Глава 3. Метаболизм нуклеотидов
Общие положения
Простейщие представители – мононуклеотиды – включают в молекулу фосфорную кислоту, пентозу и азотсодержащий компонент (обычно пуриновое или пиримидиновое основание) (3.1., приложение, табл. 4.5). Основная масса мононуклеотидов служит макроэргами, энергия которых используется для различных энергоемких процессов, в том числе для синтеза ди- (3.2.2), полинуклеотидов (3.2.1). Самые сложные полимеры – полинуклеотиды – в зависимости от особенностей строения и функций делят на РНК и ДНК (3.2.3). Среди РНК выделяют транспортную, ответственную за доставку активированной аминокислоты к рибосоме, а также за узнавание места расположения в аминокислотной последовательности, рибосомальную, составляющую основу рибосом и обеспечивающую образование пептидной связи, информационную – указывающую на порядок аминокислот в полипептидной цепи (3.2.3.1). По локализации (в ядре или митохондрии) делят ДНК, которые отличаются по массе, и по строению (3.2.3.2). Все полинуклеотиды обладают высокой плотностью, кислотностью, способны к денатурации и другим свойствам (3.2.3.3). По происхождению даже простейшие представители – мононуклеотиды – имеют характер. Гидролиз же пищевых полинуклеотидов начинается в желудке, заканчивается в тонком кишечнике, осуществляется с помощью специфических гидролаз: РНК-аз, ДНК-аз, щелочной фосфатазы (3.3.1). Пуриновые нуклеозиды преобразуются в энтероцитах или в печени в мочевую кислоту – конечный продукт катаболизма, её соли выводятся с мочой (3.3.2.1). Конечными продуктами распада пиримидиновых нуклеозидов являются метаболиты ЦТК, а также СО2, NН3, которые позднее включаются в мочевину (3.3.2.2).
Для синтеза мононуклеотидов, точнее для их пуринов и пиримидинов используются атомы или группировки атомов аминокислот, а также СО2 (3.4). Кольца пиримидинов включают аспартат, амидную группу глутамина и СО2. Полученные структуры взаимодействуют с ФРПФ с получением соответствующего мононуклеотида (3.4.2).
Для образования пуринов необходимы глутамин, аспартат, глицин, СО2, одноуглеродные фрагменты, переносимые ТГФК, их атомы постепенно образуют конденсированные гетероциклы на фундаменте фосфорибозы (3.4.1).
Полученные нуклеозидмонофосфаты дважды фосфорилируются, преобразуясь в макроэрги; рибонуклеозиддифосфаты окисляются в дезоксипроизводные, необходимые для синтеза ДНК (3.4.3). Из всех патологических состояний обмена нуклеотидов наиболее распространена подагра, редко встречаются наследственные болезни (3.5, «Патохимия нас. заболеваний».
3.1. Классификация и номенклатура нуклеотидов
В отличие от углеводов, липидов, белков, у которых простейшие представители их классов не способны к гидролизу, их аналогов среди изучаемых соединений – мононуклеотидов – характерна подобная реакция, т. к. они представляют сложные эфиры фосфорной кислоты и нуклеотидов. Судя по окончанию, последние являются гликозидами, где роль аглюкона выполняет какое – либо азотистое гетероциклическое основание (чаще пурин или пиримидин) (Приложение табл. 12), а в качестве углеводного компонента используется обычно пентоза (рибоза, дезоксирибоза, изредка восстановленная форма – рибитол). Таким образом, мононуклеотид может гидролизоваться по следующим связям: сложноэфирной и N–гликозидной:
Номенклатура наиболее часто встречающихся мононуклеидов и включенных в них оснований представлена в таблицах 12, 13 (приложение). Обращают на себя разные изменения окончаний пуринов и пиримидинов при их взаимодействии с моносахаридом – продукты первых приобретают окончание – озин (аденозин, гуанозин), вторых – идин (цитидин, уридин, тимидин). Чтобы указать природу пентозы, перед основой добавляют приставку дезокси, если называемое соединение включает дезоксирибозу. В мононуклеотидах обычно фосфат связан с пятым углеродным атомом пентозы. Два звена мононуклеотида: азотистое основание и углевод – имеют несколько атомов углерода, поэтому для их опознания приняты следующие обозначения: атомы первого нумеруют арабскими цифрами, для атомов пентозы добавляют «׳» - знак (штрих) (у пятого атома штрих (см. выше)).