Каждый нуклеотид — это деталька из трёх частей. Из таких деталей клетка складывает ДНК и РНК. Собрать их можно двумя путями: слепить с нуля или переработать старые. Разберём оба.
Возьми любой нуклеотид и разбери на части. Внутри всегда одно и то же: азотистое основание (это «буква»), пентозный сахар (пятиуглеродное колечко) и фосфат. Сахар бывает двух видов: рибоза для РНК и дезоксирибоза для ДНК. Разница между ними в одном атоме на ◆ точнееУ рибозы на 2′-углероде гидроксил (–OH), у дезоксирибозы там просто водород (–H). «Дезокси» и значит «без одного кислорода»..
Аденин и гуанин. Крупные, из двух сросшихся колец. Запомнить: пурины «побольше».
Цитозин, урацил, тимин. Маленькие, одно кольцо. Тимин живёт только в ДНК, урацил — в РНК.
Прежде чем цеплять основания, клетка готовит сахарную «подложку». Рибозо-5-фосфат приходит из пентозофосфатного пути, к нему пришивают лишний фосфат-хвост, и получается PRPP (фосфорибозилпирофосфат). Это как заряженная деталь конструктора: к ней потом легко присоединить основание. PRPP нужен обоим путям — и пуриновому, и пиримидиновому.
У пиримидинов логика такая: сперва целиком лепят кольцо основания, и только готовое кольцо насаживают на сахар PRPP. Азот для кольца берут у глутамина, углерод — из бикарбоната.
Фермент «карбамоилфосфатсинтетаза» встречается дважды и это разные ферменты. В цикле мочевины работает CPS-I (в митохондрии, азот берёт у аммиака, ключ — N-ацетилглутамат). Здесь работает CPS-II (в цитоплазме, азот берёт у глутамина). Их легко перепутать на экзамене.
Осталось получить тимин. Берут дезокси-версию урацила (dUMP) и навешивают метильную группу. Метил приносит тетрагидрофолат (форма витамина B9), а фермент называется тимидилатсинтаза. Так выходит dTMP — тимидин, который живёт только в ДНК.
У пуринов порядок обратный. Кольцо не лепят отдельно — его достраивают по кусочкам прямо поверх PRPP. Кусочки собирают отовсюду: азот от глутамина и аспартата, углерод из бикарбоната и формиата (тоже от фолата), плюс целиком аминокислота глицин. Примерно десять шагов, и получается общий предок IMP (инозинмонофосфат).
От IMP путь раздваивается: одна ветка даёт гуанин, другая — аденин. В адениновой ветке отщепляется фумарат — та же молекула, что крутится в цикле Кребса, ещё одна ниточка между путями.
Всё, что мы собрали, — это рибонуклеотиды (с рибозой, для РНК). Чтобы сделать ДНК-версию, один фермент, рибонуклеотидредуктаза, забирает у сахара тот самый кислород на 2′-углероде. Работает он на уровне дифосфата и годится для всех оснований разом.
Синтез с нуля дорогой: десяток шагов и куча ATP. Когда клетка ломает старые нуклеиновые кислоты, основания остаются целыми, и глупо их выбрасывать. Путь спасения ловит готовое основание и снова цепляет к PRPP. За пурины отвечает фермент HGPRT (спасает гуанин и гипоксантин), за аденин — APRT.
Особенно это важно там, где строить с нуля тяжело — например в мозге. Если спасение ломается, основания уходят в распад и превращаются в мочевую кислоту, а её избыток даёт подагру.
Прочитай вопрос и подумай сам. Потом открывай по шагу, будто рядом преподаватель и спрашивает «а почему?».
Мальчик, задержка развития. С раннего детства высокая мочевая кислота и приступы, похожие на подагру. Тревожный признак: ребёнок кусает себе губы и пальцы, наносит себе повреждения.
Карточки подстраиваются под тебя: «легко» отодвигает повтор дальше, «снова» возвращает скоро. Прогресс хранится в браузере.