Биосинтез нуклеиновых кислот

Материалом для образования нуклеиновых кислот в клетках могут служить поступившие в них продукты гидролитического расщепления ДНК и РНК кормов. Из трех составных частей нуклеотидов - пуриновых и пиримидиновых оснований, пентоз и фосфатов - две последние всегда есть в клетке как продукты промежуточного обмена. Пуриновые и пиримидиновые основания в клетку поступают в результате всасывания кормовых веществ или биосинтеза из более простых соединений.

Биосинтез пуриновых нуклеотидов. Биосинтез происходит поэтапно.

1. Рибозо-5-фосфат под влиянием фермента рибозо-фосфатпирофосфокиназы взаимодействует с АТФ, что приводит к образованию α -5-фосфорибозил-1-пирофосфата (ФРПФ).

2. ФРПФ под влиянием фермента амидофосфорибозилтрансферазы аминируется за счет глутамина, образуя β -5-фосфорибозил-1-амин.

3. β -5-Фосфорибозил-1-амин под влиянием фермента фосфорибозилглицинамидсинтетазы вступает в реакцию с глицином, образуя глицинамидрибонуклеотид.

4. Глицинамидрибонуклеотид при участии фермента фосфорибозилглицинамидформилтрансферазы вступает в реакцию с N ⁵, N ¹⁰-метилентетрагидрофолиевой кислотой, образуя N -формилглицинамидрибонуклеотид.

5. Образовавшееся соединение под влиянием фермента фосфорибозилформилглицинамидинсинтетазы вступает в реакцию с глутамином и превращается в формилглицинамидинрибонуклеопротеид (формил-ГАМ).

6. Формил-ГАМ взаимодействует с АТФ под влиянием фермента фосфорибозиламиноимидазолсинтетазы в присутствие ионов Mg²⁺. Происходит замыкание кольца, что приводит к образованию 5-аминоимидазолрибонуклеотида.

7. Последний под влиянием фосфорибозиламиноимидазолкарбоксилазы карбоксилируется и превращается в рибонуклеотид 5-аминоимидазол-4-карбоновой кислоты.

8. Образовавшееся соединение при участии фермента 5-аминоимидазолсукцинокарбокс-амидсинтетазы и АТФ взаимодействует с аспарагиновой кислотой.

9. 5-Аминоимидазол-4- N -сукцинокарбоксамидрибонулеотид реагирует под влиянием фермента фосфорибозилглицинамидформилтрансферазы с N ¹⁰-формилтетрагидрофолиевой кислотой.

10. Образовавшийся 5-формамидимидазол-4-карбоксамидрибонуклеотид под влиянием фермента ИМФ-циклогидролазы теряет молекулу воды, циклизируется и превращается в инозиновую кислоту - предшественник адениловой и гуаниловой кислот.

Образование адениловой и гуаниловой кислот из инозиновой происходит так. Инозиновая кислота под влиянием фермента 5-аминоимидазолсукцинокарбокс-амидсинтетазы взаимодействует с аспарагиновой кислотой с образованием аденилоянтарной кислоты, молекула которой в дальнейшем распадается на адениловую и фумаровую кислоты. При образовании молекулы гуаниловой кислоты инозиновая кислота окисляется до ксантозин-5'-фосфата, который после взаимодействия с глутамином превращается в гуаниловую кислоту.

Конечный обмен нуклеиновых кислот. Пуриновые и пиримидиновые основания ядовиты и обезвреживаются в печени (в меньшей мере - в других органах) до конечных продуктов обмена, которые удаляются из организма с мочой, калом и потом.

Общая схема распада пуриновых оснований для животных универсальна. Вначале они дезаминируются до гипоксантина и ксантина, затем окисляются до конечных продуктов обмена - мочевой кислоты и аллантоина.

У различных позвоночных животных конечные продукты распада нуклеиновых кислот неодинаковы. Так, у человека и человекообразных обезьян это мочевая кислота - продукт пуринового обмена. В тканях аммиак связывается глутаминовой кислотой в глутамин, который переносится в печень, где и образуется мочевина. Небольшие количества мочевой кислоты содержатся в тканях (мозг, печень, кровь), а также в моче и поте млекопитающих и человека. При некоторых нарушениях обмена веществ происходит накопление мочевой кислоты и её кислых солей (уратов) в организме (камни в почках и мочевом пузыре, подагрические отложения, гиперурикемия).

У птиц и рептилий мочевая кислота - основной конечный продукт всего азотистого обмена. Так, у гусей 66-70% азота мочи приходится на мочевую кислоту, 9-18% - на аммиак и лишь 3-4% на мочевину. Система обезвреживания аммиака путем образования плохо растворимой в воде мочевой кислоты возникла у этих классов позвоночных в результате эволюции. У всех сельскохозяйственных животных (кроме птиц) мочевая кислота превращается в аллантоин. Например, у коровы аллантоин составляет 92,5% общего количества пуринов мочи, у лошади - 87,5, у овцы - 64, у свиньи - 92,3%.