4-мавзу нуклеин кислоталар ҳужайра ҳаётида алоҳида аҳамиятга молик бўлган компонентдир

Пиримидиннуклеозид фосфорилазалари ҳам маълум. Нуклеозидфосфорилазаларнинг таъсири қайтардир. Масалан, нуклеозид инозин, гипоксантин ва
рибозофосфатдан мана шу фермент таъсирида осонлик билан синтезланади.
Нуклеотидлар парчаланишидан ҳосил бўлган углевод рибоза ҳамда дезоксирибоза
С0₂ ва Н₂0 гача оксидланади, фосфат кислота эса сийдик билан организмдан
чиқарилади ёки бошқа алмашинув реакциялари учун сарф бўлади.
Пурин ва пиримидин асослари деградация босқичларининг бирида таркибидаги аминогруппани гидролитик йўл билан йўқотиб, тегишли оксипурин ва
оксипиримидин ёки уларнинг ҳосил аларига айланади. Нуклеотиддезаминаза номли ферментлар таъсирида ўтадиган бу реакция эркин азот асослари,
нуклеозидлар ёки нуклеотидларга тааллуқли бўлиши мумкин. Бинобарин, турли
тўқималарда аденаза, гуаназа, цитозиндезаминаза, 5 аденилатдезаминаза ва
АДФ дезаминазалар маълум. Юксак ҳайвонларнинг аксари тўқималарида учрайдиган аденозиндезаминаза мана шу ферментлар жумласидандир. Бу фермент
аденозиннинг аминогруппани гидролитик йўл билан ажратиб, инозин (гипоксантозин)га айлантиради:

Кўндаланг-тарғил мускуллардаги бошқа бнр дезаминаза аденилат кислотани дезаминлаб, инозинат кислота ҳосил килади:

Аденин тубан ҳайвон организмларида топилган аденаза номли фермент
таъсирида дезаминланиб, гипоксантин , гуанин эса гуаназа томонидан
парчаланиб, ксантин ҳосил қилади:


Гипоксантин ҳам кейинги оксидланишда ксантинга айланади. Реакцияни
катализловчи фермент — ксантиноксидаза деярли барча сутэмизувчи
ҳайвонларнинг жигари, талоғи, буйраги ва ингичка ичагида топилган. Бу фермент
сут таркибида ҳам бор. Тоза ҳолда олинган фермент флавопротеин бўлиб,
оқсилдан ташқари, таркибида флавинадениндинуклеотид (ФАД), Ғе ва Мо ҳам
тутади. Ксантиноксидаза ҳам оксидаза ҳамда дегидрогеназа типидаги икки хил
фаолликка эга. У биринчи хил фаоллигида қайтарилган ФАДН ферментни
оксидлаш учун молекулада кислородни, иккинчи хилда эса бошка электрон
акцепторлар, масалан, феррицитохром ни истеъмол қилиши мумкин.
Фермент гипоксантинни оксидлаб, ксантинга айлантиради. Ўз навбатида ксантин
шу фермент таъсирида оксидланиб, приматларда пурин асослари алмашинувининг
охирги маҳсулоти сийдик кислота уратга айланади:

Урат кислота азот алмашинуви охирги маҳсулотларининг табиатидан қатъи
назар, барча ҳайвонларда пурин асосларидан ҳосил бўлиши мумкин бўлса ҳам
фақат одамларда, бошқа приматларда урикотелик рептилияларда ва ҳашаротлардагина пурин алмашинувининг охирги маҳсулотидир. Бошқа сутэмизувчи
ҳайвонларда унинг асосий қисми уриказа ферменти таъсирида аллантоинга
ўтади. Урикотелик бўлмаган бошқа организмларнинг кўпчилиги аллантоинни яна
ҳам парчалаб, аллантоинат кислотага ва ундан сўнг сийдикчилдан аммиаккача
парчалайди. Аммо бундай ўзгаришлар учун лозим бўлган ферментлар йиғиндиси
ҳамда организмларда ҳам мавжуд эмас. Қуйидаги схемада урат кислотанинг
деградация босқичлари, бу реакцияларнинг ферментлари ва уларнинг тарқалиши
ҳақида баъзи маълумотлар келтирилган:

