Аденилоянтарная кислота

Ксантиловая кислота

АТФ

Фумаровая к-та

АМФ

ГМФ

АДФ

Синтезу пиримидиновых нуклеотидов предшествует образование необычного азотистого основания - оротовой кислоты (ее нет в соста­ве нуклеиновых кислот), содержащей пиримидиновое кольцо:

Источниками атомов пиримидинового ядра являются:

глутамин, СО₂ и аспарагиновая кислота

СООН

Оротовая кислота

Синтезируется оротовая кислота из аммиака (NH₂- глутамина), углекислого газа и аспарагиновой кислоты. Образовавшаяся оротовая кислота присоединя­ется к рибозо-5-фосфату и возникает пиримидиновый нуклеотид - ороидинмонофосфат. Далее оротовая кислота в составе этого нуклеотида преобразуется в обычные азотистые основания - тимин, урацил и цитозин, в результате чего появляются пиримидиновые нуклеотиды (тимидинмонофосфат - ТМФ, уридинмонофосфат - УМФ и цитидинмонофосфат - ЦМФ), входящие в состав нуклеиновых кислот.

В связи с такой важной ролью оротовой кислоты в синтезе нуклео­тидов в спортивной практике в качестве пищевой добавки нередко применяется оротат калия.

Дезоксирибонуклеотиды (содержат дезоксирибозу) образуются из соответствующих рибонуклеотидов путем восстановления входящей в них рибозы в дезоксирибозу.

Синтез нуклеиновых кислот

Для синтеза нуклеиновых кислот используются мононуклеотиды обязательно в трифосфатной форме. Такие нуклеотиды содержат в сво­ей молекуле три остатка фосфорной кислоты и обладают повышенным запасом энергии. Переход нуклеотидов в трифосфатную форму осуще­ствляется путем взаимодействия с АТФ.

Для синтеза РНК необходимо четыре вида рибонуклеотидов (р-АТФ, р-ГТФ, р-УТФ и р-ЦТФ). Для синтеза ДНК используются дезоксирибонукле­отиды тоже четырех видов (д-АТФ, д-ГТФ, д-ТТФ и д-ЦТФ).

Синтез ДНК (репликация) интенсивно протекает во время клеточ­ного деления. В процессе репликации в молекуле ДНК (родительская молекула) разрываются водородные связи между азотистыми основа­ниями обеих ее нитей, что приводит к раскручиванию двойной спирали

ДНК и образованию двух свободных нитей. К образовавшимся свобод­ным нитям, как к матрицам, подходят нуклеотиды в трифосфатной форме и своими азотистыми основаниями с соблюдением принципа комплементарности (аденин - тимин и гуанин - цитозин) присоединя­ются к ним. Благодаря этому принципу создается нужная последова­тельность расположения нуклеотидов. По мере присоединения к мат­рице нуклеотиды связываются в полинуклеотидные нити, которые сра­зу же закручиваются с матрицей в двойную спираль. При этом от каж­дого нуклеотида отщепляется по два остатка фосфорной кислоты в форме дифосфата. В конечном счете, на каждой матрице возникает но­вая нить, которая по строению точно соответствует второй нити ДНК. В результате репликации синтезируются две новые молекулы ДНК (до­черние), которые являются точной копией родительской молекулы ДНК. В дочерних молекулах одна полинуклеотидная нить происходит из родительской молекулы, а другая синтезирована из нуклеотидов в процессе репликации.

Синтез РНК (транскрипция) также протекает с участием ДНК. В процессе транскрипции раскручивается только ограниченный уча­сток ДНК и матрицей служит лишь одна освободившаяся нить ДНК. К этой нити, как к матрице, подходят нуклеотиды в трифосфатной форме, содержащие рибозу, и по принципу комплементарности рас­полагаются в строго определенном порядке. Затем нуклеотиды со­единяются в полинуклеотид, и от каждого из них отщепляется дифосфат. Образовавшаяся полинуклеотидная цепь с матрицей двой­ной спирали не образует и легко отходит от молекулы ДНК, после чего происходит восстановление ее двойной спирали. Таким обра­зом происходит синтез информационных (иРНК), транспортных (тРНК) и рибосомных (рРНК) РНК.

Диффузия - самопроизвольное движение молекул из области вы­сокой концентрации в направлении более низкой. Обусловлена диф­фузия тем, что все молекулы постоянно находятся в состоянии беспо­рядочного, хаотичного движения, Следствием диффузии является вы­равнивание концентрации.

Образовавшиеся α-кетокислоты далее подвергаются глубокому распаду и превращаются в конечные продукты СО₂ и Н₂О. Для каждой из 20 кетокислот (их образуется столько же, сколько имеется видов ами­нокислот) имеются свои специфические пути распада. Однако при распаде некоторых аминокислот в качестве промежуточного продукта образуется пировиноградная кислота, из которой возможен синтез глюко­зы. Поэтому аминокислоты, из которых возникают такие кетокислоты, получили название глюкогенные. Другие же кетокислоты при своем распаде не образуют пирувата. Промежуточным продуктом у них явля­ется ацетилкоэнзим А, из которого невозможно получить глюкозу, но зато могут синтезироваться кетоновые тела. Аминокислоты, сооветствующие таким кетокислотам, называются кетогенные.

Второй продукт косвенного дезаминирования аминокислот - аммиак. Для организма аммиак является высоко токсичным. Поэтому в ор­ганизме имеются молекулярные механизмы его обезвреживания.

По мере образования NН₃ связывается во всех тканях с глутаминовой кислотой с образованием глутамина:

СООН О=С - NH₂

I I

(СН₂ )₂ (СН₂ )₂

I + NH₃+ АТФ I

СН - NН₂ СН - NН₂

I I

СООН СООН

Глутаминовая кислота Глутамин

или с аспарагиновой кислотой с образованием аспарагина.

Это временное обезвреживание аммиака. С током крови глутамин поступает в печень, где распадается опять на глутаминовую кислоту и NНз- Образовавшаяся глутаминовая кислота с кровью снова поступает в органы для обезвреживания новых порций аммиака. Освободившийся аммиак, а также углекислый газ в печени используются для синтеза мочевины.

Синтез мочевины - циклический, многостадийный процесс, по­требляющий большое количество энергии. В синтезе мочевины очень важное участие принимает аминокислота орнитин. Эта ами­нокислота не входит в состав белков. Образуется орнитин из другой аминокислоты - аргинина, который присутствует в белках. В связи с важной ролью орнитина синтез мочевины получил название орнитиновый цикл.

В процессе синтеза к орнитину присоединяются две молекулы аммиака и молекула углекислого газа, и орнитин превращается в аргинин от которого сразу же отщепляется мочевина, и вновь образу­ется орнитин:

Н

карбамоилфосфат

₂N – СН₂ – (СН₂) – СН – СООН + Н₂N – С=О 

орнитин

I N Н₂ I

Н₂N I О ~Р

цитруллин

 Н₂N – СО – НN – (СН₂)₃ - СН – СООН + Фн

Карбамоил-фосфат

Фн