БИОХИМИЯ - Л. Страйер - 1984

ТОМ 2

ЧАСТЬ III. БИОСИНТЕЗ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ МАКРОМОЛЕКУЛ

ГЛАВА 22. БИОСИНТЕЗ НУКЛЕОТИДОВ

Данная глава посвящена биосинтезу нуклеотидов. Эти соединения участвуют почти во всех биохимических процессах.

1. Они являются активированными предшественниками ДНК и РНК.

2. Производные нуклеотидов - активированные промежуточные продукты многих биосинтетических реакций. Например, UDP-глюкоза и CDP-диацилглицеролы - предшественники гликогена и фосфоацил- глицеролов (фосфоглицеридов) соответственно.

3. Адениннуклеотид АТР - универсальная энергетическая валюта в биологических системах.

4. Адениннуклеотиды - компоненты трех основных коферментов: NAD⁺, FAD и СоА.

5. Нуклеотиды являются регуляторами метаболизма. Циклический АМР-универсальный посредник действия многих гормонов, встречающийся повсеместно. Ковалентные модификации, производимые молекулами АТР, изменяют активность некоторых ферментов; в качестве примера можно назвать фосфорилирование гликоген-синтезы и аденилирование глутамин- синтетазы.

22.1. Номенклатура оснований, нуклеозидов и нуклеотидов

Нуклеотид состоит из азотистого основания, остатка сахара и одной или нескольких фосфатных групп. Азотистое основание-производное пурина или пиримидина. Два основных пурина -аденин и гуанин, а три основных пиримидина -цитозин, урацил и тимин (рис. 22.1).

Рис. 22.1. Строение основных пуринов и пиримидинов

Нуклеозид состоит из пуринового или пиримидинового основания, соединенного с пентозой. Пентоза-это D-рибоза или β-D- дезокси-2-рибоза. В нуклеозиде гликозидный атом углерода пентозы С-1 связан с N-1 пиримидинового или N-9 пуринового основания. Во всех нуклеозидах, встречающихся в живых клетках, эта N-гликозидная связь находится в β-конфигурации.

Пентоза в рибонуклеозидах-рибоза, а в дезоксинуклеозидах-дезоксирибоза. Основные рибонуклеозиды - аденозин, гуанозин, уридин и цитидин. Основные дезокси- рибонуклеозиды - дезоксиаденозин, дезокси- гуанозин, дезокситимидин и дезоксицитидин. Обратите внимание, что в дезоксисоедине- ниях вместо урацила присутствует его метилированный аналог тимин.

Нуклеотид -фосфорный эфир нуклеозида. В нуклеотиде хотя бы одна гидроксильная группа пентозы этерифицирована. Чаще всего этерифицирована гидроксильная группа при С-5 пентозы. Такое соединение называется нуклеозид-5'-фосфатом, или 5'-нуклеотидом. Цифрами со штрихом отмечаются атомы пентозы, цифрами без штриха-атомы пуринового или пиримидинового кольца. Тип пентозы обозначается приставкой в названии (5’-рибонуклеотид или 5’- дезоксирибо нуклеотид).

Рис. 22.2. Строение основных рибонуклеозидов

Рис. 22.3. Строение основных дезоксирибонуклеозидов

Нуклеотид, образующийся при этерификации 5'-гидроксильной группы аденозина-это аденозин-5’-фосфат, который часто называют адепилатом. Иногда используют термин «адениловая кислота», но лучше называть это соединение аденилатом, так как при физиологических значениях pH фосфатная группа ионизирована. Стандартное сокращенное наименование этого соединения - АМР (для аденозинмонофосфата). Обычные названия других основных 5'-рибонуклеотидов - гуанилат (GMР), уридилат (UMP) и цитидилат (СМР). Основные 5'-дезоксирибонуклео гиды называются дезоксиа- денилат (dAMP), дезоксигуанилат (dGMP), дезокситимидилат (dTMP) и дезоксицитиди- лат (dCMP). Первая буква d в этих сокращениях означает, что они относятся к 2'-дезоксирибонуклеотидам.

В нуклеозид-5’-дифосфате к 5'-гидроксилу пентозы присоединена эфирной связью дифосфатная группа, а в нуклеозид-5’-трифосфате к этому гидроксилу присоединена трифосфатная группа. Таким образом, ряд адениновых рибонуклеотидов составляют следующие соединения; аденозин-5’--монофосфат (АМР), аденозин-5'-дифосфат (ADP) и аденозин-5'-трифосфат (АТР). Соответствующие дезоксирибонуклеотиды - дезоксиаденозии-5'-монофосфат (dAMP), дезоксиаденозин-5'-дифосфат (dADP) и дезоксиа- денозин-5'-трифосфат (dАТР). Номенклатура оснований, нуклеозидов и нуклеотидов суммирована в табл. 22.1.

Таблица 22.1. Номенклатура азотистых оснований, нуклеозидов и нуклеотидов

22.2. Пуриновое кольцо синтезируется из аминокислот, производных тетрагидрофолята и СO₂

Пуриновое кольцо пуриновых нуклеотидов собирается из различных предшественников (рис. 22.4). Глицин дает атомы С-4, С-5 и N-7. Атом N-1 происходит из аспартата. Еще два атома азота, N-3 и N-9, происходят из амидогруппы боковой цепи глутамина. Активированные производные тетрагидрофолята поставляют С-2 и С-8, тогда как СO₂ служат источником С-6.

Рис. 22.4. Происхождение атомов пуринового кольца