Nukleīnskābju, gremošanas trakta nukleāžu un audu sadalīšanās. Purīna un pirimidīna bāzu noārdīšanās Pirimidīna nukleotīdu noārdīšanās galaprodukts
Purīna nukleotīdu sadalīšanās.
Adenozīns un guanozīns, kas veidojas purīna nukleotīdu hidrolīzes laikā, fermentatīvi noārdās, veidojoties galaproduktam - urīnskābe, kas izdalās ar urīnu no ķermeņa.
Pirimidīna nukleotīdu sadalījums.
Šī procesa sākuma posmus katalizē specifiski fermenti. Galaprodukti: CO 2, NH 3, urīnviela, β-alanīns, β-aminoizosviestskābe. β-alanīnu lieto muskuļu dipeptīdu - karnozīna un anserīna - sintēzei vai izdalās ar urīnu.
Purīna, pirimidīna nukleotīdu biosintēze audos.
Purīna mononukleotīdu biosintēze.
Sākotnējais sintēzes savienojums ir D-ribozes-5-fosfāts, kas ir pentozes fosfāta cikla produkts un uz kuru tiek pārnesta ATP pirofosfāta grupa. Izveidotais 5-fosforibozil-1-pirofosfāts (PRPP) mijiedarbojas ar glutamīnu, kas ir NH 2 grupas donors, kā rezultātā veidojas β-5-fosforibosilamīns. Šis posms kļūst par galveno purīnu sintēzē. Tad glicīna molekula tiek piesaistīta β-5-fosforibosilamīna brīvajai NH2 grupai, veidojot glicinamīda ribonukleotīdu. Pēc vēl pāris posmiem tiek veidots pirmais purīna nukleotīds, inozīna monofosfāts (IMP), no kura pēc tam tiek sintezēti atlikušie nukleozīdu fosfāti.
Pirimidīna nukleotīdu biosintēze
Primārie savienojumi šim procesam ir karbamoilfosfāts un asparagīnskābe. No tiem uridīna monofosfāts (UMP) un atlikušie pirimidīna nukleotīdi tiek veidoti ar garu reakciju ķēdi.
2.4. Slimības, kas saistītas ar traucētu nukleotīdu metabolismu: podagra, Lesch-Nychen sindroms.
Hiperurikēmija ir urīnskābes koncentrācijas palielināšanās asins plazmā. Podagra var attīstīties hiperurikēmijas dēļ.
Podagra ir slimība, ko izraisa nukleīnskābju metabolisma traucējumi. Urīnskābes un urātu kristāli tiek nogulsnēti skrimšļos, cīpslās, locītavu kapsulās, dažreiz nierēs, ādā, muskuļos. Ap šiem nogulumiem veidojas iekaisums un granulācijas vārpsta, kas ieskauj atmirušos audus, savukārt podagras mezgli - tofusi (pirkstu, pirkstu locītavās, auss kaula skrimšļos) -, ko papildina skarto locītavu deformācija un sāpīgums. Raksturīgās podagras pazīmes ir atkārtoti akūta locītavu iekaisuma uzbrukumi (visbiežāk mazie) - akūts podagras artrīts. Parasti pacientiem ir nosliece uz aterosklerozi un hipertensiju. Viņu asinīs ir augsta urīnskābes koncentrācija - hiperurikēmija. Vairākas dienas pirms podagras uzbrukuma palielinās ūdens un nātrija hlorīda izdalīšanās ar urīnu, t.i. ūdens un sāls līdzsvars tiek mainīts. Tā rezultātā palielinās urīnskābes koncentrācija asinīs un tās nogulsnēšanās audos. Parasti podagra ir ģenētiski noteikta un ir ģimeniska. To izraisa traucējumi fosforibozildifosfāta (PDDF) sintetāzes vai hipoksantīna guanīna vai adenīna fosforiboziltransferāžu darbā. Citas raksturīgās izpausmes ir nefropātija, kurā tiek novērota urātu akmeņu veidošanās urīnceļos.
