Время (продолжительность) 50 минут

ЛЕКЦИЯ

Тема: Обмен нуклеотидов. Взаимосвязь обменов белков, липидов и углеводов

Дисциплина Биологическая химия

Специальность 051301 - Общая медицина

Курс II

Караганда 2008г.

Утверждена на методическом совещании кафедры

от "____"__________2008 г, Протокол №_____

Зав.кафедрой, профессор ______________ Л.Е. Муравлева

Цель лекции:ознакомить студентов с процессами катаболизма и синтеза пуриновых и пириминовых нуклеотидов, взаимосвязью обмена веществ

План лекции:

1. Катаболизм пуриновых нуклеотидов

2. Катаболизм пиримидиновых нуклеотидов

3. Синтез пуриновых нуклеотидов

4. Синтез пиримидиновых нуклеотидов

ОБМЕН НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Нуклеиновые кислоты в организме постоянно обновляются. В норме синтез и распад находятся в состоянии динамического равновесия.

КАТАБОЛИЗМ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Начинается с гидролиза 3',5'-фосфодиэфирной связи под действием ферментов нуклеаз:

- ДНКазы - расщепляют ДНК

- РНКазы - расщепляют РНК

Среди ДНКаз и РНКаз различают:

- экзонуклеазы (5' и 3');

эндонуклеазы - специфичны к мононуклеотидной последовательности, есть высокоспецифичные: рестриктазы - используются в генной инженерии.

Далее происходит отщепление фосфата от мононуклеотида с участием ферментов нуклеотидаз с образованием нуклеозидов.

Нуклеозид может расщепляться путем гидролиза под действием фермента нуклеозидазы на азотистое основание и пентозу, но чаще происходит фосфоролиз - при этом нуклеозид расщепляется на азотистое основание и фосфорибозу.

Нуклеазы очень многообразны. Различают ДНКазы и РНКазы. Отличаются друг от друга по месту действия. Бывают эндонуклеазы (расщепляют внутренние 3’5'-фосфодиэфирные связи) и экзонуклеазы (отщепляют концевые мононуклеотиды). Встречается 2 типа экзонуклеаз: 3'-экзонуклеазы - отщепляют мононуклеотид с 3'-конца молекулы, и 5'-экзонуклеазы - отщепляют 5'-концевой мононуклеотид.

Нуклеазы могут отличаться друг от друга и по специфичности. Пищеварительные нуклеазы и нуклеазы лизосомальные отличаются низкой специфичностью, у них упрощенное строение активного центра. У высокоспецифичных нуклеаз очень сложное строение активного центра. Они способны «узнавать» целую последовательность нуклеотидов из 4-10 пар и расщеплять одну-единственную связь в строго определенном месте (если «узнаваемый» участок содержит содержит 4 нуклеотидные пары, то расщепляется, в среднем, одна связь из 250 возможных). Такие высокоспецифичные ДНКазы называются рестриктазами.Участки ДНК, «узнаваемые» рестриктазами, называются полиндромными последовательностями. Рестриктазы широко применяются в генной инженерии.

Пентозы, образующиеся в ходе катаболизма нуклеиновых кислот, могут быть утилизированы во II-м этапе ГМФ-пути.

Азотистые основания также подвергаются дальнейшему катаболизму, но по-разному, в зависимости от их типа - пуриновых (аденина, гуанина) или пиримидиновых (тимина, цитозина и урацила).

Синтез и катаболизм пуриновых оснований

Последовательность реакций, которая ведет к образованию пуриновых нуклеотидов, начинается с синтеза5-фосфорибозил-1-дифосфата — ФРДФ (он же пирофосфат — ФРПФ), являющегося общим предшественником фосфорибозы в синтезе пурино­вых и пиримидиновых нуклеотидов (рис.8).

Перенос амидной группы глицина на ФРДФ с обра­зованием 5-фосфорибозил-1-амина катализирует регуляторный фермент синтеза пуриновых нуклео­тидовФРДФ-амидотрансфераза.

В синтезе пуриновых нуклеотидов не образу­ется свободное азотистое основание, а пуриновое кольцо формируется на остатке рибозо-5-фосфата при участии молекулыглицина, амидного азота глутамина, a-NH₂-группы аспарагина, СО₂ и одноуглеродных производ­ных:метенил- и формил-Н₄-фолата .

Синтезируется первый пуриновый нуклеотид — инозиновая кислота (IMP), которая двумя последо­вательными реакциями может превращаться в AMФ или в ГМФ.

Печень является основным местом образования пуриновых нуклеотидов. Она снабжает пуринами ткани, не способные к их синтезу: эритроциты, по­лиморфно-ядерные лейкоциты и частично мозг.

Синтез нуклеозиддифосфатов (НДФ) и нуклеозидтрифосфатов (НТФ) происходит при участии АТР и ферментов:нуклеозидмонофосфат (НМФ)- и НДФ-киназ. Например, АМР-киназа (миокиназа) катализирует реакцию:

AMP+ATФ « 2AДФ

ГМФ-киназа катализирует:ГМФ + АТР ® ГДФ +ADP

НДФ-киназа превращает НДФ в НТФ: