Распад пуриновых нуклеотидов гиперурикемия и подагра

Обмен дезоксиуридиловых нуклеотидов

Дезоксиуридиловые нуклеотидыявляются промежуточными продуктами синтеза тимидиловых нуклеотидов.дУТФ легко узнается ДНК полимеразами и может быть использован для синтеза ДНК вместо дТТФ. При репликации урацила в структуре ДНК образует комплементарную пару с аденином, так что при этом не теряется информация, записанная на ДНК. Однако дУМФ может возникать в структуре ДНК путем спонтанного дезаминирования дЦМФ. В этом случае при репликации возникает мутация, поскольку комплементарное основание цитозина гуанин, а не аденин.

Для предупреждения встраивания уридиновых нуклеотидов в ДНК в клетках действует простой механизм. Фермент дУТФаза, превращает дУТФ (субстрат ДНК полимеразы) в дУМФ (не является субстратом ДНК полимеразы), который используется для синтеза тимидиловых нуклеотидов , поскольку дУМФ превращается вначале дТМФ, а затем и дТТФ.

Конечный продукт распада пуриновых нуклеотидов мочевая кислота характеризуется низкой растворимостью в воде, ее натриевая соль отличается более высокой растворимостью. Форма, в которой мочевая кислота находится в биологических жидкостях (кровь, моча, спиномозговая жидкость), зависит от рН этой жидкости. Величина рК для протона N9 составляет 5,75, а для протона N-l—10,3. Это означает, что в физиологических условиях, т е. при нормальном рН физиологических жидкостей, можно обнаружить как саму мочевую кислоту, так и ее мононатриевую соль (урат натрия). В жидкостяхс рН ниже 5,75 основной молекулярной формой является мочевая кислота. При рН 5,75 кислота и ее соль присутствуют в эквимолярных количествах. При рН выше 5,75 доминирующая форма - натриевая соль мочевой кислоты.

Нарушения пуринового обмена включают гиперурикемию, гипоурикемию и болезни иммунодефицита.

Очень высокая концентрация мочевой кислоты в крови ведет к довольно распространенной группе болезней, называемых подагрой. Частота подагры зависит от страны и составляет около 3/1000. Подагра - группа патологических состояний, связанных с заметно повышенными уровнями урата в крови (в норме 3-7 мг/100 мл). Гиперурикемия не всегда проявляется какими-либо симптомами но, у некоторых людей, способствует осаждению кристаллов урата натрия в суставах и тканях. В дополнение к выраженной боли сопровождающей обострение, повторные приступы приводят к деструкции тканей и тяжелых артритоподобных нарушений. Термин подагра должен быть ограничен гиперурикемией с присутствием таких подагрических отложений.

Ниже приводится таблица, указывающая на возможные причины нарушения обмена пуриновых нуклеотидов

Нарушения обмена пуриновых нуклеотидов.
Болезнь	Дефект	Природа дефекта	коментарий
Подагра	ФРПФ синтетаза	Увеличение активности фермента из-за повышенный Vmax	Повышенное образование Гиперурикемия
Подагра	ФРПФ синтетаза	Фермент устойчив к торможению продуктами	Гиперурикемия
Подагра	ФРПФ синтетаза	Фермент имеет высокое сродство к рибоза-5-фосфату (снижение K_m)	Гиперурикемия
Подагра	ФРПФ синтетаза	Потеря способности к торможению по типу обратной связи	Гиперурикемия
Подагра	ГГФРТ a	Частично дефектный фермент	Гиперурикемия
Синдром Леша-Нихана	ГГФРТ	Отсутствие фермента	См. выше
ТКИД	АДА b	Отсутствие фермента	См. выше
Иммунодефицит	ПНФ c	Отсутствие фермента	См. выше
Почечно каменная болезнь	АФРТ d	Отсутствие фермента	2,8-дигидроксиадениловый почечный литиаз
Ксантинурия	Ксантиноксидаза	Отсутствие фермента	Гипоурикемия и ксантиновый почечный литиаз
Боллезнь Гирке	Глюкозо-6-фосфатаза	Отсутствие фермента	См. выше
а Гипоксантин-гуанин фосфорибозилтрансфераза; b аденозин дезаминаза; c пуриновая нуклеотидфосфорилаза; d aденозин фосфорибозил трансфераза ТКИД- тяжелый комбинированный иммунодефицит

