Раздел 25.2 Катаболизм нуклеотидов в тканях.

Раздел 25.1 Нуклеопротеины и их катаболизм в желудочно-кишечном тракте.

25.1.1. Нуклеопротеины – сложные белки, содержащие в качестве простетической группы нуклеиновые кислоты (РНК или ДНК). В зависимости от того, какая кислота входит в их состав, различают рибонуклеопротеины и дезоксирибонуклеопротеины.

Структурными единицами РНК и ДНК являются нуклеотиды, каждый из которых в свою очередь состоит из азотистого основания и пентозы (образующих нуклеозид), соединённых с остатком фосфорной кислоты.

Пентоза и азотистое основание в каждом нуклеотиде связаны N-гликозидной связью, фосфат и пентоза – сложноэфирной связью. Отдельные нуклеотиды в ДНК или РНК связаны 3’,5’-фосфодиэфирной связью (см. рисунок 25.1).

Рисунок 25.1. Схема строения фрагмента полинуклеотидной цепи. Примечание. Пентоза – рибоза в РНК, дезоксирибоза в ДНК. Азотистое основание – аденин, гуанин, цитозин, урацил в РНК, аденин, гуанин, цитозин, тимин в ДНК. Цифрами обозначены типы связей: 1 – N-гликозидные; 2 – сложноэфирные в нуклеотиде; 3 – 3’,5’-фосфодиэфирные (между нуклеотидами).

25.1.2. Катаболизм нуклеопротеинов в желудочно-кишечном тракте. Нуклеопротеины, поступающие в организм с пищей, подвергаются расщеплению под действием протеолитических ферментов кишечника. Высвобождаемые нуклеиновые кислоты гидролизуются при участии рибонуклеаз и дезоксирибонуклеаз панкреатического сока до мононуклеотидов. Действие панкреатических нуклеаз дополняют фосфоэстеразы кишечного сока. Схематично это можно представить следующим образом:

Далее, под воздействием нуклеотидаз и фосфатаз происходит гидролиз нуклеотидов до нуклеозидов, которые либо всасываются, либо под воздействием ферментов слизистой кишечника расщепляются до пуриновых и пиримидиновых оснований.

В организме человека большая часть пуриновых и пиримидиновых оснований, высвободившихся из нуклеиновых кислот, которые поступают с пищей, превращается в конечные продукты (при этом не происходит их включения во вновь образующиеся молекулы нуклеиновых кислот в тканях организма). То есть, нуклеиновые кислоты пищи практически не выступают в роли поставщика непосредственных предшественников нуклеиновых кислот тканей организма.

В то же время нуклеотиды и нуклеозиды, введённые парентерально, могут включаться в нуклеиновые кислоты без всяких изменений. Это послужило основой методов исследования метаболизма нуклеиновых кислот путём введения меченных радиоактивными изотопами азотистых оснований.

Раздел 25.2 Катаболизм нуклеотидов в тканях.

25.2.1. Нуклеотиды, которые образуются при гидролизе РНК и ДНК, распадаются внутриклеточно.

Нуклеотидазы удаляют фосфат из 5’-положения у пуриновых и пиримидиновых рибо- и дезоксирибонуклеотидов, превращая их таким образом в рибо- и дезоксирибонуклеозиды.

25.2.2. Схема катаболизма пуриновых нуклеотидов в тканях представлена на рисунке 25.2.

Рисунок 25.2. Катаболизм пуриновых нуклеотидов.

Аденозинмонофосфат (АМФ)подвергается гидролизу с образованием аденозина, последний подвергается дезаминированию и превращается в инозин;

Гуанозинмонофосфат (ГМФ) подвергается гидролизу с образованием гуанозина.

Нуклеозидфосфорилазы катализируют фосфоролиз нуклеозидов с образованием свободных оснований и рибозо-1-фосфата или дезоксирибозо-1-фосфата. При фосфоролизе разрывается N-гликозидная связь при взаимодействии с неорганическим фосфатом.

Конечным продуктом распада пуринов является мочевая кислота, которая образуется следующим путём.

Гипоксантин, продукт распада АМФ, окисляется до ксантина ферментом ксантиноксидазой.

Гуанин, продукт распада ГМФ, дезаминируется с образованием ксантина.

Ксантин окисляется ксантиноксидазой до мочевой кислоты. В реакции окисления с участием ксантиноксидазы используется кислород (О 2 ) и образуется пероксид водорода (Н 2 О 2 ). Ксантиноксидаза содержит молибден, поэтому этот элемент необходим человеку в небольших количествах. Фермент также содержит железо и серу.

Мочевая кислота и её соли (ураты) плохо растворимы в воде, поэтому в крови они транспортируются частично в комплексе с уратсвязывающим белком. Содержание мочевой кислоты в сыворотке крови здоровых людей составляет 0,24-0,59 ммоль/л у мужчин и 0,16-0,40 ммоль/л у женщин.

Урат натрия легко фильтруется почечными клубочками млекопитающих, интенсивно реабсорбируется в проксимальных канальцах, затем секретируется в петле Генле и, вероятно, снова реабсорбируется в дистальных канальцах. За сутки здоровым человеком выделяется 400 – 600 мг мочевой кислоты. Большое количество фармакологических препаратов и природных соединений оказывает влияние на реабсорбцию урата натрия в почечных канальцах и его экскрецию. Аспирин в больших дозах ингибирует как экскрецию, так и реабсорбцию мочевой кислоты в почках.

25.2.3. Схема катаболизма пиримидиновых нуклеотидов в тканях представлена на рисунке 25.3.

Рисунок 25.3. Катаболизм пиримидиновых нуклеотидов.

Цитидинмонофосфат (ЦМФ) подвергается гидролизу с образованием цитидина, последний вступает в реакцию дезаминирования и переходит в уридин.

Уридинмонофосфат (УМФ) подвергается гидролизу с образованием уридина.

Тимидинмонофосфат (ТМФ) подвергается гидролизу с образованием тимидина.

Нуклеозидфосфорилазы катализируют фосфоролиз нуклеозидов с образованием свободных оснований и рибозо-1-фосфата или дезоксирибозо-1-фосфата. При фосфоролизе разрывается N-гликозидная связь при взаимодействии с неорганическим фосфатом.

Нуклеозидфосфорилазы легко катализируют и обратные превращения свободных оснований в нуклеозиды. Обратные реакции важны для путей реутилизации оснований, особенно урацила и тимина.

25.2.4. Конечными продуктами распада пиримидинов являются β-аланин (образуется из урацила) и β-аминоизобутират (из тимина), которые выводятся с мочой. β-Аланин может служить источником для синтеза коэнзима А, а также ансерина и карнозина – компонентов мышечной ткани.