Глава 3. Метаболизм нуклеотидов
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- , полинуклеотидов. Самые сложные полимеры – полинуклеотиды – в зависимости от особенностей строения и функций делят на РНК и ДНК. 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. По локализации (в ядре или митохондрии) делят ДНК, которые отличаются по массе, и по строению . Все полинуклеотиды обладают высокой плотностью, кислотностью, способны к денатурации и другим свойствам. 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. Пуриновые нуклеозиды преобразуются в энтероцитах или в печени в мочевую кислоту – конечный продукт катаболизма, её соли выводятся с мочой. Конечными продуктами распада пиримидиновых нуклеозидов являются метаболиты ЦТК, а также СО2, NН3, которые позднее включаются в мочевину.
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.
Для образования пуринов необходимы глутамин, аспартат, глицин, СО2, одноуглеродные фрагменты, переносимые ТГФК, их атомы постепенно образуют конденсированные гетероциклы на фундаменте фосфорибозы.
Полученные нуклеозидмонофосфаты дважды фосфорилируются, преобразуясь в макроэрги; рибонуклеозиддифосфаты окисляются в дезоксипроизводные, необходимые для синтеза ДНК. Из всех патологических состояний обмена нуклеотидов наиболее распространена подагра, редко встречаются наследственные болезни (3.5, «Патохимия нас. заболеваний».
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)).