Причинамиповышения могут быть нарушения функции трех основных ферментов обмена пуринов рис

Рис.9-25.Основные ферменты метаболизма пуринов, нарушение функции которых ведет к повышению уровня мочевой кислоты.

ФРПФ амидотрансферазы - Дефекты в структуре ФРПФ амидотрансферазы могут приводить к потере чувствительности к торможению по типу обратной связи пуриновыми нуклеотидами, что приводит к повышенному синтезу пуриновых нуклеотидов, мочевой кислоты, и развитию подагры.

Гипоксантин-гуанин фосфорибозилтрансферазы (ГГФРТ). ГГФРТ обеспечивает повторное использование пуринов (для аденинa –аденин фосфорибозилтрансфераза АФРТ). Отношения между дефектом этого фермента и подагрой неясны. Это может быть связано с тем, что субстратом ГГФРТ является ФРПФ. Активность фермента у больных подагрой значительно снижена. Полное отсутствие активности фермента обнаруживается у больных синдромом Леша-Найхана.

Подагра может также быть вызвана нарушениями выделения мочевой кислоты (связанными с неспособностью почечных канальцев выделить мочевую кислоту).

У больных со злокачественными опухолями подагра может возникнуть в результате химиотерапии, при которой происходит гибель клеток, что приводит к повышению образования пуринов за счет нуклеиновых кислот гибнущих клеток

В водных растворах мочевая кислота (протонированная форма урата) в семнадцать раз менее растворима, чем ее натриевая соль. Моча прирН 5 становится насыщенной уратами при концентрации 15 мг%. Поскольку рН мочи здоровых людей в норме ниже рК мочевой кислоты (5,75), ураты в моче представлены в основном мочевой кислотой. Если рН мочи достигает 7, то в ней может раствориться 150—200 мг уратов на 100 мл.

Мочевая кислота становится основной формой уратов при рН мочи ниже рН 5,75. Такое значение рН характерно для дистальных канальцев и собирательных трубочек почек. Если кристаллы этого конечного продукта катаболизма пуринов образуются в системе выведения мочи, т.e. в зоне, проксимальной от области закисления мочи, это будут кристаллы урата натрия; в самой же области закисления окажутся кристаллы мочевой кислоты. Поэтому большинство камней, образующихся в мочевыводящих путях, состоят из мочевой кислоты. Интенсивность образования камней мочевой кислоты можно в значительной мере уменьшить, смещаярН мочи в щелочном направлении (при этом будет доминировать более растворимая форма—урат натрия).

Синдром Леша—Найхана (полное отсутствие ГГФРТ) наследуется как сцепленный с X-хромосомой рецессивный признак. Болезнь характеризуется корковым параличом, сопровождающимся хореоатетозом, судоргами, стремлением к члено-вредительству и тяжелой гиперурикемией. В моче наблюдается образование камней мочевой кислоты. Матери больных детей гетерозиготны и мозаичны в отношении ГГФРТазной недостаточности, у них часто обнаруживается гиперурикемия, но без неврологических симптомов. Частичная недостаточность ГГФРТазы, вызванная мутациями соответствующего гена, встречается и у мужчин. Для таких больных характерна тажелая гиперурикемия, не сопровождающаяся существенными неврологическимими нарушениями

Избыточное образование пуринов у пациентов с недостаточностью ГГФРТ связано с увеличенной внутриклеточной концентрацией ФРПФ, что, по-видимому, является результатом уменьшения потребления ФРПФ на. пути регенерации пуриновых нуклеотидов. Биохимическая основа некрологических отклонений при синдроме Леша—Найхана неизвестна.

