苷酸

一類由嘌呤鹼或嘧啶鹼、核糖或脫氧核糖以及磷酸三種物質組成的化合物。又稱核甙酸。戊糖與有機鹼合成核苷，核苷與磷酸合成核苷酸,4種核苷酸組成核酸。核苷酸主要參與構成核酸，許多單核苷酸也具有多種重要的生物學功能，如與能量代謝有關的三磷酸腺苷（ATP）、脫氫輔酶等。某些核苷酸的類似物能幹擾核苷酸代謝，可作為抗癌藥物。根據糖的不同，核苷酸有核糖核苷酸及脫氧核苷酸兩類。根據鹼基的不同，又有腺嘌呤核苷酸(腺苷酸，AMP)、鳥嘌呤核苷酸(鳥苷酸，GMP)、胞嘧啶核苷酸(胞苷酸， CMP)、尿嘧啶核苷酸(尿苷酸,UMP)、胸腺嘧啶核苷酸（胸苷酸，TMP）及次黃嘌呤核苷酸(肌苷酸，IMP)等。核苷酸中的磷酸又有一分子、兩分子及三分子幾種形式。此外，核苷酸分子內部還可脫水縮合成為環核苷酸。

核苷酸是核糖核酸及脫氧核糖核酸的基本組成單位，是體內合成核酸的前身物。核苷酸隨著核酸分佈於生物體內各器官、組織、細胞的核及胞質中，並作為核酸的組成成分參與生物的遺傳、發育、生長等基本生命活動。生物體內還有相當數量以遊離形式存在的核苷酸。三磷酸腺苷在細胞能量代謝中起著主要的作用。體內的能量釋放及吸收主要是以產生及消耗三磷酸腺苷來體現的。此外，三磷酸尿苷、三磷酸胞苷及三磷酸鳥苷也是有些物質合成代謝中能量的來源。腺苷酸還是某些輔酶，如輔酶Ⅰ、Ⅱ及輔酶A等的組成成分。

在生物體內，核苷酸可由一些簡單的化合物合成。這些合成原料有天門冬氨酸、甘氨酸、谷氨醯胺、一碳單位及 CO2等。嘌呤核苷酸在體內分解代謝可產生尿酸，嘧啶核苷酸分解生成CO2、β－丙氨酸及β-氨基異丁酸等。嘌呤核苷酸及嘧啶核苷酸的代謝紊亂可引起臨床癥狀（見嘌呤代謝紊亂、嘧啶代謝紊亂）。

核苷酸類化合物也有作為藥物用於臨床治療者，例如腫瘤化學治療中常用的5-氟尿嘧啶及6-巰基嘌呤等。

有些核苷酸分子中只有一個磷酸基，所以可稱為一磷酸核苷(NMP)。5'-核苷酸的磷酸基還可進一步磷酸化生成二磷酸核苷(NDP)及三磷酸核苷(NTP)，其中磷酸之間是以高能鍵相連。脫氧核苷酸的情況也是如此。

體內還有一類環化核苷酸，即單核苷酸中磷酸部分與核糖中第三位和第五位碳原子同時脫水縮合形成一個環狀二酯、即3'，5'-環化核苷酸，重要的有3'，5'-環腺苷酸(cAMP)和3'，5'-環鳥苷酸(cGMP)。

生物學功能　核苷酸類化合物具有重要的生物學功能，它們參與了生物體內幾乎所有的生物化學反應過程。現概括為以下五個方面：

① 核苷酸是合成生物大分子核糖核酸 (RNA)及脫氧核糖核酸(DNA)的前身物，RNA中主要有四種類型的核苷酸：AMP、GMP、CMP和UMP。合成前身物則是相應的三磷酸核苷 ATP、GTP、CTP和UTP。DNA中主要有四種類型脫氧核苷酸：dAMP、dGMP、dCMP和dTMP，合成前身物則是datp、dGTP、dCTP和dUTP。

② 三磷酸腺苷 (ATP)在細胞能量代謝上起著極其重要的作用。物質在氧化時產生的能量一部分貯存在ATP分子的高能磷酸鍵中。 ATP分子分解放能的反應可以與各種需要能量做功的生物學反應互相配合，發揮各種生理功能，如物質的合成代謝、肌肉的收縮、吸收及分泌、體溫維持以及生物電活動等。因此可以認為 ATP是能量代謝轉化的中心。

③ ATP還可將高能磷酸鍵轉移給UDP、CDP及GTP生成UTP 、CTP及GTP。它們在有些合成代謝中也是能量的直接來源。而且在某些合成反應中，有些核苷酸衍生物還是活化的中間代謝物。例如,UTP參與糖原合成作用以供給能量，並且 UDP還有攜帶轉運葡萄糖的作用。

④ 腺苷酸還是幾種重要輔酶，如輔酶Ⅰ（煙醯胺腺嘌呤二核苷酸，（NAD+）、輔酶Ⅱ（磷酸煙醯胺腺嘌呤二核苷酸，NADP+）、黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)及輔酶A（CoA）的組成成分。NAD+及 FAD是生物氧化體系的重要組成成分，在傳遞氫原子或電子中有著重要作用。CoA作為有些酶的輔酶成分，參與糖有氧氧化及脂肪酸氧化作用。

⑤ 環核苷酸對於許多基本的生物學過程有一定的調節作用（見第二信使）。

代謝 可從合成代謝、分解代謝及代謝調節三個方面討論。

① 合成代謝。嘌呤核苷酸主要由一些簡單的化合物合成而來，這些前身物有天門冬氨酸、甘氨酸、谷氨醯胺、CO2及一碳單位（甲醯基及次甲基，由四氫葉酸攜帶）等。它們通過11步酶促反應先合成次黃嘌呤核苷酸（又稱肌苷酸）。隨後，肌苷酸又在不同部位氨基化而轉變生成腺苷酸及鳥苷酸。合成途徑的第一步是5-磷酸核糖在酶催化下，活化生成1-焦磷酸-5-磷酸核糖(PRPP)，這是一個重要的反應。嘌呤核苷酸的從頭合成主要是在肝臟中進行，其次是在小腸粘膜及胸腺中進行。

嘌呤核苷酸降解可產生嘌呤鹼，嘌呤鹼最終分解為尿酸，其中部分分解產物可被重新利用再合成嘌呤核苷酸，這稱為回收合成代謝途徑，可在骨髓及脾臟等組織中進行。嘌呤核苷酸降解產生的腺嘌呤、鳥嘌呤及次黃嘌呤在磷酸核糖轉移酶的催化下，接受3'-焦磷酸-5-磷酸核糖(PRPP)分子中的磷酸核糖，生成相應的嘌呤核苷酸。此合成途徑也具有一定意義。

嘧啶核苷酸的從頭合成主要也在肝臟中進行。合成原料為氨基甲醯磷酸及天門冬氨酸等。氨基甲醯磷酸及天門冬氨酸經過數步酶促反應生成尿苷酸，尿苷酸轉變為三磷酸尿苷后，從谷氨醯胺接受氨基生成三磷酸胞苷。