核酸分解代谢

生物学术语

在生物体内，核酸经过一系列酶的作用，最终降解成CO2、水、氨、磷酸等小分子的过程称为核酸的分解代谢，也叫降解代谢。

定义

核酸是由许多核苷酸以3′, 5′-磷酸二酯键连接而成的大分子。核酸降解的第一步是由多种降解核酸的酶协同作用，水解连接核苷酸之间的磷酸二酯键，形成分子量较小的寡核苷酸和单核苷酸。生物体内降解核酸的酶很多，其作用专一性各不相同。作用于核酸磷酸二酯键的酶称为核酸酶(nuclease)。水解核糖核酸的酶称为核糖核酸酶(RNase)：水解脱氧核糖核酸的酶称为脱氧核糖核酸酶(DNase)。

核酸内切酶

能催化核酸分子内部磷酸二酯键水解的酶称为核酸内切酶。核酸内切酶的专一性也不同，

有的只作用于DNA，有的只作用于RNA，有的可同时作用于DNA 和RNA。有的核酸内切酶只对碱基是专一的，如牛胰核酸酶只水解嘧啶核苷酸的磷酸二酯键(图2)，生成嘧啶核苷-3′-磷酸或末端为嘧啶核苷-3′-磷酸的寡核苷酸(图10-1)。有些核酸内切酶要求专一的碱基顺序，如限制性内切酶。

核酸的降解

一、核苷酸的降解

在生物体内，核苷酸在核苷酸酶(nucleosidase)的催化下，水解生成核苷和磷酸。

核苷经核苷酶(nucleosidase)作用分解为含氮碱和戊糖。分解核苷的酶有两类：一类是核苷水解酶(nucleoside hydrolase)，另一类是核苷磷酸化酶(nucleoside phosphorylase)。前者使核苷生成含氮碱和戊糖；后者使核苷生成含氮碱和戊糖的磷酸酯。

核苷酶主要存在于植物和微生物体内，只作用于核糖核苷，对脱氧核糖核苷无作用，反应是不可逆的。

核苷磷酸化酶存在比较广泛，其所催化的反应是可逆的。不同来源的酶对底物要求不一，有的能作用于核苷和脱氧核苷，有的则对戊糖要求严格。这类酶还有嘌呤核苷磷酸解酶与嘧啶核苷磷酸解酶之分。

核苷的降解产物嘌呤碱和嘧啶碱还可进一步分解。

二、嘌呤的降解

在生物体内嘌呤可进一步分解。嘌呤碱的降解代谢过程如图3

不同生物分解嘌呤碱的最终产物不同。人类和其他灵长类动物的嘌呤代谢一般止于尿酸，灵长类以外的哺乳动物可生成尿囊素，大多数鱼类则生成尿素，一些海洋无脊椎动物可生成氨；微生物能将嘌呤分解成氨、CO¬2及一些有机酸，如甲酸、乙酸、乳酸等；植物的嘌呤代谢与动物相植物组织中存在着与嘌呤代谢有关的酶及其代谢产物，如尿囊素和尿囊酸等。嘌呤的分解主要是在衰老的叶子及贮藏性的胚乳组织内。在胚和幼苗中不发生嘌呤的分解。当叶子进入衰老期，核酸就发生分解，生成的嘌呤碱也进一步分解成尿囊酸，从叶子中运出并贮藏起来，供翌年生长之用。植物与动物不同，植物有保存并再度利用同化氮的能力。

三、嘧啶的降解

嘧啶的降解也是先脱氨基。由尿嘧啶分解生成的 -丙氨酸可用于合成辅酶A，也可经转氨反应生成甲酰乙酸，再转化成乙酸进入三羧酸循环或转化为脂肪酸。

嘧啶分解过程如图4

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