14. Обмен нуклеиновых кислот

14.1. Переваривание нуклеиновых кислот в пищеварительном тракте

Нуклеиновые кислоты в кормах находятся в виде нуклеопротеидов. В ротовой полости корма подвергаются измельчению, сма­чиваются слюной. В желудке белки нуклеопротеидов подвергают­ся действию пепсина, а в кишечнике — трипсина и других протеаз; белки нуклеопротеидов гидролизуются до аминокислот и ами­нокислоты всасываются.

Процесс расщепления нуклеопротеидов показан на рисун­ке 14.1.

Нуклеиновые кислоты расщепляются под действием нуклеаз — рибонуклеазы (РНКазы) и дезоксирибонуклеазы (ДНКазы), со­держащихся в соке поджелудочной железы. ДНКазы поджелудоч­ной железы — эндонуклеазы — расщепляют ДНК на двухспираль- ные куски, а затем до олигонуклеотидов (содержащих около четы-

рех нуклеотидных остатков) со свободной -ОН группой в 3'- и фосфатной группой в 5'-положениях в остатке дезоксирибозы. Да­лее гидролиз происходит до образования мононуклеотидов. Нук- леотиды, нуклеозиды и неорганический фосфат всасываются в кровь и поступают в печень.

РНКазы гидролизуют РНК также до образования нуклеотидов нуклеозидов и фосфорной кислоты. Продукты гидролиза нуклеи­новых кислот поступают в клетки организма, где используются для синтеза нуклеотидов, нуклеиновых кислот или для удовлетво­рения энергетических потребностей организма.

14.2. Промежуточный обмен нуклеиновых кислот (распад нуклеиновых кислот в тканях)

В клетках тканей нуклеиновые кислоты распадаются под влиянием нуклеаз. Различают эндонуклеазы и экзонуклеазы Эндонуклеазы гидролизуют фосфодиэфирные связи одновре­менно во многих участках молекулы нуклеиновых кислот По специфичности действия различают ДНКазы и РНКазы. В ре­зультате их действия образуются олигонуклеотиды и лишь не­большое количество мононуклеотидов. Экзонуклеазы отщепля­ют нуклеотиды с 3'- или 5'-конца, в результате образуются сво­бодные рибонуклеозид или дезоксирибонуклеозид — 3'- или 5'- фосфаты, например:

Рибо- и дезоксирибонуклеозидфосфаты расщепляются до нуклеозидов и фосфорной кислоты (под действием фосфатаз).

Нуклеозиды могут расщепляться и гидролитическим путем с участием фермента нуклеозидазы:

Другие мононуклеотиды подвергаются расщеплению таким же образом.

Пентозы окисляются до СО₂ и Н₂О; фосфорная кислота ис­пользуется для фосфорилирования органических соединений или выводится из организма. Азотистые основания превращаются в конечные продукты обмена и выделяются с мочой.

Пурины вначале дезаминируются до гипоксантина и ксантина, затем окисляются до конечных продуктов обмена — мочевой кис­лоты у человека, обезьян, свиней, птиц и аллантоина у коров, ло­шадей, собак и кроликов. Мочевая кислота может образовываться из свободных пуринов — аденина и гуанина, а также из соответ­ствующих нуклеозидов и нуклеотидов. Мочевая кислота в печени окисляется до аллантоина:

1 уанин под действием фермента гуаназы превращается в ксантин. Мочевая кислота плохо растворяется в воде (1:15 000), и при нарушении обмена нуклеиновых кислот, особенно при избыточ­ном поступлении в организм пуринов, мочевая кислота и ее соли откладываются в виде кристаллов в суставах пальцев, хрящах, в коже и мышцах, образуя узелки. Вокруг узелков развивается очень болезненный воспалительный очаг. Это заболевание известно под названием подагра. У многих животных, кроме млекопитающих (у некоторых рыб, амфибий, морских беспозвоночных) аллантоин может подвергаться дальнейшему расщеплению с образованием аллантоиновой кислоты, а из нее — мочевины и глиоксалевой кис­лоты:

Цитозин дезаминируется под действием фермента дезаминазы с образованием урацила и аммиака, который включается в орнитиновый цикл образования мочевины. Урацил и тимин восстанав­ливаются в дигидроурацил и дигидротимин, которые далее распа­даются с образованием p-уреидпроизводных с выделением аммиа­ка, С0₂, р-аланина и его метилированного производного:

Распад урацила происходит по схеме, представленной на ри­сунке 14.2. Распад тимина происходит по такой же схеме.