Leša-Nihana sindroms ir smaga hiperurikēmijas forma, kas tiek mantota kā recesīva pazīme, kas saistīta ar X hromosomu. Tas izpaužas tikai zēnos. Papildus podagras simptomiem tiek novērota cerebrālā trieka, traucēta inteliģence, mēģinājumi nodarīt sev brūces (lūpu, pirkstu kodumi). Slimība ir saistīta ar hipoksantīna-guanīna-fosforibosiltransferāzes enzīma defektu, kas katalizē hipoksantīna un guanīna pārveidošanos par guaninimonofosfātu (HMP), tāpēc tie tiek pārveidoti par urīnskābi. Pirmajos dzīves mēnešos neiroloģiski traucējumi netiek atklāti, bet uz autiņbiksītēm tiek atzīmēti sārti plankumi, ko izraisa urīnskābes kristālu klātbūtne urīnā. Ja neārstē, pacienti mirst pirms 10 gadu vecuma nieru darbības traucējumu dēļ.
Galvenās zāles hiperurikēmijas ārstēšanai ir alopurinols (hipoksantīna strukturālais analogs).
21. Purīna nukleotīdu noārdīšanās. Urīnskābes veidošanās. Purīna nukleotīdu noārdīšanās var notikt dažādos veidos. Brīvais adenīns un adenīns nukleotīdos tiek dezaminēti, pārvēršoties par hipoksantīnu un pēc tam par ksantīnu (2,6-dioksipurīnu), kas ksantīna oksidāzes enzīma ietekmē tiek pārveidots par urīnskābi. Ksantīns veidojas arī guanīna dezminēšanas laikā. Cilvēkiem un primātiem urīnskābe ir ezera P. galaprodukts. un izdalās ar urīnu. Zīdītāji papildus primātiem izdala alantoīnu, urīnskābes oksidēšanās produktu, un teleost zivis, alantoīna hidratācijas produktu, alantoīnskābi. Abiniekiem un lielākajai daļai zivju tas tiek hidrolizēts līdz urīnvielai un glikoksilātam.
Uz vissvarīgākajiem ezera P. pārkāpumiem. ietver pārmērīgu urīnskābes ražošanu un uzkrāšanos, piemēram, podagras (Podagras) un Leša-Nihana sindroma gadījumā. Pēdējais ir balstīts uz iedzimtu fermenta hipoksantīna fosfatidiltransferāzes deficītu, kā rezultātā brīvie purīni netiek atkārtoti izmantoti, bet oksidēti par urīnskābi. Bērniem ar Lesha-Nyhan sindromu ir iekaisuma un distrofiskas izmaiņas... ko izraisa urīnskābes kristālu nogulsnēšanās audos: slimību raksturo kavēšanās garīgajā un fiziskajā attīstībā. Starp citām purīna bāzēm, kas sastopamas cilvēkiem, jāmin urīnskābes metaboliskie prekursori: aminopurīni - guanīns, adenīns - un oksipurīni - hipoksantīns, ksantīns.
Pašlaik ir pierādīti trīs galvenie urīnskābes veidošanās ceļi organismā: a) no purīniem, kas izdalās audu sabrukšanas laikā; b) no pārtikā esošajiem purīniem; c) no sintētiski veidotiem purīniem.
Urīnskābes veidošanās ceļš būtībā ir līdzīgs pirmajam, ar atšķirību, ka šajā gadījumā purīnu saturošiem savienojumiem, kuru pārveidošana dod urīnskābi, ir barības raksturs. Šajā gadījumā olbaltumvielu šķelšanās no nukleoproteīniem sākas kuņģī sālsskābes ar pepsīnu ietekmē un tripsīna ietekmē beidzas zarnās. Iegūtās nukleīnskābes aizkuņģa dziedzera un zarnu sulas enzīmu ietekmē - ribonukleāze un dezoksiribonukleāze - sadalās līdz mononukleotīdiem. Pēdējie zarnu sulas nukleotidāžu un nukleozidāžu ietekmē tiek attiecīgi sašķelti nukleozīdos un slāpekļa bāzēs. Abi, kā arī daži no mononukleotīdiem tiek absorbēti zarnās.
Trešais urīnskābes veidošanās ceļš organismā, kas izveidots, izmantojot izotopus C14 un N15 un citus, iet caur purīna atvasinājumu sintēzi, kurā piedalās glicīns, skudrskābes un asparagīnskābes, glutamīns un oglekļa dioksīds.