Избыточное образование пуринов и гиперурикемия приболезни Гирке—явление вторичное. Оно обусловлено повышением активности гексозомоно-фосфатного шунта и увеличением образования рибозо-5-фосфата, из которого синтезируетисяФРПФ.

Для больных с недостаточностыо глюкозо--6-фосфатазы характерен хронический молочнокислый ацидоз, приводящий к повышению порога секреции уратов почками, что способствует накоплению уратов в организме.

Все известные дефекты ферментных систем (за исключением глюкозо-6-фосфатазной недостаточности, для которой соответствующих данных не получено приводит к повышению внутриклеточной концентрации ФРПФ). Избыточная продукция пуринов при глюкозо--б-фосфатазной недостаточности, вероятно также обусловлена этим обстоятельством. Вполне возможно, что и другие нарушения обмена пуринов, приводящие к гиперурикемии , в конечном счете связаны с повышением внутриклеточного уровня ФРПФ.

Гипоурикемия обусловлена либо усилением экскреции либо снижением скорости образования уратов. У человека она связана чаще всего с нарушением реабсорбции мочевой кислоты из клубочкового фильтрата, что может приводить к выделению уратов и мочевой кислоты в количествах, которые является неадекватно большимотношению к содержанию уратов в плазме.

Недостаточность ксантиноксидазы, вызванная либо генетнческим дефектом, либо тяжелым поражением печени, приводит к гипоурикемии и увеличение экскреции оксипуринов — гипоксантина и ксантина. При тяжелой недостаточности ксантиноксидазы у пациентов часто развиваетсяксантннурияи образование ксантиновых камней.

У больных со злокачественными опухолями подагра может возникнуть как осложнение химиотерапии, вызывающей гибель клеток и, как следствие, повышение образования пуринов за счет нуклеиновых кислот гибнущих клеток.

В лечении подагры нашел широкое применение аллопуринол, химическое соединение структурно подобное гипоксантину. Это хороший ингибитор ксантиноксидазы. Его применение приводит к накоплению гипоксантина и ксантина, которые лучше растворимы в воде и легче выделяются, чем мочевая кислота.

Самым частым нарушением обмена пуринов является повышенное образование мочевой кислоты с развитием гиперурикемии. Особенностью является то, что растворимость солей мочевой кислоты (уратов) в плазме крови невелика и при превышении порога растворимости в плазме (около 0,7 ммоль/л) они кристаллизуются в периферических зонах с пониженной температурой.

В зависимости от длительности и тяжести гиперурикемия проявляется:

Появление тофусов (греч. tophus – пористый камень, туф) – отложение уратных кристаллов в коже и подкожных слоях, в мелких суставах ног и рук, в сухожилиях, хрящах, костях и мышцах.
Нефропатии в результате кристаллизации мочевой кислоты с поражением почечных канальцев и мочекаменная болезнь .
Подагра – поражение мелких суставов.

Для диагностики нарушений используют определение концентрации мочевой кислоты в крови и моче.

Нарушения обмена пуринов

Когда гиперурикемия принимает хронический характер, говорят о развитии подагры (греч. poclos – нога, agra – захват, дословно – "нога в капкане").

В крови мочевая кислота находится в форме ее солей – уратов натрия. Из-за низкой растворимости ураты способны оседать в зонах с пониженной температурой, например, в мелких суставах стоп и пальцев ног. Накапливающиеся в межклеточном веществе ураты некоторое время фагоцитируются, но фагоциты не способны разрушить пуриновое кольцо. В результате это приводит к гибели самих фагоцитов, к выходу лизосомальных ферментов, активации свободнорадикального окисления и развитию острой воспалительной реакции – развивается подагрический артрит . В 50-75% случаев первым признаком заболевания является мучительная ночная боль в больших пальцах ног.

