متابولیسم نوکلئیک اسیدها

در متابولیسم نوکلئیکاسیدها، متابولیسم بازهای آلی را بررسی خواهیم کرد، که

بخشیاز ساختمان نوکلئیکاسیدها هستند. منشاء بازهای آلی:

1 ) نوکلئوپروتئینها منبع اصلی بازهای آلی هستند، که از طریق مواد غذایی وارد

دستگاه گوارش میشوند.  توسط آنزیمهای گوارشی معده به پروتئین و

نوکلئیکاسید تبدیل میشوند.  نوکلیئکاسید در روده باریک توسط آنزیمهای

اندونوکلئاز ) RNase/DNase ( به نوکلئوتید تبدیل میشود.  یک فسفات از

نوکلئوتیدها به وسیله نوکلئتیداز جدا شده و به نوکلئوزیدها تبدیل میشوند. 

نوکلئوزیدها به وسیله نوکلئوزیداز به قند و باز آلی تبدیل میشوند.

نکته: نوکلئوپروتئین تحت تاثیر آنزیمهای دستگاه گوارش به باز آلی تبدیل میشود و در نهایت باز آلی وارد سلول لومن و گردش خون میشود.

2 ) بخشیاز بازهای آلی پلاسما از تجزیهی سلولهای هستهدار بدن منشاء میگیرد )مرگ طبیعی سلول یا در اثر دارو و آسیب( برای مثال در

شیمیدرمانی، تخریب سلولهای سرطانی صورت میگیرد و بازهای آلی آزاد میشوند.

بازهای آلی به دو دستهی پورینها و پریمیدینها تقسیم میشوند، که اعمال مختلفی را برعهده دارند، مانند:

1 ) پیشساز نوکلئیکاسیدها هستند.

2 ) در فرایند تولید و مصرف انرژی دخیل هستند ) ATP .)

3 ) در ساختار کوفاکتورها و کوآنزیمها حضور دارند؛ مثل FAD ، +NAD و کوآنزیم A

4 ) ترکیبات حدواسط فعال شده را به وجود میآورند؛ مثل UDP-glucose )در متابولیسم گلیکوژن( و CDP-diacylglycerol )در سنتز

گلیسرول(.

5 ) به عنوان پیامبر ثانویه در بدن فعالیت میکنند، مثل cAMP و cGMP .

سنتز نوکلئوتید:

دو راه برای سنتز نوکلئوتید وجود دارد:

1 ) De novo synthesis )از ابتدا اتمها کنار یکدیگر قرار میگیرند تا بازهای آلی و نوکلئتید ساخته شود(. بهطورعمده در سیتوزول کبد رخ

میدهد؛ ولی در تیموس و روده باریک نیز انجام میشود. در سنتز یک نوکلئوزید، یک قند و یک باز آلی احتیاج است که این باز آلی خود از

اتمهایی با منشا متفاوت تشکیل شده است.

)به آن مسیر صرفهجویی نیز گفته میشود و به باز آلی یا نوکلئوزیدهای آزاد به دست آمده از تخریب سلولی،

ریبوز اضافه میکند و نوکلئوتید ساخته میشود(.

De novo synthesis پورینها:

1 ) در این راه ابتدا یک مولکول قند ریبوز- 5 -

فسفات ) R-5-p ( برداشته میشود و سپس اتمها

یکی یکی اضافه میشوند.

2 ) برای این که قند وارد این مسیر شود نیاز است، به

فرم فعال خود یعنی 5 -فسفوریبوزیل پیرو

فسفات ) PRPP ( در بیاید.

3 ) ابتدا IMP )اینوزین- 5 -مونوفسفات( تولید میشود و از آن، AMP و GMP ساخته میشود.