22. Pirimidīna nukleotīdu sadalīšanās. Pirimidīna nukleotīdu sadalīšanās sākas ar fosforskābes atlikumu šķelšanos no tiem, ko katalizē nukleotidāzes. Iegūtie nukleozīdi tiek fosforolītiski sašķelti, veidojot (dezoksi) ribozes fosfātus un brīvas pirimidīna slāpekļa bāzes. Pirms turpmākas noārdīšanās citozīns tiek dezaminēts. Pirimidīna bāzu sadalīšanos raksturo reducēšanās ceļš ar nākamo pirimidīna gredzena atvēršanos. Aminoskābe β-alanīns veidojas no uracila, bet β-aminoizosviestskābe, oglekļa dioksīds un amonjaks no timīna. Aminoskābes - pirimidīnu noārdīšanās produkti - pēc tam var izraisīt dažādas vielmaiņas reakcijas (sk. Slāpekļa metabolismu).
Tā kā nukleīnskābju sintēzes intensitāte tiek regulēta pirimidīna nukleotīdu sintēzes stadijā, P. o. būtiski ietekmē nukleīnskābju apmaiņu. Viens no veidiem, kā regulēt pirimidīna nukleotīdu sintēzi, ir inhibīcija ar atgriezeniskās saites mehānismu: CTP pārpalikums, P. o. Biosintētisko procesu gala produkts. alosteriski nomāc fermentu, kas katalizē karbamoilaspartāta sintēzi (pirmā pirimidīna biosintēzes reakcija). Pirimidīna nukleotīdi kavē arī vairāku pirimidīna metabolisma enzīmu sintēzi.
Ātri augošos audos fermentu aktivitāte pirimidīna nukleotīdu sadalīšanai ir ārkārtīgi zema; to sintēzes enzīmu (aspartāta-karbamoiltransferāzes uc) aktivitāte strauji palielinās ātri sadalošos audos, piemēram, aknu audos pēc daļējas hepatektomijas.
P. ģenētiskais ezera pārkāpums. var būt iedzimtu slimību, piemēram, orotacidūrijas, cēlonis, kad urīnā ir pārmērīga pirimidīna bāzu noārdīšanās produkta - orotskābes - izdalīšanās. Nopietnu anēmiju pavada ievērojami traucējumi pirimidīna metabolismā (sk. Anēmija), un B12 vitamīna un folijskābes (sk. Vitamīni) terapeitiskais efekts anēmijā ir saistīts ar šo vitamīnu atvasinājumu kā koenzīmu piedalīšanos pirimidīna bāzes sintēzes reakcijās.
Nukleotīdi ir nukleozīdu fosfora esteri. Atsevišķu ribo- un dezoksiribonukleotīdu nosaukumus ņem raksturīgā purīna vai pirimidīna bāze, un dezoksiribozes klātbūtne ir apzīmēta ar prefiksu "dezoksi". Ir divu veidu nukleotīdi:
Adenozija-Z "-fosfāts Adenozīns -5" - fosfāts
Nukleozīdu fosfātu sadalīšanās. Pirmais posms ir fosforskābes atlikumu atdalīšana:
3 "-nukleotidāze atdaliet fosforskābes atlikumu 3'-galā , 5 "-nukleotidāze - 5 "galā
Sadalīšanās otrajā posmā ribozes atlikumi tiek pārnesti no nukleozīda uz fosforskābi. Šo reakciju paātrina specifiski katra veida nukleozīdi ribosiltransferāzes:
Nukleozīdu fosfātu sadalīšanās rezultātā brīvā stāvoklī izdalās ribozes-1-fosfāts un visu veidu purīna un pirimidīna bāzes. Ir arī citi nukleozīdu sadalīšanās veidi. Viens no tiem sastāv no nukleozīdu hidrolīzes:
Adenozīns + H2O \u003d adenīns + riboze
Riboze un ribozes-1-fosfāts ir iesaistīti ogļhidrātu metabolismā. Purīna un pirimidīna bāzes tālāk sadalās un pārvēršas par vienkāršākajiem slāpekli saturošiem produktiem, kas pēc tam vai nu izdalās no organisma, vai arī tiek nogulsnēti tajā.