Длительное время подагру считали "болезнью гурманов", однако затем внимание исследователей переместилось к наследственному изменению активности ферментов метаболизма пуринов:

увеличение активности ФРДФ-синтетазы – приводит к избыточному синтезу пуринов,
уменьшение активности гипоксантин-гуанин-фосфорибозил-трансферазы – из-за этого ФРДФ не используется для реутилизации пуриновых оснований, а участвует в первой реакции их синтеза. В результате возрастает количество разрушающихся пуринов и одновременно повышается их образование.

Оба ферментативных нарушения рецессивны и сцеплены с X-хромосомой. Подагрой страдает 0,3-1,7% взрослого населения земного шара, соотношение заболевших мужчин и женщин составляет 20 : 1.

Диета – снижение поступления предшественников мочевой кислоты с пищей и уменьшение ее образования в организме. Для этого из рациона исключаются продукты, содержащих много пуриновых оснований – пиво, кофе, чай, шоколад, мясные продукты, печень, красное вино. Предпочтение отдается вегетарианской диете с количеством чистой воды не менее 2 л в сутки.

К лекарственным средствам лечения подагры относят аллопуринол , по структуре схожий с гипоксантином. Ксантиноксидаза окисляет аллопуринол в аллоксантин, и последний остается прочно связанным с активным центром фермента и ингибирует его. Фермент осуществляет, образно говоря, самоубийственный катализ. Как следствие, ксантин не превращается в мочевую кислоту, и поскольку гипоксантин и ксантин лучше растворимы в воде, то они более легко выводятся из организма с мочой.

Мочекаменная болезнь заключается в образовании солевых кристаллов (камней) разной природы в мочевыводящих путях. Непосредственно образование мочекислых камней составляет около 15% от всех случаев этой болезни. Мочекислые камни в мочевыводящих путях откладываются примерно у половины больных подагрой.

Наиболее часто такие камни представлены в дистальных канальцах и собирательных трубочках. Причиной отложения кристаллов мочевой кислоты является гиперурикемия и повышенное выведение уратов натрия с мочой. Главным провоцирующим фактором кристаллизации является увеличение кислотности мочи . При понижении рН мочи ниже 5,75 ураты (енольная форма) переходят в менее растворимую кетоформу и кристаллизуются в почечных канальцах.

Так же, как при подагре, лечение сводится к беспуриновой диете и использованию аллопуринола . В дополнение рекомендуется растительная диета, приводящая к защелачиванию мочи, что увеличивает в моче долю более растворимой в воде енольной формы мочевой кислоты. Вместе с этим, уже имеющиеся кристаллы мочевой кислоты (а также кристаллы оксалатов) способны растворяться при подщелачивании мочи.

Лекарственное лечение непременно должно сопровождаться соблюдением беспуриновой диеты с большим количеством чистой воды, в противном случае неизбежно появление ксантиновых кристаллов в тканях и ксантиновых камней в почках.

Болезнь Леша-Нихана (частота 1:300000) – это полное врожденное отсутствие активности гипоксантин-гуанин-фосфорибозил-трансферазы , фермента, отвечающего за реутилизацию пуриновых оснований. Признак рецессивный и сцеплен с Х-хромосомой. Впервые его описали в 1964 г в США студент-медик Майкл Леш и педиатр Уильям Нихан.

Дети рождаются клинически нормальными, только к 4-6 месяцу обнаруживаются отклонения в развитии, а именно – отставание физического развития (с трудом держит голову), повышенная возбудимость, рвота, периодическое повышение температуры. Выделение мочевой кислоты можно обнаружить еще раньше по оранжевой окраске пеленок. К концу первого года жизни симптомы нарастают, развивается нарушение координации движений, хореоатетоз, корковый паралич, спазм мышц ног. Наиболее характерный признак заболевания проявляется на 2-3-м году жизни – аутоагрессия или самокалечение – неодолимое стремление детей кусать себе губы, язык, суставы пальцев на руках и ногах. Агрессия больных распространяется также на неживые предметы и окружающих людей. Нарушения интеллекта выражены, его снижение может быть до IQ≈60.