Итларда пурин алмашйнувининг охирги маҳсулоти деярли тўла аллантоин
шаклида чиқарилади. Аммо бу умумий қонуниятдан қизиқ бир четланиш бор:
долмация итлари ҳам урат кислота, ҳам аллантоин ажратади. Бу ҳодиса долмация
итларида уриказа ферментининг йўқлигидан эмас, балки уларнинг буйраклари
гломерула фильтратидан урат кислотани қайта сўриш қобилиятига эга бўлмаганидан келиб чиқар экан. Одамларда урат кислотанинг қисман алмашиниши кутилса
ҳам бундай реакция механизми маълум эмас.
Пиримидин асосларининг алмашинув йўллари ҳали кўп жиҳатдан қоронғидир.
Юқорида айтилганидек, ҳайвон тўқималарида топилган цитидиндезаминаза ва
цитозиндезаминаза цитидинни дезаминлаб, уридинга айлантиради. Пиримидин
асосларининг азоти охирида сийдикчил азотига айланади. Демак, пиримидин
ҳалқаси узилиб, очиқзанжирли бирикма беради, натижада тиминдан р- аминоизомой кислота, урацилдан _{ }- аланин ҳосил бўлади. Бундай деградация йўли тўқима
кесикларида нишонланган тимин ва урацил билан инкубация қилиш орқали
аниқланган:

β- аминоизомой кислота сийдик билан ажратилади, р- аланин эса организмда
бошқа ўзгаришларга учраши мумкин. Нуклеин кислоталар деградациясини
мононуклеотидлардан бошлаб схема тарзида қуйидагича тасвирлаш мумкин:
Нуклеотид- нуклеозид- aзот асоси
Аденилат кислота->-аденозин-^аденин
Инозинат кислота—►инозин—гипоксантин
Ксантозинат кислота—ксантозин—ксантин—Урат кислота
Гуанилат кислота->-гуанозии-^гуанин-^аллантоин
Нуклеотидлар биосинтези. Нуклеотидлар синтези учун лозим бўлган углевод
рибоза ва дезоксирибоза, пурин ва пиримидин асосларининг фақат бир қисмигина
ташқаридан қабул қилинган нуклеин кислота компонентларидан келиб чиқади.
Уларнинг асосий қисми организмда янгидан синтезланиши керак.
Пентозалар бносннтези. Пентозалар организмда икки йўл билан: бири
глюкозанинг гексозомонофосфат орқали алтернатив парчаланиши, иккинчиси 3 ва
2 углеродли компонентларнинг конденсацияси йўли билан синтезланиши мумкин.
Глюкозанинг гексозомонофосфат тармоғи бўйича оксидланишида ҳосил бўлган
рибозо-5-фосфат қуйидаги йўл билан нуклеин кислота таркибига киради:
Рибоза-5-фосфат -►рибозо-1-фосфат -►рибоза
нуклеозид-►рибонуклеин кислота
3 ва 2-углеродли компонентларнинг конденсациясидан дезоксирибоза келиб
чиқиши мумкин. Дезоксирибозофосфат альдолаза ферменти катализлайдиган бу
конденсация реакциясининг субстрати глицератальдегид ҳисобланади. Ҳайвон
тўқималари ва микроорганизмдан олинган бу фермент шу икки бирикмадан
дезоксирибоза синтезини таъмин этса ҳам ацетальдегид унинг аниқ субстрати
эканлиги тасдиқланмаган;

Табиатда ацетальдегид қандайдир бирикмага уланган бўлиши эҳтимол.
Дезоксирибоза ҳосил бўлгач, у юқорида келтирилган йўл билан дезоксирибонуклеозид ва ДНК молекуласига киради.
ПУРИНЛАР БИОСИНТЕЗИ

Ҳайвонлар организмида пурин ҳалқаси ва унинг ҳосилалари синтезланиши
мумкинлиги кўпдан бери маълум бўлса ҳам нишонланган атомлар усули
қўлланилмагунча, унйнг манбалари ва механизмини аниқлаш мумкин эмас эди.
Шонхаймер N15 билан нишонланган бирикмалардан фойдаланиб, аргинин ҳам,
сийдикчил ҳам, урацил ёки тимин азоти ҳам пурин ҳалқасига кирмаслигини
аниқлади. Қушлар ва одамларда пурин алмашинувининг охирги маҳсулоти сийдик
кислота, бошқа сутэмизувчи ҳайвонларда эса аллантоиндир. Бинобарин, пурин
ҳалқаси системасининг келиб чиқишини аниқлаш учун қушлар (каптарлар) ва
ҳайвонларга урат кислота ёки аллантоинга ўтиши мумкин бўлган N ва
С14 билан нишонланган бирикмалар киритилиб, ҳосил бўлган пурин скелетида
нишон қайси атомларда эканлиги текширилган. Шу йўл билан ўтказилган бир
қатор нозик тажрибаларда пурин ядросининг ҳар бир атоми қандай бирикмадан
келиб чиқиши тўла аниқланган. Қуйида пурин ядросинингтузилишига оид схемада
қайси бирикмалар истеъмол қилиниши келтирилган:

Схемада кўрсатилганидек, глициннинг углерод ва азот атомлари бевосита
пурин ҳалқасига битта бирлик шаклида киради. Қолган ҳар қайси азот ва углерод
атоми схемада келтирилган алоҳида манбадан келиб чиқади. Пурин бирикмалар

