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生物化學(xué)與分子生物學(xué):第五節(jié) 核苷酸的分解代謝

食物中的核酸多與蛋白質(zhì)結(jié)合為核蛋白,在胃中受胃酸的作用,或在小腸中受蛋白酶作用,分解為核酸和蛋白質(zhì)。核酸主要在十二指腸由胰核酸酶(pancreatic nucleases)和小腸磷酸二酯酶(phosphodiesterases)降解為單核苷酸。核苷酸由不同的堿基特異性核苷酸酶(nucleotidases)和…

食物中的核酸多與蛋白質(zhì)結(jié)合為核蛋白,在胃中受胃酸的作用,或在小腸中受蛋白酶作用,分解為核酸和蛋白質(zhì)。核酸主要在十二指腸由胰核酸酶(pancreatic nucleases)和小腸磷酸二酯酶(phosphodiesterases)降解為單核苷酸。核苷酸由不同的堿基特異性核苷酸酶(nucleotidases)和非特異性磷酸酶(phosphatases)催化,水解為核苷和磷酸。核苷可直接被小腸粘膜吸收,或在核苷酶(nucleosidases)和核苷磷酸化酶(nucleoside phosphorylases)作用下,水解為堿基,戊糖或1-磷酸戊糖:

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體內(nèi)核苷酸的分解代謝與食物中核苷酸的消化過(guò)程類(lèi)似,可降解生成相應(yīng)的堿基,戊糖或1-磷酸核糖。1-磷酸核糖在www.med126.com磷酸核糖變位酶催化下轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸核糖,成為合成PRPP的原料。堿基可參加補(bǔ)救合成途徑,亦可進(jìn)一步分解。

一、嘌呤的分解代謝

嘌呤核苷酸可以在核苷酸酶的催化下,脫去磷酸成為嘌呤核苷,嘌呤核苷在嘌呤核苷磷酸化酶(purine nucleoside phosphorylase,PNP)的催化下轉(zhuǎn)變?yōu)猷堰省`堰屎塑占班堰视挚山?jīng)水解,脫氨及氧化作用生成尿酸(圖8-15)

圖8-15 嘌呤核苷酸的分解代謝

哺乳動(dòng)物中,腺苷和脫氧腺苷不能由PNP分解,而是在核苷和核苷酸水平上分別由腺苷脫氨酶(adenosine deaminase,ADA)和腺苷酸脫氨酸(AMPdeaminase)催化脫氨生成次黃嘌呤核苷或次黃嘌呤核苷酸。它們?cè)偎獬纱吸S嘌呤,并在黃嘌呤氧化酶(xanthineoxidase)的催化下逐步氧化為黃嘌呤和尿酸(uric acid)。ADA的遺傳性缺乏,可選擇性清除淋巴細(xì)胞,導(dǎo)致嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷病(Severecombined immunodeficiency olisease,SCID)。

體內(nèi)嘌呤核苷酸的分解代謝主要在肝臟、小腸及腎臟中進(jìn)行。正常生理情況下,嘌呤合成與分解處于相對(duì)平衡狀態(tài),所以尿酸的生成與排泄也較恒定。正常人血漿中尿酸含量約0.12~0.36mmol/L(2~6mg/dl)。男性平均為0.27mmol/L(4.5mg/dl),女性平均為0.21mmol/L(3.5mg/dl)左右。當(dāng)體內(nèi)核酸大量分解(白血病、惡性腫瘤等)或食入高嘌呤食物時(shí),血中尿酸水平升高,當(dāng)超過(guò)0.48mmol/L(8mg/dl)時(shí),尿酸鹽將過(guò)飽合而形成結(jié)晶,沉積于關(guān)節(jié)、軟組織、軟骨及腎等處,而導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎、尿路結(jié)石及腎疾患,稱(chēng)為痛風(fēng)癥。痛風(fēng)癥多見(jiàn)于成年男性,其發(fā)病機(jī)理尚未闡明。臨床上常用別嘌呤醇(allopurinol)治療痛風(fēng)癥。別嘌呤醇與次黃嘌呤結(jié)構(gòu)類(lèi)似,只是分子中N8,與C2互換了位置,故可抑制黃嘌呤氧化酶,從而抑制尿酸的生成。同時(shí),別嘌呤在體內(nèi)經(jīng)代謝轉(zhuǎn)變,與PRPP生成別嘌呤核苷酸,不僅消耗了PRPP,使其含量下降,而且還能反饋抑制PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶,阻斷嘌呤核苷酸的從頭合成。

二、嘧啶核苷酸的分解代謝

嘧啶核苷酸的分解代謝途徑與嘌呤核苷酸相似。首先通過(guò)核苷酸酶及核苷磷酸化酶的作用,分別除去磷酸和核糖,產(chǎn)生的嘧啶堿再進(jìn)一步分解。嘧啶的分解代謝主要在肝臟中進(jìn)行。分解代謝過(guò)程中有脫氨基、氧化、還原及脫羧基等反應(yīng)。胞嘧啶脫氨基轉(zhuǎn)變?yōu)槟蜞奏。尿嘧啶和胸腺嘧啶先在二氫嘧啶脫氫酶的催化下,由NADPH+H+供氫,分別還原為二氫尿嘧啶和二氫胸腺嘧啶。二氫嘧啶酶催化嘧啶環(huán)水解,分別生成β-丙氨酸(β-alanine)和β-氨基異丁酸(β-aminosiobutyrate)。β-丙氨酸和β氨基異丁酸可繼續(xù)分解代謝。β-氨基異丁酸亦可隨尿排出體外。食入含DNA豐富的食物、經(jīng)放射線治療或化學(xué)治療的患者,以及白血病患者,尿中β-氨基異丁酸排出量增多。嘧啶核苷酸分解代謝見(jiàn)圖8-16。

圖8-16 嘧啶核苷酸的分解代謝

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