Лечение основано на беспуриновой диете с большим количеством чистой воды и с использованием аллопуринола. Производится контроль деятельности пациента с помощью физических ограничений и психологической терапии.

Распад пуриновых нуклеотидов.

Аденозин и гуанозин, которые образуются при гидролизе пуриновых нуклеотидов, подвергаются ферментативному распаду с образованием конечного продукта – мочевой кислоты, которая выводится с мочой из организма.

Распад пиримидиновых нуклеотидов.

Начальные этапы этого процесса катализируются специфическими ферментами. Конечные продукты: СО₂, NН₃, мочевина, β-аланин, β-аминоизомасляная кислота. β-аланин используется для синтеза дипептидов мышц – карнозина и ансерина или выделяется с мочой.

Биосинтез пуриновых, пиримидиновых нуклеотидов в тканях.

Биосинтез пуриновых мононуклеотидов.

Первоначальным соединением синтеза служит Д-рибозо-5-фосфат, который является продуктом пентозофосфатного цикла и на который переносится пирофосфатная группа АТФ. Образовавшийся 5-фосфорибозил-1-пирофосфат (ФРПФ) взаимодействует с глутамином, который является донором NН₂-группы в результате чего образуется β-5-фосфорибозил-амин. Эта стадия становится ключевой в синтезе пуринов. Затем присоединяется молекула глицина к свободной NН2-группе β-5-фосфорибозил-амина с образованием глицинамидрибонуклеотида. Еще через несколько стадий образуется первый пуриновый нуклеотид инозинмонофосфат (ИМФ), из которого затем синтезируются остальные нуклеозидфосфаты.

Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов

Первоначальными соединениями этого процесса являются карбамоилфосфат и аспарагиновая кислота. Из них через длинную цепь реакций образуется уридинмонофосфат (УМФ) и остальные пиримидиновые нуклеотиды.

2.4. Заболевания, связанные с нарушением обмена нуклеотидов: подагра, синдром Леша-Нихена.

Гиперурикемия – повышение в плазме крови концентрации мочевой кислоты. Вследствие гиперурикемии может развиться подагра.

Подагра – заболевание, вызванное нарушением обмена нуклеиновых кислот. В хрящах, сухожилиях, в суставных сумках, иногда в почках, коже, мышцах откладываются кристаллы мочевой кислоты и уратов. Вокруг этих отложений образуется воспаление и грануляционный вал, который окружает омертвевшую ткань, при этом образуются подагрические узлы - тофусы (в суставах пальцев рук, ног, в хрящах ушной раковины), что сопровождается деформацией и болезненностью пораженных суставов. К характерным признакам подагры относятся повторяющиеся приступы острого воспаления суставов (чаще всего мелких) – острого подагрического артрита. Обычно больные склонны к атеросклерозу и гипертонии. В их крови наблюдается большая концентрация мочевой кислоты – гиперурикемия. В течение нескольких дней перед приступом подагры увеличивается выделение воды и хлорида натрия с мочой, т.е. сдвигается водно-солевой баланс. Вследствие этого возрастает концентрация мочевой кислоты в крови и отложение ее в тканях. Как правило, подагра генетически детерминирована и носит семейный характер. Она вызвана нарушениями в работе фосфорибозилдифосфата (ФРДФ) синтетазы или гипоксантингуанин- или аденинфосфорибозилтрансфераз. К другим характерным проявлениям относят нефропатию, при которой наблюдают образование уратных камней в мочевыводящих путях.

