Wykład 9
Nukleotydy- metabolizm
Nukleotydy - rozkład
Hiperurykemia
Biosynteza puryn i pirymidyn
Nukleotydy - rozkład
Nukleotydy należą do najbardziej złożonych metabolitów,
Ponieważ ich biosynteza jest procesem długotrwałym i wymagającym dużego nakładu energii dlatego zasady i nukleotydy nie ulegają całkowitemu rozkładowi ale w dużym stopniu mogą być wykorzystane ponownie,
Ponowne ich wykorzystanie dotyczy głównie zasad purynowych tj. adeniny i guaniny
Rozkład nukleotydów
Szlaki puryn i pirymidyn są odmienne,
Puryny rozkładają się w organizmie ludzkim do
kwasu moczowego i w tej formie są wydalane,
Pierścień purynowy zostaje nienaruszony,
Pierścień pirymidowy (uracyl, tymina, cytozyna) jest natomiast degradowany do małych fragmentów, które wracają do przemian metabolicznych lub mogą być wydalane na zewnątrz.
Rozkład nukleotydów purynowych
Hydroliza -Pi, fosforoliza, hydroliza, utlenianie
GMP + H2O → guanozyna + Pi
guanozyna + Pi → guanina + rybozo-1-fosforan
guanina + H2O → ksantyna + NH3
ksantyna + O2 + H2O → kwas moczowy
Hydroliza - NH3, fosforoliza, hydroliza, utlenianie
AMP + H2O → IMP* + NH3
IMP + Pi → hipoksantyna + rybozo-1-fosforan
hipoksantyna + H2O → ksantyna
ksantyna + O2 + H2O → kwas moczowy
*IMP - inozynomonofosforan
Wniosek: deaminacja guaniny na etapie zasady,
a adeniny na etapie nukleotydu.
Rozkład nukleotydów pirymidynowych
UMP i CMP, nukleotyd cytozyny i uracylu - wspólny szlak:
deaminacja cytozyny
cytozyna +H2O → uracyl + NH3 uracyl+NADPH+H+→dihydroksyuracyl
dihydroksyuracyl→ N-Karbamoilo-β
-alanina
N-karbamoilo-β-alaniana +H2O→
β-alaninę
Fosforoliza, redukcja, hydroliza - otwarcie pierścienia.
Rozpad tyminy (metylouracyl) ten sam szlak, inny produkt końcowy nie βalanina lecz jej pochodna metylowa.
O = C - H grupa formylowa
│
Hiperurykemia jest najczęściej następstwem zaburzeń procesu wydalania kwasu moczowego w nerkach, co doprowadza to jego nadmiernego stężenia we krwi. Skutkiem jest nagromadzenie kryształów głównie w stawach.
Jest to przyczyną bardzo bolesnych dolegliwości występujących w przebiegu dny moczanowej
Biosynteza nukleotydów pirymidynowych i purynowych
biosynteza poszczególnych nukleotydów cechuje się specyfiką
jednak pewne etapy są wspólne
dotyczy to powstawania estru fosforanowego rybozy
W biosyntezie wszystkich nukleotydów uczestniczy PRPP
PRPP - 5-fosforybozylo-1-pirofosforan
rybozo-5-fosforan+2ATP→PRPP+2ADP
reakcję katalizuje syntetaza PRPP
jest to kluczowy enzym w biosyntezie nukleotydów
Pierścień pirymidynowy
Pochodzenie atomów w pierścieniu.
W jego biosyntezie uczestniczą:
asparaginian, CO2 i NH3
Zbudowany z 3 komponentów:
Atom azotu N1 i atom C4 C5 C5 dostarcza
asparaginian
C2 pochodzi z HCO3-
a 2 atomy azotu N3 z grupy amidowej
glutaminy
Pierścień purynowy
Jedyny większy szkielet stanowi
i tu glicyna, z której pochodzą C4, C5 i N7.
Pozostałe atomy pierścienia są dobudowane pojedynczo
Związkiem wyjściowym w syntezie nukleotydów purynowych i pirymidowych
dla puryn związkiem wyjściowym
jest IMP - inozynomonofosforan
dla pirymidyn związkiem wyjściowym
jest UMP - urydynomonofosforan
Redukcja rybonukleotydów
2'- deoksyryboza, będąca składnikiem budulcowym DNA, nie jest syntetyzowana jako wolny cukier, lecz powstaje w reakcji redukcji rybonukleozydodifosforanowych: ADP, GDT, CDP, UDP, a dTMP powstaje z dUDP
proces redukcji jest złożonym procesem i obejmuje udział wieku białek
Podsumowanie
Zasady azotowe występujące w kwasach nukleinowych oraz ich nukleotydy nie ulegają całkowitemu rozkładowi są raczej wykorzystywane ponownie do syntezy kwasów nukleinowych
Rozkład zasad purynowych prowadzi do kwasu moczowego
Nadmierne wytwarzanie moczanu jest przyczyną dny
Rozkład zasad pirymidynowych kończy się β-alaniną lub jej metylowa pochodną -
β-aminoizomaślanem
synteza nukleotydów purynowy de novo powstaje przez dobudową kolejnych fragmentów do PRPP
w przeciwieństwie do nukleotydów purynowych, których synteza de novo rozpoczyna się od części cukro-fosforanowej, w syntezie nukleotydów pirymidynowych jako pierwszy powstaje pierścień pirymidynowy, który następnie łączy się z PRPP
syntezę deoksyrybonukleotydów katalizuje reduktaza rybonukleotydowa
w syntezie deoksyrybonukleotydu grupa -OH związana z C2 pierścienia rybozy zostaje zastąpiona przez H