Purīna bāzes sabrukšana. Šo procesu veic, izmantojot īpašas aminohidrolāzes. Tā rezultātā adenīns tiek pārveidots par hipoksantīnu:
Guanīns pārvēršas par ksantīnu:
Hipoksantīns un ksantīns tiek oksidēti par urīnskābi:
Hipoksantīna oksidēšanās reakcija uz ksantīnu un ksantīns par urīnskābi tiek katalizēta ksantīna oksidāze-oksidoreduktāze, kuras koenzīms ir. molibdēnu saturošs flavoproteīns.
Daudziem dzīvniekiem (lieliem pērtiķiem, putniem, rāpuļiem, zīdtārpiem) un cilvēkiem purīna bāzes sadalīšanās gala produkts ir urīnskābe. Lielākajai daļai dzīvnieku un augu ir fermenti un enzīmu sistēmas, kas var paātrināt turpmāku urīnskābes sadalīšanos. Zīdītājiem un kukaiņiem urātu oksidāze oksidē urīnskābi līdz alantoīnam; kaulainās zivīs alantoīns fermenta ietekmē alantoinoidāze pārvēršas alantoīnskābē, un pēdējā - darbības laikā alantoīnāze (abinieki, lielākā daļa augu) sadalās urīnvielā un glikoksilskābē:
Pirimidīna bāzes sadalīšanās: Citozīns tiek pārveidots par uracilu
Cilvēkiem un vairākiem dzīvniekiem (primātiem, putniem un dažiem rāpuļiem) esošā urīnskābe ir purīna bāzes sadalīšanās galaprodukts, kas izdalās no organisma. Urīnskābi ražo galvenokārt aknās. Urīnskābe ir galvenais cilvēka nukleotīdu sadalīšanās produkts. Organismā katru dienu veidojas 0,5-1 g urīnskābes, kas izdalās caur nierēm. Veselīga cilvēka asinis satur 3-7 mg / dL urīnskābes. Hroniska urīnskābes koncentrācijas paaugstināšanās (hiperurikēmija) bieži noved pie podagras attīstības - slikti šķīstošās urīnskābes (un tās urātu sāļu) nogulsnēšanās kristālu veidā asinīs un audos. Šī slimība ir iedzimta un saistīta ar fermenta defektu, kas katalizē attiecīgi hipoksantīna un guanīna pārvēršanos inozīnskābē - IMP (skatīt 12.3. Sadaļu "Nukleotīdu biosintēze") un HMP. Rezultātā hipoksantīns un guanīns netiek atkārtoti izmantoti nukleotīdu sintēzei, bet tiek pilnībā pārveidoti par urīnskābi, kas izraisa hiperurikēmiju.
Lielākajai daļai dzīvnieku un augu ir fermenti, kas izraisa turpmāku urīnskābes sadalīšanos urīnvielā (1) un glikoksālskābē (2):
β-izosviestskābe
H 2 N-COOH → NH 3 + CO 2.
Parasti nukleīnskābju sabrukšanas produkti tiek izvadīti no ķermeņa. Galvenokārt tiek absorbēti nukleozīdi, un šajā formā daļu slāpekļa bāzu var izmantot nukleīnskābju sintēzei organismā. Ja notiek nukleozīdu sadalīšanās līdz brīvajām bāzēm, tad guanīnu neizmanto sintētiskiem mērķiem, un pārējie var piedalīties nukleīnskābju sintēzē nelielos daudzumos.
Nukleotīdu biosintēze
Nukleīnskābju sintēzi nosaka mononukleotīdu sintēzes ātrums, savukārt pēdējo sintēze ir atkarīga no visu to trīs sastāvdaļu klātbūtnes. Pentozes ir glikozes vielmaiņas produkti; fosforskābe ar pārtiku tiek piegādāta pietiekamā daudzumā. Ierobežojošais faktors ir slāpekļa bāzu biosintēze.
Līdzīga informācija:
- Rūpīgi rīkojieties ar skābes un bāzes šķīdumiem. Ja šķīdumi nonāk saskarē ar ādu, nekavējoties sazinieties ar savu skolotāju.