Синдром Леша-Нихена – тяжелая форма гиперурикемии, которая наследуется как рецессивный признак, сцепленный с Х-хромосомой. Проявляется только у мальчиков. Кроме симптомов подагры наблюдаются церебральные параличи, нарушение интеллекта, попытки наносить себе раны (укусы губ, пальцев). Связана болезнь с дефектом фермента гипоксантин-гуанин-фосфорибозилтрансферазы, которая катализирует превращение гипоксантина и гуанина в гуанинимонофосфат (ГМФ), поэтому они превращаются в мочевую кислоту. В первые месяцы жизни неврологические расстройства не обнаруживаются, но на пеленках отмечают розовые пятна, вызванные присутствием в моче кристаллов мочевой кислоты. При отсутствии лечения больные погибают в возрасте до 10 лет из-за нарушения функции почек.

Основной препарат для лечения гиперурикемии – аллопуринол (структурный аналог гипоксантина).

Вначале нуклеиновые кислоты при участии соответствующих ферментов (ДНК- и РНК-азы) деполимеризуются с образованием пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов. Нуклеотиды под действием нуклеотидаз гидролитически распадаются до нуклеозидов. Процесс распада пуриновых мононуклеозидов (аденозина и гуанозина) активно протекает в печени, почках, слизистой кишечника животного. Рассмотрим распад АМФ.

АМФ переходит в аденозин — нуклеозид, включающий аде- нин и рибозу. Аденозин претерпевает гидролитическое дезаминирование при участии адениндезаминазы, образуя инозин:

Инозин передает рибозу на фосфорную кислоту с образованием рибозофосфата и гипоксантина:

Гипоксантин при участии Мо- и Fe-содержащего фермента ксантиноксидазы с простетической группой ФАД окисляется в ксантин:

Данная реакция — пример сокращенного пути биологического окисления, когда атомы водорода от субстрата с участием ксантиноксидазы передаются прямо на молекулярный кислород, образуя перекись водорода, но не молекулу воды, как в случае при классическом биологическом окислении.

Под влиянием этого же фермента (ксантиноксидазы) ксантин окисляется в мочевую кислоту:

Ксантиноксидаза играет важнейшую роль, особенно в почках и печени птиц, которые экскретируют мочевую кислоту как основной конечный азотсодержащий продукт метаболизма пуринов. Ксантиноксидаза в больших количествах присутствует в печени, слизистой кишечника и в молоке. Мочевая кислота у человека, птиц является также основным продуктом азотистого обмена, соответствуя мочевине у других видов животных.

У птиц избыток аминного азота идет на синтез пуринов, которые расщепляются затем до мочевой кислоты, очень плохо растворимой в воде. Такой обходной путь выведения азота сохраняет гомеостаз воды в организме птицы. Кислая моча птиц представляет собой суспензию кристаллов мочевой кислоты, которые экскретируются из организма с минимальным количеством воды. Мочевая кислота составляет основу сухого вещества мочи птиц (70-80%). Поэтому в промышленных целях мочевую кислоту получают из экскрементов морских птиц.

У млекопитающих (крупный и мелкий рогатый скот, свиньи, лошади, собаки) при участии фермента уриказы мочевая кислота превращается в аллантоин, конечный продукт распада пуриновых оснований:

У рыб фермент аллантоиназа осуществляет разрыв имидазольного цикла аллантоина, что приводит к получению аллан- тоиновой кислоты:

У хрящевых рыб (акулы и скаты) и амфибий аллантоиновая кислота далее распадается при участии фермента аллантоиназы и воды на две молекулы мочевины и глиоксиловую кислоту:

Большинство морских беспозвоночных (и ракообразных) с участием фермента уреазы разлагают мочевину на воду и С0₂:

Другой пурин — гуанин — по аналогичной схеме под действием фермента гуаназы превращается в ксантин и далее в точности повторяется катаболический путь ксантина.