синтези аввал гипоксантинга олиб келади. Гипоксантиннинг кейинги оксидланиш
реакцияси урат кислота таркибидаги пурин асослари текширилганда ҳам худди
урат кислога скелетидаги каби нишонланган атомлар жойланиши топилган. Бу
полинуклеотид молекуласидаги пурин ҳосилалари ҳам бир хил биосинтетик йўл
билан ҳосил бўлганини кўрсатади.
Схемада кўрсатилганидек, пурин ҳалқаси синтезида асосий ўринни инозинат
кислота эгаллайди. Демак, пурин айрим азот асоси шаклида ҳосил бўлмай,
бошланғич босқичдаёқ рибоза ҳамда фосфат кислота билан бириккан ҳолда ва
биосинтез якунида риботид шаклида пайдобўлади. Инозинат кислота полинуклеотид молекулаларига кирадиган пурин ҳосилаларини ҳосил қилади ёки урат
кислотага айланиб, ташқарига чиқарилади. Аммо инозинат кислотадан нуклеин
кислота пуринининг келиб чиқиши йўли аниқ маълум эмас. Барча пурин асослари
орасида аденин асосий ўринда турса керак. Адениннинг азоти нуклеин кислотага
(кўп миқдорда РНК га, камроқ ДНК га) кирадиган аденин (ва гуанин)
молекуласида учрайди. Тез ўсаётган тўқималарда ДНК га кирувчи аденин азоти
миқдори ортади.
ПИРИМИДИНЛАР БИОСИНТЕЗИ
Пиримидин асослари, аниқроқ қилиб айтганда, пиримидин нуклеотидларнинг
биосинтези ҳақидаги маълумотлар пурин ҳосилалари биосинтезига қараганда,
у қадар тўлиқ эмас. Пиримидин алмашинувини ўрганишдаги қийинчилик шундан
иборатки, бу жараёнда пурин алмашинувида пайдо бўладиган урат кислота каби,
охирги специфик маҳсулот ажратилмайди. Пиримидин алмашинувининг охирги
маҳсулоти — сийдикчил оқсил метаболизмининг чиқиндисидир. Нишонланган
кичик молекулали бирикмалар билан фақат кейинги йиллардагина ўтказилган
тажрибаларда пиримидин синтезининг асосий йўллари аниқланди. Бу йўлда
асосий оралиқ бирикма сифатида оротаткислота синтезланади:

Оротат кислотанинг уреидосукцинат кислотадан чиқиши ва фосфорибозилпирофосфат билан реакцияга киришиб, уридинфосфатни ҳосил қилиши тасдиқланди.
Уреидосукцинат кислотанинг ўзи аспартат кислота билан карбомоилфосфат
орасидаги реакция натижасида келиб чиқади. Қуйидаги схемада пиримидинлар
биосинтези йўли келтирилган:

Цитидин ва тимидин фосфат кислота ҳам шу йўл билан ҳосил бўлади.
Нишонланган оротат кислота билан ўтказилган тажрибалар шуни кўрсатадики,
пиримидин нуклеогидлар биосинтези учун эркин пиримидин асослар эмас, балки
оротат кислота истеъмол қилинади. Оротат кислота билан реакцияга киришиб,
риботид ҳосил қиладиган 5-фосфорибозилпирофосфат рибоза-5-фосфат ва
АТФ дан қуйидаги тенгламага биноан келиб чиқади:

Нуклеозидтрифосфатлар биосинтези

Пурин ва пиримидин ҳалқаларининг биосинтези давомида эркин азот асослари
эмас, балки уларнинг риботидлари, яъни мононуклеотидлар ҳосил бўлади.
Мононуклеотидлар ҳужайра метаболизмида энергия трансформациясининг кўчирилиши ва фойдаланишида ҳам муҳим аҳамиятга эга. Масалан, АТФ, ГТФ ҳам бу
ўринда аҳамиятга молик. Бундан ташқари, мононуклеотидлар кофермент сифатида жуда кўп метаболик жараёнларда иштирок этади. Ҳужайра ва
тўқималарда қатор динуклеотидлар — флавинадениндинуклеотид (ФАД), никотинамидадениндинуклеотид (НАД) лар ҳам бор. Улар кофермент сифатида жуда кўп
оксидланиш-қайтарилиш реакцияларида қатнашади. Бу динуклеотидлар никотинамид рибозофосфат ёки флавин рибозофосфатларнинг АТФ билан реакцияси
натижасида ҳосил бўлади. РНК ва ДНК синтези рибонуклеозид-5-трифосфат
ёки дозоксирибонуклеозид-5-трифосфатларга муҳтож, аммо пурин ва пиримидин
синтезида нуклеозидомонофосфатлар ҳосил бўлади. Улар АТФ иштирокида
тегишли к и н а з а л а р томонидан нуклеозид трифосфатга ўтказилади.