核酸分解代謝

核酸是由許多核苷酸以3′, 5′-磷酸二酯鍵連接而成的大分子。核酸降解的第一步是由多種降解核酸的酶協同作用，水解連接核苷酸之間的磷酸二酯鍵，形成分子量較小的寡核苷酸和單核苷酸。生物體內降解核酸的酶很多，其作用專一性各不相同。作用於核酸磷酸二酯鍵的酶稱為核酸酶(nuclease)。水解核糖核酸的酶稱為核糖核酸酶(RNase)：水解脱氧核糖核酸的酶稱為脱氧核糖核酸酶(DNase)。

能催化核酸分子內部磷酸二酯鍵水解的酶稱為核酸內切酶。核酸內切酶的專一性也不同，

有的只作用於DNA，有的只作用於RNA，有的可同時作用於DNA 和RNA。有的核酸內切酶只對鹼基是專一的，如牛胰核酸酶只水解嘧啶核苷酸的磷酸二酯鍵(圖2)，生成嘧啶核苷-3′-磷酸或末端為嘧啶核苷-3′-磷酸的寡核苷酸(圖10-1)。有些核酸內切酶要求專一的鹼基順序，如限制性內切酶。

一、核苷酸的降解

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

核苷經核苷酶(nucleosidase)作用分解為含氮鹼和戊糖。分解核苷的酶有兩類：一類是核苷水解酶(nucleoside hydrolase)，另一類是核苷磷酸化酶(nucleoside phosphorylase)。前者使核苷生成含氮鹼和戊糖；後者使核苷生成含氮鹼和戊糖的磷酸酯。

核苷酶主要存在於植物和微生物體內，只作用於核糖核苷，對脱氧核糖核苷無作用，反應是不可逆的。

核苷磷酸化酶存在比較廣泛，其所催化的反應是可逆的。不同來源的酶對底物要求不一，有的能作用於核苷和脱氧核苷，有的則對戊糖要求嚴格。這類酶還有嘌呤核苷磷酸解酶與嘧啶核苷磷酸解酶之分。

核苷的降解產物嘌呤鹼和嘧啶鹼還可進一步分解。

二、嘌呤的降解

在生物體內嘌呤可進一步分解。嘌呤鹼的降解代謝過程如圖3

不同生物分解嘌呤鹼的最終產物不同。人類和其他靈長類動物的嘌呤代謝一般止於尿酸，靈長類以外的哺乳動物可生成尿囊素，大多數魚類則生成尿素，一些海洋無脊椎動物可生成氨；微生物能將嘌呤分解成氨、CO¬2及一些有機酸，如甲酸、乙酸、乳酸等；植物的嘌呤代謝與動物相植物組織中存在着與嘌呤代謝有關的酶及其代謝產物，如尿囊素和尿囊酸等。嘌呤的分解主要是在衰老的葉子及貯藏性的胚乳組織內。在胚和幼苗中不發生嘌呤的分解。當葉子進入衰老期，核酸就發生分解，生成的嘌呤鹼也進一步分解成尿囊酸，從葉子中運出並貯藏起來，供翌年生長之用。植物與動物不同，植物有保存並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 -丙氨酸可用於合成輔酶A，也可經轉氨反應生成甲酰乙酸，再轉化成乙酸進入三羧酸循環或轉化為脂肪酸。

嘧啶分解過程如圖4