Распад нуклеиновых кислот в тканях. Катаболизм пуриновых оснований.

В клетках тканей нуклеиновые кислоты распадаются под влиянием нуклеаз. Различают эндонуклеазы и экзонуклеазы. Эндонуклеазы гидролизуют фосфодиэфирные связи одновременно во многих участках молекулы нуклеиновых кислот. По специфичности действия различают ДНКазы и РНКазы. В результате их действия образуются олигонуклеотиды и лишь небольшое количества мононуклеотидов. Экзонуклеазы отщепляют нуклеотиды с 3^′ или 5' конца, в результате образуются свободные рибонуклеозид или дезоксирибонуклеозид – 3`или 5' фосфаты, например:

Рибо- и дезоксирибонуклеозидфосфаты расщепляются до нуклеозидов и фосфорной кислоты (под действием фосфатаз).

Нуклеозиды могут расщепляться и гидролитическим путем с участием фермента нуклеозидазы:

Аденозин + Н₂О → Аденин + рибоза

Другие мононуклеотиды подвергаются расщеплению таким же образом.

Пентозы окисляются до CO₂ и H₂O; фосфорная кислота используется для фосфорилирования органических соединений или выводится из организма. Азотистые основания превращаются в конечные продукты обмена и выделяются с мочой.

Пурины вначале дезаминируются до гипоксантина и ксантина, затем окисляются до конечных продуктов обмена – мочевой кислоты у человека, обезьян, свиней, птиц и аллантоина - у коров, лошадей, собак и кроликов. Мочевая кислота может образовываться из свободных пуринов – аденина и гуанина, а также из соответствующих нуклеозидов и нуклеотидов. Мочевая кислота в печени окисляется до аллантоина:

 

 

Гуанин под действием фермента гуаназы превращается в ксантин. Мочевая кислота плохо растворяется в воде (1:15000) и при нарушении обмена нуклеиновых кислот, особенно при избыточном поступлении в организм пуринов, мочевая кислота и ее соли откладываются в виде кристаллов в суставах пальцев, хрящах, в коже и мышцах, образуя узелки. Вокруг узелков развивается очень болезненный воспалительный очаг. Это заболевание известно под названием подагра. У многих животных, кроме млекопитающих, аллантоин может подвергаться дальнейшему расщеплению (у некоторых рыб, амфибий, морских беспозвоночных) с образованиекм аллантоиновой кислоты, а из нее – мочевины и глиоксалевой кислоты.

Пурины распадаются с образованием мочевой кислоты

Наиболее активно катаболизм пуринов идет в печени, тонком кишечнике (пищевые пурины) и почках.

Реакции катаболизма пуринов

Реакции распада пуринов можно условно разделить на 5 стадий:

1. Дефосфорилирование АМФ и ГМФ – фермент 5'-нуклеотидаза.

2. Гидролитическое отщепление аминогрупы от С₆ в аденозине – фермент дезаминаза. Образуется инозин.

3. Удаление рибозы от инозина (с образованием гипоксантина) и гуанозина (с образованием гуанина) с ее одновременным фосфорилированием – фермент нуклеозидфосфорилаза.

4. Окисление С₂ пуринового кольца: гипоксантин при этом окисляется до ксантина (фермент ксантиноксидаза), гуанин дезаминируется до ксантина – фермент дезаминаза.

5. Окисление С₈ в ксантине с образованием мочевой кислоты – фермент ксантиноксидаза. Около 20% мочевой кислоты удаляется с желчью через кишечник, где она разрушается микрофлорой до CO₂ и воды. Остальная часть удаляется через почки.