Katrs nukleotīds satur 3 ķīmiski atšķirīgas sastāvdaļas: heterociklisko slāpekļa bāzi, monosaharīdu (pentozi) un fosforskābes atlikumu. Atkarībā no molekulā esošo fosforskābes atlikumu skaita tiek izdalīti nukleozīdu monofosfāti (NMP), nukleozīdu difosfāti (NDP) un nukleozīdu trifosfāti (NTP).
Nukleīnskābes satur divu veidu slāpekļa bāzes: purīnu - adenīnu (A), guanīnu (G) un pirimidīns - citozīns (C), timīns (T) un uracils (U). Atomu numerācija bāzēs ir ierakstīta cikla iekšpusē.
Pirimidīni sadalās amonjakā, oglekļa dioksīdā un ūdenī
Pirimidīna nukleotīdu sadalīšanās notiek paralēli, izmantojot tās pašas reakcijas un fermentus. Var atzīmēt vairākus specifiskus enzīmus:
1. Enzīms 5 "-nukleotidāze sašķeļ 5 "-fosfātu grupu no CMF, UMP un TMP.
2. Desamināze veic citidīna oksidatīvo deaminēšanu.
3. Nukleozīdu fosforililāze noņem ribozi no uridīna un timidīna.
4. Dihidrouracila dehidrogenāze - uracila un timīna atjaunošana.
5. Dihidropirimidināze veic pirimidīna gredzena hidrolītisko šķelšanu.
7. Pēc pirimidīna gredzena galīgās iznīcināšanas uz parādīto β-aminoskābes tiek nosūtīta reakcija transaminācija, pēc kura atbilstošās keto skābes izomerizē un pēc tam sadedzina CTC.
Purīna nukleotīdu struktūra (zināt formulas). Purīna nukleotīdu sadalīšanās.
Katrs nukleotīds satur 3 ķīmiski atšķirīgas sastāvdaļas: heterociklisko slāpekļa bāzi, monosaharīdu (pentozi) un fosforskābes atlikumu.
Nukleīnskābes satur divu veidu slāpekļa bāzes: purīnu - adenīnu (A), guanīnu (G) un pirimidīnu.
Purīni sabrūk ar urīnskābes veidošanos
Visaktīvākā purīna katabolisms notiek aknās, tievajās zarnās (pārtikas purīnos) un nierēs.
Purīna kataboliskās reakcijas
Purīna sadalīšanās reakcijas var aptuveni sadalīt 5 posmos:
1. AMP un GMP defosforilēšana - enzīma 5 "-nukleotidāze.
2. Aminogrupas no C6 hidrolītiskā šķelšana adenozīnā - deamināzes enzīms. Izveidojas inozīns.
3. Ribozes noņemšana no inozīna (ar hipoksantīna veidošanos) un guanozīna (ar guanīna veidošanos) ar vienlaicīgu fosforilēšanu - enzīma nukleozīdu fosforililātu.
4. Purīna gredzena C2 oksidēšana: hipoksantīns tiek oksidēts līdz ksantīnam (ksantīna oksidāzes enzīms), guanīns tiek deaminēts līdz ksantīna - deamināzes fermentam.
5. C8 oksidēšana ksantīnā, veidojoties urīnskābei - fermentam ksantīna oksidāzei. Aptuveni 20% urīnskābes tiek izvadīti ar žulti caur zarnām, kur to mikroflora iznīcina līdz CO2 un ūdenim. Pārējais tiek izvadīts caur nierēm.
98. Purīna un pirimidīna slāpekļa bāzu sintēze. Vitamīna loma.
Purīna bāzu sintēze notiek visās ķermeņa šūnās, galvenokārt aknās. Izņēmums ir eritrocīti, polimorfonukleārie leikocīti, limfocīti.
Parasti visas sintēzes reakcijas var iedalīt 4 posmos:
1. 5 "-fosforibosilamīna sintēze
2. Inozīna monofosfāta sintēze
5-fosforibosilamīns ir iesaistīts deviņās reakcijās, kā rezultātā veidojas pirmais purīna nukleotīds, inozīna monofosforskābe (IMP). Šajās reakcijās purīna gredzena atomu avoti ir glicīns, aspartāts, cita glutamīna, oglekļa dioksīda un tetrahidrofolskābes atvasinājumu (THPA) molekula. Parasti purīna gredzena sintēzei nepieciešama 6 ATP molekulu enerģija.
