Обмен нуклеотидов
Дисциплина: МедицинаТип работы: Реферат
Тема: Обмен нуклеотидов
Н У К Л Л Е О Т И Д О В
Е.И.Кононов
Лекция
состоящие из азотистого
основания, углевода-пентозы и фосфорной кислоты. может
служить уридиловая кислота:
9C=O
9|
СН
0 С
4 Н
ОН
В типичном нуклеотиде связь между атомом \"N\" цикла и первым ато-
мом углерода0-N-гликозидная, а связь между остатков
фосфорной кислоты и пятым атомом углерода пентозы - сложноэфирная.
1. Классификация нуклеотидов
по нескольким
9признакам:
9а. По характеру входящего в них азотистого основания нуклео-
пиримидинового, изоаллоксазинового и
9т.д. рядов.
рибонуклео-
рибозу ) или же дезоксирибонуклеотидами ( со-
9держат дезоксирибозу ). В некоторых синтетических нуклеотидах или
например, в арабинозил-
9цитозине, используемом в качестве противоопухолевого или противо-
9вирусного препарата.
кислот
К минорным нуклеотидам
9относятся те нуклеотиды, количество которых в составе ДНК не пре-
на долю минорных нуклео-
количества.
образуются в клетках в результате химической
они отличаются от главных нук-
9леотидов
мети-
9лированные, гидроксиметилированные, ацетилированные и т.д. произ-
9- или особенностями структуры углеводного компонента ( как
аномальной структурой связи между азотистым основа-
присутствует
0-гликозидную связь).
К настоящему времени идентифицировано до пяти десятков различных
минорных нуклеотидов.
2.Биологическая роль нуклеотидов
Нуклеотиды выполняют в клетках несколько функций:
пуринового или пиримидинового ря-
дов (АМФ, ГМФ,УМФ и ЦМФ и их минорные производные) также как и их
дезоксибонуклеотидные аналоги ( дАМФ, дГМФ, дТМФ и дЦМФ и их ми-
норные производные ) выполняют структурную функцию, являясь моно-
мерными единицами нуклеиновых кислот;
во-вторых, дифосфатные производные мононуклеотидов участвуют
во многих метаболических процессах в клетке в качестве активато-
ров переносчиков различных группировок ( Примерами могут служить
УДФ-глюкоза, ГДФ-манноза, ЦДФ-холин и др.);
переносчики энергии, высвобождающейся при биологическом окислении:
0 , ФАД, ФМН являются переносчиками
восстановительных эквивалентов клетках ( промежуточными пере-
носчиками протонов и электронов );
мононуклеотиды выступают в клетках в качестве био-
регуляторов. Достаточно вспомнить роль АТФ аллостерического
ингибитора ключевых метаболических путей ( фос-
фофруктокиназы гликолитического метаболона или цитрансинтазы цик-
ла Кребса):
такие соединения как цАМФ или цГМФ выполняют роль
мессенджеров или вторых вестников в реализации клеткой внеклеточ-
ного регуляторного сигнала ( при действии глюкагона на гепатоциты
в ускорении мобилизации гликогена играет существенную роль повы-
шение концентрации цАМФ в этих клетках)
нуклеотидов
не нуждается во внешних источниках нук-
леотидов, полностью покрывая свои потребности в этих соединениях
за счет что в клетках имеется
необходимое количество исходных соединений для Естест-
венно, что проблемы с синтезом таких нуклеотидов как НАД0 или ФАД
могут возникнуть при недостаточности в организме витаминов В0 или
В дальнейшем мы остановимся лишь на обмене пуриновых и пири-
мидиновых нуклеотидов.
с пищей в виде нуклеопротеи-
дов, расщепление белковой части которых начинается уже в желудке
и завершается Высвобождающиеся нуклеиновые
кислоты расщепляются в тонком кишечнике под
действием рибонуклеаз и дезоксирибонуклеаз панкреатического сока.
Кроме того, стенкой кишечника выделяются ферменты полинуклеотида-
зы и фосфодиэстеразы, которые также участвуют в расщеплении нук-
леиновых кислот до мононуклеотидов.