Одним из характерных нарушений нуклеинового обмена является подагра (поражения суставов и почек) — болезнь, сопровождающаяся резким повышением концентрации мочевой кислоты в сыворотке крови. Воспаление суставов связано с осаждением в них кристаллов натриевой соли мочевой кислоты. Вероятно, подагра — результат различных врожденных нарушений метаболизма с избыточным синтезом уратов. Такое состояние возможно при нарушении механизмов выведения кислоты через почки и при условии ее усиленного синтеза. Подагра характеризуется отложением в суставах, слизистых сумках, почках, коже, мышцах узелков кристаллов мочевой кислоты и ее натриевой соли.

Икра рыб (богата нуклеиновыми кислотами) в рационе человека может обострять болезнь. Для снижения синтеза мочевой кислоты в организме используют аллопуринол — аналог гипоксантина, который является ингибитором ксантиноксида-

зы. Гипоксантин и ксантин не аккумулируются в больших концентрациях, так как они более растворимы и легко экскрети- руются из организма.

Понятие о нуклеопротеидах, их превращения в желудочно-кишечном тракте. Строение, биологическая роль, особенности обмена мононуклеотидов в организме человека.

Нуклеопротеиды – это сложные белки, небелковой частью которых являются нуклеиновые кислоты

Белковую часть составляют гистоны специализированные основные белки

Нуклеиновые кислоты - гетерополимеры, мономерами которых являются мононуклеотиды

Мононуклеотид состоит из азотистого основания, рибозы у РНК (или дезоксирибоза у ДНК) - вместе они составляют нуклеозид, и остатка фосфорной кислоты

В составе нуклеиновых кислот мононуклеотиды связаны 3’,5’-диэфирными связями между рибозами соседних мононуклеотидов через остаток фосфорной кислоты

Биологическая роль мононуклеотидов

Из мононуклеотидов построены:

/простетические группы ферментов/

/Мононуклеотиды содержат макроэргические связи - являются аккумуляторами энергии

- АТФ - это универсальный аккумулятор энергии./

/Мононуклеотиды - аллостерические эффекторы многих ключевых ферментов

цАМФ и цГМФ являются посредниками в передаче гормонального сигнала/

2.Биосинтез пуриновых нуклеотидов. Источники атомов пуринового кольца, реакции синтеза, роль витаминов В₉ и В₁₂.

Формировании пуринового кольца принимают участие аминокислоты Аспартат, Глицин, Глутамин, СО2 и два одноуглеродных производных тетрагидрофолата: метенил-Н4-фолат и формил-Н4-фолат.

3.Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов. Источники атомов пиримидинового кольца, реакции синтеза, роль витаминов В₉ и В₁₂.

Распад пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов. Особенности и реакции процесса распада, конечные метаболиты. Нарушения обмена пуриновых нуклеотидов при подагре.

Катаболизм пуриновых нуклеотидов

У человека основным продуктом катаболизма пуриновых нуклеотидов является мочевая кислота (рис.5.). Её образование идет путем гидролитического отщепления фосфатного остатка от нуклеотидов с помощью нуклеотидаз или фосфатаз, фосфоролиза N-гликозидной связи нуклеотидов пуриннуклеозидфосфорилазой, последующего дезаминирования азотисных оснований.

От АМФ и аденозина аминогруппа удаляется гидролитически аденозиндезаминазой с образованием ИМФ или инозина. ИМФ и ГМФ превращяются в соответствующие нуклеозиды: инозин и гуанозин под действием 5’-нуклеотидазы. Пуриннуклеозидфосфорилаза катализирует расщепление N-гликозидной связи в инозине и гуанозине с образованием рибозо-1-фосфата и азотистых оснований : гуанина и гипоксантина. Гуанин дезаминируется и превращяется в ксантин, а гипоксантин окисляется в ксантин с помощью ксантиноксидазы, которая катализирует и дальнейшее окисление ксантина в мочевую кислоту.

