زنگ تفریح شماره 90
در مورد اهمیت نوکلئوتیدها نیاز به توضیح نیست و هر کسی که کمترین اطلاعات را در زمینه زیست شناسی داشته باشد، قادر به تصور نقش غیر قابل انکار این مولکول‌های آلی در سیستم‌های زنده است. ضمن اینکه در مورد نقش این ترکیبات به طور اجمالی در زنگ تفریح شماره 88 توضیح داده شد. به طور کلی می‌توان نوکلئوتیدهای تشکیل دهنده ساختار ژنوم را به دو گروه پورین‌ها (شامل گوانین و آدنین) و پیریمیدین‌ها (شامل سیتوزین و اوراسیل) تقسیم بندی نمود که تفاوت اصلی آنها در وجود ساختار دو حلقه‌ای در پورین‌ها (به زنگ تفریح شماره 88 مراجعه شود) و ساختار تک حلقه‌ای در پیریمیدین‌ها است. مسیر بیوسنتزی پیریمیدین‌ها با مسیر بیوسنتز پورین‌ها متفاوت است. در سنتز این ترکیبات، سه ترکیب آسپارتات، 5- فسفوریبوزیل 1- پیروفسفات (PRPP) و کربامیل پیروفسفات نقش اساسی دارند. یکی از تفاوت‌های موجود در مسیر سنتز نوکلئوتیدهای پورینی و پیریمیدینی در این است که برخلاف پورین‌ها، در پیریمیدین‌ها ابتدا حلقه شش اتمی پیریمیدین تشکیل شده و سپس قند ریبوز 5- فسفات به آن اضافه می‌شود. یک نکته مهم دیگر در بیوسنتز پیریمیدین‌ها دخالت ترکیبی موسوم به کربامیل فسفات (Carbamoyl Phosphate) در مسیر سنتزی این ترکیبات است
 |
این ترکیب مهم در چرخه سنتز اوره نیز شرکت دارد. البته نکته مهم در این زمینه این است که منبع کربامیل فسفات دخیل در این دو واکنش متفاوت بوده و در سنتز اوره از طریق آنزیم کربامیل فسفات سنتتاز I موجود در میتوکندری و در سنتز پیریمیدین‌ها از طریق آنزیم کربامیل فسفات سنتتاز II موجود در سیتوزول تولید می‌شود. در مرحله اول که مرحله تنظیمی بسیار مهمی در مسیر بیوسنتز پیریمیدین‌ها است، کربامیل فسفات با اسید آمینه آسپارتات و به کمک آنزیم آسپارتات ترانس کربامیلاز برهمکنش داده و بر اثر آزادسازی یک مولکول فسفات از کربامیل فسفات، مولکولی موسوم به N- کربامیل آسپارتات تولید می‌شود
در مرحله بعدی بر اثر وکنشی از نوع دهیدراتاسیون که توسط آنزیم دی هیدرو روتاز انجام می‌شود، بر اثر از دست دادن یک مولکول آب، N-کربامیل فسفات تبدیل به L- دی هیدرو روتات می‌شود
در مرحله بعدی با واکنشی از نوع اکسایش و احیای یک مولکول +NAD، مولکول اروتات ایجاد می‌شود. این واکنش توسط آنزیمی به نام دی هیدرو روتات دهیدروژناز کاتالیز می‌شود
سه واکنش نام برده در بالا توسط سه آنزیم نام برده انجام شده که هر سه قسمتی از یک پروتئین واحد دارای سه عملکرد است. این پروتئین موسوم به CAD بوده و دارای سه زنجیر پلی‌پپتیدی مشابه است که هر کدام دارای جایگاه فعال برای هر سه واکنش نام برده در بالا هستند.
در مرحله بعدی، PRPP در حضور آنزیم اروتات فسفوریبوزیل ترانسفراز با اوروتات برهمکنش کرده و با اضافه شدن قند ریبوز 5- فسفات، مولکول اوروتیدیلات تشکیل می‌شود
در مرحله بعدی بر اثر واکنش دکربوکسیلاسیونی کاتالیز شده توسط آنزیم اوروتیدیلات دکربوکسیلاز، اوروتیدیلات تبدیل به اوریدیلات می‌شود
اوریدیلات سنتز شده، با کمک آنزیم کیناز و تبدیل دو مولکول ATP به ADP تبدیل به اوریدین '5- تری فسفات (UTP) می‌شود
در نهایت با دخالت آنزیم سیتیدیلات سنتتاز و با تبدیل یک مولکول ATP به ADP و مصرف یک مولکول نیتروژن که اغلب توسط اسید آمینه گلوتامین تامین می‌شود، سیتیدین '5- تری فسفات (CTP) تولید می‌شود