а подвер-
гаются дальнейшему расщеплению до нуклеоэидов и далее до свобод-
ных азотистых оснований , пентоз и фосфорной кислоты под действи-
ем нуклеотидаз и фосфатаз кишечной кишечника
всасываются нуклеозиды, а также перечисленные продукты полного ра-
сщепления нуклеотидов; далее они поступают в кровяное русло.
В организме человека большая часть поступивших в кровь пури-
нов и пиримидинов не используется, а деградирует до конечных про-
дуктов их обмена и выводится из организма. экзо-
генные нуклеиновые кислоты практически не качестве
поставщиков непосредственных предшественников нуклеотидов в орга-
низме человека.
В просвете кишечника, вероятно, под действием его микрофлоры,
часть пуриновых нуклеотидов превращается в гипоксантин, ксантин и
мочевую кислоту и в таком виде поступают во внутреннюю среду ор-
ганизма.
4. Метаболизм нуклеотидов пиримидинового ряда
пиримидинового ряда начинается в цито-
золе, где при участии цитозольной обра-
зуется карбамоилфосфат источником азота для его синтеза
является глутамин:
0 + 2АДФ + Ф + Глу
Далее карбамоилфосфат взаимодействуя с аспартатом в реакции, ката-
лизируемой карбамои-
ласпартат, а затем при участии0 - в дигидроорото-
вую кислоту:
NH С=О
| /
CO42
| |
NH --
CH CH
Ф / COOH
Дигидрооротовая
кислота
ферме-
нта 0 переходит в оротовую кислоту:
С=О С=О
CH CH
O=C C
/ COOH
НАДН+Н NH
4Оротовая кислота
фосфорибозилпирофос-
фат. Он образуется из рибозо-5-фосфата с участием АТФ в ходе реа-
кции, катализируемой ферментом фосфорибозилпирофосфатсинтетазой:
РО ОН
Рибозо-5-фосфат + АТФ --+---
С -О-Р-О-Р=О
АМФ |
ОН
ОН ОН
4Фосфорибозилпирофосфат
Реакция синтеза фосфорибозилпирофосфата ( ФРПФ ) не является спе-
цифичной для синтеза пиримидиновых нуклеотидов, в ходе этой реак-
ции синтезируется ФРПФ, необходимый для синтеза моно-
нуклеотидов.
оротат-фосфорибозил-
0 переносится на остаток рибозо-5-фосфата с образованием
оротидиловой кислоты, которая подвергается декарбоксилированию, в
ходе которого образуется первый \"настоящий\" нуклеотид пиримидино-
вого ряда - уридин-5-монофорная кислота ( уридиловая или
УМФ ). Последняя реакция катализируется оротидилатдекарбоксилазой.
С=О
С=О
С=О
CH CH
COOH /
+- Рибозо- +- Рибозо-
-5-фосфат -5-фосфат
Уридиловая
кислота
нуклеотиды пиримидинового ряда синтезируются
из уридиловой кислоты в соответствии с нижеследующей схемой:
1 Киназа
УТФ
АДФ |
| |
ЦТФ-синтетаза
АТФ ----+|+-- Глн
|||
Глу
Ф |
дУМФ Цитидинтрифосфат
| ( ЦТФ )
1Тимидилатсинтетаза
0-Метилен-ТГФ -+|
||
---+|
Дезокситимидиловая
кислота ( дТМФ )
В ходе синтеза пиримидиновых нуклеотидов используются глута-
мин, СО АТФ, аспартат и ФРПФ. Все эти соединения синтезируются
в клетках. Лишь при образовании из дУМФ дезокситимидиловой кисло-
ты используется N это значит, что при недос-
татке фолиевой кислоты ( В0) в организме будет нарушен синтез де-
зокситимидиловой кислоты, синтеза
ДНК в клетках.
При образовании дТМФ из дУМФ происходит превращение ТГФ в ди-
гидрофолат. Обратный переход ДГФ в тетрагидрофолат катализируется
ферментом дигидрофолатредуктазой. метот-
рексат ( аметоптерин ), широко применяемый при противоопухолевой
терапии, является мощным ингибитором дигидрофолатредуктазы.
образующиеся в клетках при дегра-
дации соответствующих нуклеотидов, специальных
ферментов киназ вновь превращаться в мононуклеотиды по схеме:
1Цитидинкиназа
ЦМФ
+----------------+
АТФ
АДФ
В то же время образующиеся в ходе вн...