/Ксантиноксидаза – аэробная оксидоредуктаза, простетическая группа которой включает ион молибдена, железа (Fе3+) и ФАД+./

Катаболизм пиримидиновых нуклеотидов

Уже отмечалось, что цитидиловые нуклеотиды могут гидролитически терять аминогруппу и превращяться в УМФ. Когда от УМФ при участии нуклетидазы или ( фосфатазы ) и уридинфосфарилазы отщепляется неорганический фосфат и рибоза, то остается азотистое основание – урацил. Аналогично распределяются дезоксирибонуклеотиды, и из dЦМФ образуется урацил, а из dТМФ – тимин.

Пиримидиновые основания при участии дигидропиримидиндегидрогеназы присоединяют 2 атома водорода по двойной связи кольца с образованием дигидроурацила или дигидротимина. Оба гетероцикла могут взаимодействовать с водой в реакции, катализируемой дигидропиримидинциклогидролазой, и дигидроурацил превращяется в β-уреидоизопропионовую кислоту, а дигидротимин - в β- уреидоизомасляную кислоту. Оба β-уреидопроизводных под действием общего для них фермента уреидопропионазы расщепляются с образованием СО2, NH4+ и β-аланина или β-аминоизомасляной кислоты.соответственно.

/Мочевая кислота выводится из организма с мочой Однако в почках происходит ее интенсивная реабсорбция и концентрация мочевой кислоты в крови поддерживается на постоянном уровне 0.12-0.30 ммоль/л/

Функции мочевой кислоты:

- Является мощным стимулятором ЦНС - ингибирует фосфодиэстеразу цАМФ (внутриклеточный мессенджер адреналина и норадреналина), пролонгируя действие этих гормонов

- Обладает антиоксидантными свойствами

За сутки в организме образуется около 1 грамма мочевой кислоты

- Мочевая кислота и ее соли - ураты (натриевые соли мочевой кислоты) плохо растворимы в воде и могут выпадать в осадок и откладываться в сосудах

- Осадок уратов фагоцитируется макрофагами, которые погибая, освобождают гидролитические ферменты. Действие этих ферментов на окружающие ткани приводит к воспалению.

Даже незначительное повышение концентрации уратов или мочевой кислоты приводит к образованию осадков = Это ведет к развитию заболеваний - МОЧЕКАМЕННОЙ БОЛЕЗНИ (при отложении кристаллов в почечной лоханке или в мочевом пузыре) и ПОДАГРЫ (при отложении солей мочевой кислоты в суставах).

Строение ДНК и РНК. Химические связи, участвующие в формировании их структуры. Функции нуклеиновых кислот. Виды переноса генетической информации. Биологическая роль комплементарности азотистых оснований.

РНК (рибонуклеиновые кислоты) — нуклеиновые кислоты, линейные полимеры нуклеотидов, в состав которых входят остаток ортофосфорной кислоты(3), рибоза (в отличие от ДНК, содержащей дезоксирибозу) и азотистые основания — аденин, цитозин, гуанин и урацил (в отличие от ДНК, содержащей вместо урацила тимин).

Биологическая роль нуклеиновых кислот

- ДНК: /хранение генетической информации/

/хранение генетической информации у некоторых вирусов/

/реализация генетической информации: и-РНК (м-РНК) - информационная (матричная), т-РНК (транспортная), р-РНК (рибосомальная)/

Биологическое значение комплементарности – обеспечение передачи генетической информации по матричному типу

/Дочерний полинуклеотид комплементарен материнской полинуклеотидной цепочке/

Виды переноса генетической информации

=/ДНК → ДНК – репликация/

=/ДНК → иРНК, рРНК, тРНК – транскрипция/

=/РНК → белок – трансляция/

=/РНК → ДНК обратная транскрипция ( у РНК-содержащих вирусов)/

Читайте также: