牛寶田

(山東省無(wú)棣縣教學(xué)研究室 濱州 251900)

核酸作為生物的遺傳物質(zhì)，是細(xì)胞和生物體內(nèi)普遍存在的有機(jī)大分子物質(zhì)。人類食物中的有機(jī)物質(zhì)主要是細(xì)胞生物的結(jié)構(gòu)及其代謝產(chǎn)物。因此，人類食物中必定含有核酸物質(zhì)。然而，人體的三大能源物質(zhì)是糖類、脂肪和蛋白質(zhì)，沒(méi)有核酸；人體的六大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是水、無(wú)機(jī)鹽、維生素、蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)，也沒(méi)有核酸。為什么？進(jìn)而，人體內(nèi)的核酸類物質(zhì)與其食物中的核酸類物質(zhì)有無(wú)關(guān)聯(lián)？若有，怎么關(guān)聯(lián)？若無(wú)，有何生理學(xué)意義？另外，人體內(nèi)的核酸類物質(zhì)是怎么來(lái)的？等等。上述問(wèn)題經(jīng)常在高中生物學(xué)教學(xué)過(guò)程中被提出。本文通過(guò)整合相關(guān)文獻(xiàn)，簡(jiǎn)要地解答上述問(wèn)題，以供教學(xué)參考。

1 食物中的核酸物質(zhì)的消化與吸收

食物中的核酸多以核蛋白的形式存在。被攝入到消化道以后，首先在胃中受胃液(HCl)作用或進(jìn)入小腸受蛋白酶作用分解為蛋白質(zhì)和核酸；然后，核酸在小腸中被胰核酸酶(胰脫氧核糖核酸酶DNase和核糖核酸酶RNase)特異性作用下水解為寡核苷酸和部分單核苷酸，胰、腸二酯酶再將寡核苷酸水解為單核苷酸；接下來(lái)，單核苷酸在小腸內(nèi)被腸核苷酸酶或非專一性的堿性磷酸酶水解為核苷和磷酸；最后，嘧啶核苷還會(huì)進(jìn)一步被腸黏膜細(xì)胞分泌的嘧啶核苷酶水解成嘧啶堿基和五碳糖，或者在核苷磷酸化酶的作用下轉(zhuǎn)化為核糖-1-磷酸。

核酸不能直接在消化道內(nèi)被吸收，但其消化產(chǎn)物可在消化道內(nèi)被吸收。核苷主要通過(guò)協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞奖晃?。其轉(zhuǎn)運(yùn)載體主要有兩類： 一類是Na+非依賴性的核苷轉(zhuǎn)運(yùn)載體，不需要消耗細(xì)胞代謝產(chǎn)生的能量順濃度差將核苷轉(zhuǎn)運(yùn)到小腸上皮細(xì)胞內(nèi)，即協(xié)助擴(kuò)散；另一類是Na+依賴性的核苷轉(zhuǎn)運(yùn)載體，需要消耗細(xì)胞代謝產(chǎn)生的能量逆濃度差將核苷(和部分核苷酸)轉(zhuǎn)運(yùn)到小腸上皮細(xì)胞內(nèi)，即主動(dòng)運(yùn)輸。而五碳糖、磷酸、嘧啶堿基和核糖-1-磷酸等由小腸上皮細(xì)胞以自由擴(kuò)散或特殊轉(zhuǎn)運(yùn)的方式吸收。

可見(jiàn)，小腸是核酸物質(zhì)消化和吸收的主要場(chǎng)所。對(duì)動(dòng)物的研究證明，核苷是核酸物質(zhì)被吸收的主要形式，超過(guò)90%的核苷和磷酸被吸收到小腸上皮細(xì)胞。

2 人體中的核酸物質(zhì)的代謝

早期的研究認(rèn)為，食物中的核酸類物質(zhì)的水解產(chǎn)物中，只有磷酸和五碳糖可被利用，在核酸物質(zhì)代謝中，參與核苷酸的補(bǔ)救合成過(guò)程。但后期的研究認(rèn)為，小腸細(xì)胞刷狀緣表面廣泛存在著Na+依賴性的核苷轉(zhuǎn)運(yùn)載體，轉(zhuǎn)運(yùn)核苷和核苷酸進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞，然后被體內(nèi)各器官?gòu)V泛存在的各種亞型的核苷轉(zhuǎn)運(yùn)載體運(yùn)入組織細(xì)胞內(nèi)。被吸收的核苷在從小腸上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)至血液的過(guò)程中，也存在著核苷的合成和分解，被轉(zhuǎn)運(yùn)的核苷參與核苷酸的補(bǔ)救合成過(guò)程。食物中的核苷酸則有2%～5%進(jìn)入了組織(主要是小腸、肝臟和骨骼肌)中的核酸池參與體內(nèi)核酸的合成。

人體內(nèi)的核酸類物質(zhì)主要是自身合成的，有“從頭合成”和“補(bǔ)救合成”兩條途徑。例如，嘌呤核苷酸的從頭合成主要是在肝臟(其次在小腸和胸腺)的細(xì)胞內(nèi)液中，通過(guò)利用一些簡(jiǎn)單的前體物5-磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等逐步合成的；而其補(bǔ)救合成途徑則可以在大多數(shù)組織細(xì)胞中進(jìn)行，是利用分解代謝產(chǎn)生的自由嘌呤堿或利用吸收來(lái)的核苷等物質(zhì)合成的。人體自身合成的核苷酸和由消化道吸收來(lái)的核苷酸參與眾多的細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng)，其中之一就是作為合成核酸的前體物質(zhì)。

從消化道吸收來(lái)的和細(xì)胞組分的核酸物質(zhì)及其成分都需要參與分解代謝。代謝中產(chǎn)物有五碳糖、磷酸和堿基，前兩者進(jìn)一步的分解代謝過(guò)程沒(méi)有特殊之處，需要特別說(shuō)明的是堿基的分解代謝。

嘌呤核苷酸的分解代謝可以在核苷酸、核苷和堿基三個(gè)水平上進(jìn)行，嘌呤堿經(jīng)過(guò)一系列轉(zhuǎn)化形成黃嘌呤，在黃嘌呤氧化酶的作用下形成終產(chǎn)物尿酸(圖1)。

胞嘧啶核苷酸在細(xì)胞內(nèi)降解產(chǎn)生的胞嘧啶要在胞嘧啶脫氨酶的作用下轉(zhuǎn)化為尿嘧啶，與尿嘧啶核苷酸降解產(chǎn)生的尿嘧啶在肝臟內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列還原反應(yīng)降解為終產(chǎn)物β-丙氨酸(圖2)。脫氧胸腺嘧啶核苷酸(dTMP)與尿嘧啶核苷酸(UMP)被相同的酶降解為終產(chǎn)物β-氨基異丁酸。β-丙氨酸和β-氨基異丁酸是嘧啶堿的代謝終產(chǎn)物。

由此看出，沒(méi)有將核酸列為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，主要是因?yàn)槿梭w可以“從頭合成”核苷酸，并能滿足大部分需要；從消化道吸收來(lái)的堿基等大部分被降解和排出。另外，當(dāng)前對(duì)核酸代謝的研究還不夠深入，許多問(wèn)題還存在爭(zhēng)議。

圖1 嘌呤核苷酸分解代謝的主要途徑

圖2 胞嘧啶核苷酸和尿嘧啶核苷酸分解代謝的主要途徑

3 核酸不是能源物質(zhì)

在核酸的組分中，核糖和脫氧核糖不能被人體氧化分解釋放能量，堿基中的嘧啶分解代謝中有氧化環(huán)節(jié)，但微乎其微。所以，人體不能利用核酸類物質(zhì)作為能源。