Download - Przemiana nukleotydów
Przemiana nukleotydów
Nukleotyd
• Nukleotyd = zasada organiczna + cukier pięciowęglowy + reszta kw. ortofosforowego
• Zasada purynowa lub pirymidynowa
• Purynowa: adenina, guanina (hipoksantyna, ksantyna)
• Pirymidynowa: cytozyna, uracyl, tymina
Nukleotyd a nukleozyd• Nukleozyd = zasada + cukier (ryboza/deoksyryboza)
• wiązanie N-β-glikozydowe
• adenozyna, guanozyna (inozyna, ksantozyna), cytydyna, urydyna, tymidyna
• Nukleotyd = zasada + cukier + reszta fosforanowa
• reszta fosforanowa przy węglu 3’ lub 5’ cukru
• synteza = tylko 5’ (adenozyno-5’-monofosforan)
• rozpad kw. nukleinowych = 3’ i 5’ (deoksycytydyno-3’-monofosforan)
Nukleotydy wielofosforanowe
• Dominują wśród wolnych nukleotydów
• Difosforanowe lub Trifosforanowe
• 2 lub 3 grupy fosforanowe
• wiązania pirofosforanowe
• ADP, ATP, GDP, GTP, …
Znaczenie biologiczne
• Nukleotydy monofosforanowe:
• składniki kw. nukleinowych
• Nukleotydy di/trifosforanowe:
• nośniki energii do celów metabolicznych
Rozpad nukleotydów
• Mononukleotyd —> nukleozyd + fosforan org.
• droga hydrolityczna
• 3’-nukleotydazy + 5’-nukleotydazy
Rozpad nukleozydów• Droga hydrolityczna:
• Nukleozyd —> zasada + ryboza (deoksyryboza)
• nukleozydaza
• Droga fosforolityczna:
• Nukleozyd —> zasada + rybozo-1-fosforan
• fosforydaza nukleozydowa
Deaminacja zasad• Czasem poprzedza rozpad nukleotydu lub nukleozydu
• Adenina w mięśniach:
• AMP —> amoniak + IMP (deaminaza AMP)
• IMP —> hipoksantyna + ryboza + fosforan
• Adenina w innych tkankach:
• AMP —> adenozyna + fosforan
• Adenozyna —> amoniak + inozyna (deaminaza adenozyny)
• Inozyna rozpada się jak nukleozyd (do hipoksantyny)
Puryny
Rozpad zasad purynowych• Hipoksantyna:
• utlenia się —> ksantyna —> kw. moczowy
• Oksydaza ksantynowa
• Guanina:
• deaminacja —> ksantyna —> kw. moczowy
• deaminaza guaninowa + oksydaza ksantynowa
Synteza nukleotydów• Specyficzna, ale posiada wspólny początek
Etap I
Etap II
Synteza n. purynowych• Polega na dobudowywaniu elementów do
powstałego wcześniej rybozo-5-fosforanu
• Substraty: glutamina, glicyna, asparaginian, formylo-THF, CO2
• 2 etapy:
• powstawanie 5-fosforybozyloaminy
• dołączanie grup i utworzenie 5’-IMP
Cykl n. purynowych• ATP —> ADP + P (mięśnie)
• 2 ADP —> ATP + AMP (kinaza adenylanowa)
Pirymidyny
Rozpad zasad pirymidynowych
Rozpad zasad pirymidynowych
• W przeciwieństwie do produktów rozkładu puryn, metabolity powstałe z pirymidyn są rozpuszczalne w wodzie.
• Katabolizm pirymidyn dostarcza:
• Dwutlenku węgla
• Amoniaku
• Β-alaniny
• Β-aminoizomaślanu.
Synteza n. pirymidynowych• Reakcja przekształcenia glutaminy do fosforanu
karbamoilu (CAP).
• Katalizatorem jest cytoplazmatyczna syntaza karbamoilofosforanowa II.
• Cykl zawiera 12 reakcji które prowadzą do wytworzenia cytozynotrifosforanu (CTP) oraz tyminomonofosforanu (TMP).
• Enzymy w syntezie nukleotydów pirymidynowych są wielofunkcyjnymi białkami.
Synteza n. pirymidynowych
Synteza n. pirymidynowych• Regulacja allosteryczna:
• Syntaza karbamoilofosforanowa II
• jest hamowana przez UTP i puryny
• aktywowana przez przez PRPP
• Transkarbamoilaza asparaginianowa
• hamowana jest przez CTP
• aktywowana natomiast przez ATP
Synteza n. wielofosforanowych
• Fosforylacja nukleotydów monofosforanowych
• UMP + ATP —> UDP + ADP
• UDP + ATP —> UTP + ADP
• kinaza nukleozydomonofosforanowa
• kinaza nukleozydodifosforanowa
Synteza deoksyrybonukleotydów
• Powstają z rybonukleotydów
• Deoksyryboza powstaje przez redukcję rybozy
• Zachodzi na etapie nukleotydu difosforanowego
• reduktaza rybonukleotydowa
• Reduktorem jest NADPH + H
Zaburzenia przemiany nukleotydów
• Skaza/Dna moczanowa
• wywoływana przez genetyczne defekty syntazy PRPP
• nadprodukcja i nadmierne wydalanie katabolitów puryn.
• Jeśli poziom moczanu w surowicy przekroczy limit rozpuszczalności w tkankach lub stawach dochodzi do krystalizacji moczanu sodu i dnawego zapalenia stawów.
• Najczęstszą przyczyną skazy są jednak rozmaite zaburzenia w usuwaniu kwasu moczowego przez nerki.
Zaburzenia przemiany nukleotydów
• Hiperurykemia – stan zwiększonego stężenia kwasu moczowego w surowicy. Występuje w wielu jednostkach chorobowych:
• Zespół Lescha-Nyhana – hiperurykemia z kamicą moczanową wywoływany brakiem aktywności fosforybozylotransferazy hipoksantynowoguaninowej (reakcje rezerwowe puryn).
• Choroba von Gierkego – choroba polega na niedoborze glukozo-6-fosfatazy jednak wtórnie występują hiperurykemia i nadmierne wytwarzanie puryn wynikacjące ze wzmożonej regeneracji rybozo-5-fosforanu.
Zaburzenia przemiany nukleotydów
• Hipourykemia – zmniejszone stężenie kwasu moczowego w surowicy. Towarzyszy niedoborowi oksydazy ksantynowej (ostatniego enzymu syntezy kwasu moczowego). Wydalana jest także większa ilosc ksantyny.
• Deficyt deaminazy adenozynowej – schorzeniu towarzyszy ciężki deficyt immunologiczny w którym limfocyty T i B które są nieliczne i niefunkcjonalne.
Zaburzenia przemiany nukleotydów
• Ortoacyduria – towarzyszy zespołowi Reye’a jako zjawisko wtórne. Jest to niedobór enzymów które udział w biozyntezie nukleotydów pirymidynowych. Wyróżniamy dwa typy tej choroby:
• Ortoacyduria typu I – deficyt fosforybozylotransferazy orotanowej i dekarboksylazy orotydylanowej.
• Ortoacyduria typu II – jest to deficyt tylko dekarboksylazy orotydynalowej.