文档介绍:9核酸的降解与核甘酸代谢
。目前已发现了数白种可用于DNAW究的限制酶、连接酶和修饰酶等多种酶,总称为分子生物学技术的“
核苜酸经核苜酸酶(nucleotidase)催化,水解为核苜及无机磷酸。非特异性的核苜酸酶,能作用于一切核苜酸。某些特异性强的核苜酸酶只能水解3'-核苜酸或5'-核苜酸,分别称为3'-核苜酸酶或5'-核苜酸酶。
核苜经核苜酶(nucleosidase)作用分解为喋吟碱或口密噬碱和戊糖。分解核苜的酶有两类。核苜磷酸化酶(nucleosidephosphorylase)广泛存在于生命机体中,催化反应可逆;而核苜水解酶(nucleosidehydrolase)主要存在于植物、微生物体内,只作用于核糖核苜,催化反应不可逆。
戊糖和戊糖-1-磷酸可进入糖代谢分解或重新利用,喋吟和嚅噬也可以继续分解。
核苜酸核昔酸酶-核苜+Pi
5-核苜酸5-核昔酸酶'核苜+Pi
3-核苜酸3-+Pi
核苜+Pi,核昔磷酸化酶卜1-磷酸戊糖+喋吟(嚅噬)
核苜+h2O核昔水解酶・核糖+喋吟(嚅噬)
腺喋吟、鸟喋吟均经脱氨氧化转变为黄喋吟再进行降解,不同种类的生物分解喋吟碱的酶系不一样。人类、灵长类、鸟类、爬虫类以及大多数昆虫中喋吟的最终产物为尿酸;除了人类、灵长类以外的哺乳动物、腹足类则为尿囊
素;某些硬骨鱼中则尿囊素再继续分解为尿囊酸;大多数鱼类、两栖类中尿囊酸再分解为尿素和乙醛酸;海洋无脊椎动物星虫类、甲壳类则将尿素分解为氨和二氧化碳。从以上所述可以看出,生物进化程度愈高,则分解喋吟的能力愈差。高等生物具有完善的排泄系统,可以直接将代谢废物排出体外(图11-1)。
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图11-1喋吟的分解代谢
在植物体中也发现了与喋吟降解有关的酶。如黄喋吟氧化酶、尿酸酶、尿囊素酶、尿囊酸酶,还发现了喋吟的中间产物如尿囊酸等。而且降解主要在储藏或衰老组织中进行。降解物主要以尿囊酸的形式运输到幼嫩组织或根部贮存起来。
与喋吟分解类似,嚅嚏分解时有氨基的首先水解脱氨基。胞嚅嚏首先水解脱氨基,转化为尿嚅嚏,尿嚅嚏和胸腺嚅嚏经还原打破环内双键后,水解开环成链状化合物,再水解成CO2NH36-丙氨酸、3-氨基异丁酸,后者脱氨基后进入有机酸代谢或直接排出体外
(图11-2)。不同种类的生物对嚅嚏的分解过程不一样,在某些生物体内,脱氨基作用也可在核昔酸、核昔或碱基水平上进行。
图11-
核昔酸是核酸合成的原料,所有的生物通常都能合成各种核昔酸。常见的合成途径有两条:一条是利用氨基酸、磷酸戊糖等简单的化合物合成核昔酸,称为从头合成(denovesynthesis);另一条是利用核酸降解或进食等从外界补充的含氮碱基或核昔合成新的核昔酸,称为救补途径(salvagepathway)。
20世纪50年代后期,利用同位素标记,以鸽肝为材料阐明喋吟核昔酸的生物合成途径,后来在其他动、植物和微生物中也相继找到了类似的酶和合成中间产物,因此,一般认为在所有生物中合成喋吟的过程基本相同。
最先合成的是次黄喋吟核昔酸(IMP),再由IMP生成AMP^GMP
喋吟环上第一位的N来自天冬氨酸的氨基氮,第3位和第9位的N来自谷氨酰胺的酰胺氮,第2位和第8位的C来自甲酸盐,第6位的C来自二氧化碳,第4位、第5位的碳和第7位的氮来自甘氨酸(图11-3)。
甘氨酸
CO2
甲酰基(一碳单仞
天冬氨—甲酰基—(—■碳单位)
图11-3喋吟环的元素来源
IMP的生物合成次黄喋吟核昔酸合成过程比较复杂,从5-磷酸核糖开始到IMP生成为止,共11个反应步骤,合成要点如下:
喋吟核苜酸的合成并不是先形成游离的喋吟,然后生成核苜酸,而是直接形成次黄喋吟核苜酸。
5-磷酸核糖-1-焦磷酸(5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate,PRPP)是核苜酸中核糖磷酸部分的供体。
喋吟的各个原子是在PRPFP勺C-1位置上逐渐加上去的。其关键步骤是从PRPFffi谷氨酰胺形成5-磷酸核糖胺。在这个反应里,C-1从a-构型转变为6-构型。由此形成的C—N糖苜键具天然核苜酸所