آدنین و گوانین جزء این دسته هستند. ساختاری دو حلقهای، دارای 9 اتم که شمارهگذاری از نیتروژن حلقه بزرگتر آغاز شده و به صورت

پادساعتگرد حرکت میکنیم و در حلقه دوم به صورت ساعتگرد ادامه میدهیم. هرکدام از اتمهای این باز از یک ساختار قبلی منشاء گرفتهاند، که

در شکل روبهرو مشخص است. این مولکولها شامل موارد زیر هستند: آسپارتات، کربندیاکسید، گلایسین، 10 -فرمیل تترا هیدروفولات و

گلوتامین.

نکته: نیتروژن شماره 9 با پیوند N -گلیکوزیدی به ریبوز متصل میشود و نوکلئوزید حاصل میشود.

پس بهطورکلی:

1 ) گلوکز با مسیر پنتوزفسفات، ریبوز- 5 -فسفات تولید میکند، که با فعال شدنش به عنوان پذیرنده سایر اتمها عمل میکند. آنزیمی که منجر به

فعال شدن ریبوز- 5 -فسفات میشود، آنزیم "ریبوز فسفات پیروفسفوکیناز" است که با مصرف ATP و تولید ADP ، یک گروه پیروفسفات

به قند اضافه میکند.  فسفوریبوزیل پیروفسفات) PRPP )

نکته: گروه فسفاتِ ریبوز- 5 -فسفات روی کربن شماره 5 قرار دارد و پیروفسفات به کربن شماره 1 اضافه میشود.

2 ) یک مولکول گلوتامین وارد واکنش میشود و به

صورت گلوتامات خارج میشود. گروه آمین

توسط آنزیم "آمیدوفسفوریبوزیل-

ترنسفراز" منتقل میشود و جایگزین گروه

پیروفسفات میشود و تولید فسفوریبوزیل-

آمین میکند.

3 ) طی چند مرحله واکنش بعدی، سایر اتمها اضافه

میشوند )همانطور که در بالا منشا آنها ذکر

شد( و IMP به عنوان اولین نوکئوتید سنتز

میشود. IMP میتواند AMP و GMP تبدیل

شود.

نکته: تفاوت اینوزین با آدنوزین در استخلاف

2NH روی کربن ۶ در آدنوزین است، که در

اینوزین گروه کربونیل جایگزین آن شده است.

نکته: تفاوت اینوزین با گوانوزین در استخلاف 2NH روی کربن شماره 2 گوانوزین است.

در بدن برای تولید DNA از اول از دئوکسیریبوز استفاده نمیکنیم و بعد از ساختهشدن AMP و GMP این تبدیل انجام میشود. AMP و

GMP با گرفتن یک فسفات به ADP و GDP تبدیل میشوند )همینطور

برای CMP (، که به آنها NDP )نوکلئوتیددیفسفات( گفته میشود. از

طرفی قند مورد استفاده در ساخت RNA و DNA ، قند ریبوز است. 

برای ساخت DNA ، قند موجود در NDP به وسیلهی کملپکس آنزیم

"ریبونوکلئوتید ردوکتاز" )احیاکننده( به دئوکسینوکلئوتیددیفسفات

( dNDP ( تبدیل میشود. سپس با عمل کینازها، یک فسفات اضافه شده و

به فرم تری فسفات تبدیل میشوند.

در کمپلکس آنزیمی گفتهشده در بالا، کوآنزیم آنزیم ریبونوکلئوتیدردوکتاز، "تیوردوکسین" نام دارد، که در ساختارش دو گروه SH برای انجام

واکنش احیا، وجود دارد و پس از انجام واکنش به فرم اکسیدشده تبدیل میشود. برای این که چرخهی تبدیل NDP ها به فرم دئوکسی متوقف

3

نشود، فرم اکسید شدهی تیوردوکسین باید مجددا احیا شود، که این واکنش با مصرف NADPH+H به وسیلهی آنزیم "تیوردوکسینردوکتاز"

صورت میگیرد. پس NADPH کوآنزیم آنزیم تیوردوکسین ردوکتاز است )شکل صفحهی قبل به دقت دیده شود(.

نکته: دستهایاز مواد مورد استفاده در PCR ، dNTP )دئوکسی نوکلئوتید تری فسفات(ها هستند.