Adenozīna monofosfāta un guanozīna monofosfāta sintēze
I. Guanozīna monofosfāts (HMP) veidojas divās reakcijās - pirmkārt, to IMP dehidrogenāze oksidē līdz ksantosilmonofosfātam, skābekļa avots ir ūdens, un ūdeņraža akceptors ir NAD. Pēc tam darbojas GMF sintetāze, tajā tiek izmantots universāls NH2 grupu šūnu donors - glutamīns, reakcijas enerģijas avots ir ATP.
II. Adenozīna monofosfāts (AMP) veidojas arī divās reakcijās, bet asparagīnskābe darbojas kā NH2 grupas donors. Pirmajā, adenilosukcināta-sintetāzes reakcijā aspartāta pievienošanai, tiek izmantota GTP sadalīšanās enerģija, otrajā reakcijā adenilosukcināta liāze atdala daļu asparagīnskābes fumarāta formā.
B9 vitamīna loma.
Pirmā svarīgā B vitamīna loma, kas tika identificēta ar šīs vielas atklāšanu, bija mazināt anēmijas izpausmes. Folijskābe piegādā hemoglobīna sintēzei nepieciešamās oglekļa daļiņas, tāpēc tā kļūst par aktīvu hematopoēzes dalībnieku. Ir pierādīta arī būtiskā B9 vitamīna loma asins šūnu sintēzē, kas spēlē ķermeņa aizstāvjus un stiprina imunitāti.
Vēl viena svarīga folijskābes loma, kas padara šo vielu līdzīgu citiem B grupas vitamīniem, ir normālas darbības nodrošināšana. nervu sistēma... B9 vitamīns ir daļa no cerebrospinālajiem šķidrumiem un regulē ierosmes un inhibīcijas nervu impulsu pārraidi. Šī vitamīna līmenis korelē ar mūsu atmiņu un sniegumu.
Folijskābe ir iesaistīta vairāku hormonu, jo īpaši norepinefrīna un serotonīna, sintēzē, kas ir atbildīgi par sirds un asinsvadu darbību, kuņģa-zarnu trakta tonusu, izturību pret stresu, labu garastāvokli un normālu miegu.
B9 vitamīns ir būtisks metionīna un homocisteīna aminoskābju sintēzei. Šīs aminoskābes ir būtiskas. Ar to trūkumu palielinās asinsvadu bojājumu un trombu veidošanās risks, kā arī insulta attīstība. Piedaloties folijskābei, tiek sintezētas aminoskābes DNS, RNS, nepieciešamie šūnu kodolu un membrānu elementi.
Ir pierādīta folijskābes dalība oksidācijas un reducēšanās procesos šūnu līmenī, šūnu struktūras saglabāšanā un aizsardzībā pret brīvo radikāļu iznīcināšanu. Kuņģa sulas un žultsskābju ražošana aknās neiztiek bez folskābes, tā ietekmē vīriešu dzimumšūnu aktivitāti un auglības uzturēšanu. B9 vitamīns ir tieši iesaistīts atveseļošanā muskuļu audi, ādas audu, kuņģa un zarnu gļotādu, kaulu smadzeņu veidošanās un augšana.
B9 vitamīna funkcijas
Folijskābe atrisina daudzus svarīgus ķermeņa uzdevumus, pamatojoties uz šīs vielas bioloģisko nozīmi un ietekmi uz galvenajiem orgānu un sistēmu procesiem:
· Novērš anēmijas attīstību;
· Mazina negatīvā stresa ietekmi;
· Aizsargā pret pēcdzemdību depresiju;
· Koriģē vīriešu spermas auglības līmeni un kvalitāti;
· Palīdz vieglāk pārnest klimatiskās izmaiņas;
· Samazina sirdslēkmes, insulta, aterosklerozes, stenokardijas risku;
· Normalizē asinsspiedienu;
· Uzlabo atmiņu, garīgo aktivitāti un sniegumu;
· Atbalsta imūnsistēmu.