Распад нк.
1) Переваривание. НК поступают в организм, как правило, в виде нуклеопротеидов с пищей. Под влиянием протеаз желудка и кишечника, с участием соляной кислоты, нуклеопротеиды пищи распадаются на белок и НК. Белковая часть подвеоргается гидролитическму расщеплению до свободных АК, аналогично другим белкам. Распад же НК происходит , в основном, гидролитическим путем в тонком кишечнике под действием ферментов нуклеаз. Различают рибонуклеазы (РНК - азы) – они специфичны только по отношению к РНК, другие – дезоксорибонуклеазы (ДНК - азы) – действуют только на ДНК. Третья группа неспецифических нуклеаз активна по отношению к обоим видам НК. В распаде ДНК участвуют различные виды ДНК – аз; одни из них относятся к эндонуклеазам, другие – к экзонуклеазам. Так, из поджелудочной железы выделена ДНК – аза – 1, она активна в нейтральной среде и разрывает цепь молекулы ДНК преимущественно между пуриновыми и пиримидиновыми нуклеотидами. Разрыв происходит между фосфатом и 3` - гидроксилом дезоксирибозы. ДНК – аза –2 получена из селезенки и тимуса. Оптимум рН лежит в кислой среде , разрывает цепь молекулы ДНК между фосфатом и 5`-гидроксилом дезоксирибозы. Локализована в лизосомах. И ДНК-аза-1 и ДНК-аза-2 являются эндонуклеазами, для их работы необходимо присутствие ионов магния или марганца и после их действия образуются ди и олигонуклеотиды. Последующее расщипление осуществляется экзонуклеазами или, как их еще называют, фосфодиэстеразами. Они последовательно отделяют нуклеотиды с одного из концов молекулы ДНК, образуя мононуклеотиды.
РНК-аза разрывает цепь РНК между фосфатом и 5` гидроксилом рибозы. РНК-аза также относится к эндонуклеазам. В результате ее действия образуются олигонуклеотиды. В дальнейшем олигонуклеотиды подвергаются действию экзонуклеаз и расщепляются до мононуклеотидов. Таким образом в результате действия эндо- и экзонуклеаз молекулы ДНК и РНК расщепляются до моно нуклеотидов. Освобожденные нуклеотиды гидролизуются кишечными кислотными и основными фосфатазами или нуклеотидазами до нуклеозидов и фосфата. Нуклеозиды и фосфаты всасываются слизистой кишечника, попадают с током крови в ткани и там, если нуклеозиды не используются для синтеза НК, подвергаются действию нуклеозидаз, расщепляющим связь между АО и углеводным компонентом. В клетках распад идет аналогично. Таким образом в результате переваривания нуклеиновых кислот или их внутриклеточного распада получаются АО, фосфат и рибоза, либо дезоксирибоза. Фосфат используется для различного рода реакций фосфорилирования, углеводы используются в углеводном обмене, поступают, например, в пентозо-фосфаный путь обмена углеводов или идут на синтез новых НК. АО также могут использоваться для синтеза новых НК, однако, чаще всего они распадаются, а для синтеза НК используются АО, синтезированные из низкомолекулярных азотистых и безазотистых предшественников.
2) Распад пуриновых оснований.
NH2 OH
| |
N
N + H2O;
NH3 N
N +O2;
+ H2O;
-H2O2
адениндезаминаза ксантиноксидаза
N NH (у бактерий) N NH
Аденин гипоксантин
NH2
OH
| |
N N + H2O; NH3 N N +O2; + H2O; -H2O2
аденозиндезаминаза нуклеозидаза
N
N (у человека)
N N
Н
ОН2С
О НОН2С
О
Н Н Н Н Н Н Н Н
НО ОН НО ОН
Аденозин инозин
ОН
|
HOH2C
O OH
N
N
+ H H H
N OH OH
NH
гипоксантин рибоза
ОН OH
| |
N N +O2; + H2O; -H2O2 N N
Ксантиноксидаза
HO HO
НО N NH N NH
Ксантин Мочевая кислота
ОН OH
| |
N
N +H2O;
-NH3 N
N
и далее
гуаназа
HO
NH2 N NH N NH
Гуанин Ксантин
В тканях человека найдена аденозинаминаза, в этом случае происходит дезаминирование аденозина с образованием инозина, а дальше действует нуклеозидаза расщепляя инозин до гипоксантина и рибозы.
У человека мочевая кислота является конечным продуктом распада пуриновых оснований. У большинства наземных животных мочевая кислота окисляется в аллантоин, у рыб далее окисление идет до аллантоиновой кислоты, а в микроорганизмах – до мочевины. В норме в сыворотке крови содержится мочевой кислоты: у мужчин 0,24 – 0,50 ммоль/л, у женщин – 0,15 – 0,40 ммоль/л. Растворимость мочевой кислоты примерно 0,60 ммоль/л. Экскреция мочевой кислоты за сутки составляет 0,35 – 1,5 г. Мы уже упоминали о том, что часть азотистых оснований не распадается, а реутилизируется , то есть вновь используется на синтез нуклеотидов. Выделяют два основных фермента реутилизации пуриновых оснований:
Аденинфосфорибозилтрансфераза и гипоксантин-гуанинфосфорибозилтрансфераза. Оказалось, что врожденный генетический дефект – отсутствие второго фермента (гипоксантин-гуанинфосфорибозилтрансфераза) приводит к повышенному синтезу мочевой кислоты, проявляющемуся клинически как синдром Леш-Нихана, характеризующийся повышенной нервозностью, агрессивностью, замедлением умственного развития. В результате повышенного синтеза мочевой кислоты и неспособностью почек выводить ее, происходит накопление и кристаллизация мочевой кислоты в синовиальной жидкости вокруг суставов (особенно большого пальца ноги), вызывая боль, тугоподвижность сустава, (подагра) и т.д. Накопление мочевой кислоты в почечных канальцах может привести к развитию мочекаменной болезни. Для лечения применяют аллопуринол, снижающий синтез мочевой кислоты путем конкурентного ингибирования ксантиноксидазы. Повышение содержания мочевой кислоты отмечают и при других патологиях: тяжелые инфекционные заболевания, поражения почек и т.д. Повышается содержание мочевой кислоты в крови и в период новорожденности. Снижение содержания мочевой кислоты отмечено при акромегалии, болезни Вильсона, при инъекциях инсулина и т.д.