  1.尿嘧啶核苷酸(UMP)的合成,由6步反应完成:(图8-8)

图8-8 UMP的生物合成

  (1)合成氨基甲酰磷酸(carbamoyl phosphate):嘧啶合成的第一步是生成氨基甲酰磷酸,由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ(carbamoyl phosphate synthetase Ⅱ,CPS-Ⅱ)催化CO2与谷氨酰胺的缩合生成。正如氨基酸代谢中所讨论的,氨基甲酰磷酸也是尿素合成的起始原料。但尿素合成中所需氨基甲酰磷酸是在肝线粒体中由CPS-Ⅰ催化合成,以NH3为氮源;而嘧啶合成中的氨基甲酰磷酸在胞液中由CPSⅡ催化生成,利用谷氨酰胺提供氮源。CPS-Ⅰ和CPS-Ⅱ的比较见下表8-1。医学全在.线提供

  (2)合成甲酰天冬氨酸(carbamoyl aspartate):由天冬氨酸氨基甲酰转移酶(aspartate transcarbamoylase,ATCase)催化天冬氨酸与氨基甲酰磷酸缩合,生成氨基甲酰天冬氨酸(carbamoyl aspartate)。此反应为嘧啶合成的限速步骤。ATCase是限速酶,受产物的反馈抑制。不消耗ATP,由氨基甲酰磷酸水解供能。

表8-1 两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较

  氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ
分布 线粒体现肝脏) 胞液(所有细胞)
氮源 谷氨酰胺
变构激活剂 N乙酰谷氨酸
反馈抑制剂 UMP(哺乳类动物)
功能 尿素合成 嘧啶合成

  (3)闭环生成二氢乳清酸(dihydroortate):由二氢乳清酸酶(dihyolroorotase)催化氨基甲酰天冬氨酸脱水、分子内重排形成具有嘧啶环的二氢乳清酸。

  (4)二氢乳清酸的氧化:由二氢乳清酸还原酶(dihydroorotate dehyolrogenase)催化,二氢乳清酸氧化生成乳清酸(orotate)。此酶需FMN和非血红素Fe2+,位于线粒体内膜的外侧面,由醌类(quinones)提供氧化能力,嘧啶合成中的其余5种酶均存在于胞液中。

  (5)获得磷酸核糖:由乳清酸磷酸核糖转移酶催化乳清酸与PRPP反应,生成乳清酸核苷酸(orotidine-5′-monophosphate,OMP)。由PRPP水解供能。

  (6)脱羧生成UMP:由OMP脱羧酶(omp decarboxylase)催化OMP脱羧生成UMP。

  Jones等研究表明,在动物体内催化上述嘧啶合成的前三个酶,即CPS-Ⅱ,天冬氨酸氨基甲酰转移酶和二氢乳清酸酶,位于分子量约210kD的同一多肽链上,是一个多功能酶;因此更有利于以均匀的速度参与嘧啶核苷酸的合成。与此相类似,反应(5)和(6)的酶(乳清酸磷酸核糖转移酶和OMP脱羧酶)也位于同一条多肽链上。嘌呤核苷酸合成的反应(3)、(4)、(6),反应(7)和(8)及反应(10)和(11)也均为多功能酶。这些多功能酶的中间产物并不释放到介质中,而在连续的酶间移动,这种机制能加速多步反应的总速度,同时防止细胞中其它酶的破坏。

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