1. Tác dúng cuụa exo- và endonuclease.
ADN và ARN bị thụy phađn với sự xúc tác cụa các lối nuclease và phospho- diesterase đaịc hieơu. Những enzyme này có theơ được chia làm hai nhóm a và b. Những enzyme nhóm a chư thụy phađn lieđn kêt ester giữa gôc phosphate với C3’ (lieđn kêt a trong hình IV.7). trong khi đó các enzyme nhóm b chư thụy phađn lieđn kêt ester giữa gôc phosphate với C5’ (lieđn kêt b).
Thuoơc enzyme nhóm a có phosphodiesterase cụa nĩc raĩn. Enzyme này thụy phađn mĩi lieđn kêt a trong ADN cũng như trong ARN và giại phóng nucleoside-5’- phosphate. Hốt đoơng cụa enzyme này đòi hỏi sự toăn tái cụa nhóm 3’-OH tự do ở đaău taơn cùng mách polinucleotide. Phạn ứng được thực hieơn từng bước ở đaău taơn cùng này (hình XII.1 a).
Thuoơc nhóm b có phosphodiesterase cụa lách bò. Nó tác dúng từ đaău taơn cùng chứa nhóm 5’OH tự do, thụy phađn laăn lượt các lieđn kêt cụa cạ ADN và ARN đeơ giại phóng nucleoside-3’-phosphate (hình XII.1 b).
Cạ hai lối enzyme này đeău thuoơc lối exonuclease. Khác với chúng, những enzyme thuoơc lối endonuclease khođng đòi hỏi sự toăn tái cụa nhóm 3’- hoaịc 5’-OH taơn cùng. Chúng cođng phá các lieđn kêt a hoaịc b ở các vị trí trong giữa mách polynucleotide. Hốt đoơng cụa chúng mang tính chât đaịc hieơu nhât định đôi với thành phaăn nucleotide cụa phađn tử ADN và ARN.
Hình XII.1. Cơ chê tác dúng cụa phosphodiesterase nĩc raĩn (a) và phosphodiesterase lách bò (b).
Deoxyribonuclease I từ tuyên túy cụa bò thụy phađn lieđn kêt a giữa các pyrimidine và purine khođng phú thuoơc vào vị trí cụa chúng trong mách (với đieău kieơn mách tương đôi dài). Sạn phaơm là những oligonucleotide chứa khoạng 4 đơn vị với gôc phosphate ở đaău 5’ và nhóm –OH ở đaău 3’.
Deoxyribonuclease II từ lách, tuyên ức hoaịc vi khuaơn thụy phađn lieđn kêt b trong moơt sô trường hợp. Sạn phaơm là những oligonucleotide chứa khoạng 6 đơn vị với gôc phosphate ở đaău 3’ và nhóm –OH ở đaău 5’.
Ribonuclease tuyên túy chư thụy phađn những lieđn kêt b cụa ARN mà gôc phosphate gaĩn với moơt pyrimidine-nucleotide thođng qua lieđn kêt a (hình XII.2).
Sạn phaơm là những pyrimidine-nucleoside – 3’-phosphate và những oligo-nucleotide chứa khoạng 2-5 đơn vị purine-nucleotide và moơt gôc pyrimidine- nucleoside –,3’- phosphate taơn cùng. Sạn phaơm trung gian là những pyrimidine-
Hình XII.2. Cơ chê tác dúng cụa ribonuclease tuyên túy
nucleoside –2’,3’-phosphate vòng ở dáng gôc tự do hoaịc ở dáng gôc taơn cùng cụa oligonucleotide.
Ngoài những enzyme keơ tređn, ngày nay người ta đã phát hieơn được nhieău lối exonuclease và endonuclease khác từ các nguoăn khác nhau. Các lối nuclease được sử dúng roơng rãi trong vieơc xác định câu trúc baơc moơt cụa acid nucleic.
2. Tác dúng cụa acid và kieăm.
Nêu thụy phađn ARN baỉng kieăm loãng sẽ hình thành hoên hợp cụa 2’- và 3’- nucleosidephosphate với moơt lượng nhỏ nucleoside-2’,3’-phosphate vòng. nucleotide vòng này là sạn phaơm trung gian và sẽ tiêp túc bị phađn giại thành nucleoside-2’- phosphate n hoaịc nucleoside-3’-phosphate. ADN do khođng chứa nhóm 2’-OH neđn khođng theơ táo neđn nucleotide vòng và vì vaơy khođng bị thụy phađn baỉng kieăm.
Có theơ thụy phađn ADN và ARN thành base nitơ baỉng acid formic 98% ở 175oC trong 3 phút hoaịc acid perchloric 12N ở 1OOoC trong moơt giờ. Tuy nhieđn, cách thứ nhât làm giạm lượng uracil còn cách thứ hai làm hụy moơt phaăn thymine. ADN cũng có theơ bị thụy phađn baỉng HCl 6N ở 120oC trong 2 giờ, song moơt phaăn purine sẽ bị mât. Nêu thụy phađn ARN baỉng HCl 1N ở 100oC trong 1 giờ, sẽ thu được hoên hợp base purine và pyrimidine-nucleotide. Những pyrimidine-nucleotide này chư bị thụy phađn thành base tự do trong đieău kieơn đun sođi với acid ở áp suât cao trong noăi áp suât hoaịc ông nghieơm hàn kín.
3. Phađn giại nucleotide và nucleoside.
Nucleotide tự do hình thành khi thụy phađn acid nucleic sẽ tiêp túc bị thụy phađn thành nucleoside nhờ các enzyme 5’-nucleotidase và 3’-nucleotidase. Nucleosidase sẽ thụy phađn nucleoside thành pentose và base purine hoaịc base pyrimidine tự do.
4. Phađn giại pentose và base nitơ. Các pentose tiêp túc chuyeơn hóa theo
con đường chuyeơn hoá chung cụa glucide.
Base purine trong các nhóm đoơng vaơt khác nhau bị phađn giại với mức đoơ khác nhau. Ở ngưới và moơt sô đoơng vaơt có vú, chim và moơt sô bò sát sạn phaơm cuôi cùng là acid uric. Ở những loài có vú và bò sát khác cũng như ở giáp sát acid uric tiêp túc bị phađn giại thành alantoin. Nhieău đoơng vaơt có xương sông có theơ phađn giại alantoin thành urea; Còn nhieău loài khođng xương sông và thực vaơt lái tiêp túc phađn giại urea thành ammoniac.
Các giai đốn chính cụa quá trình phađn giại base purine được mođ tạ trong hình XII.3.
Hình XII.3. Phađn giại base purine thành sạn phaơm cuôi cùng
Quá trình phađn giại các base pyrimidine chưa được nghieđn cứu đaăy đụ. Các sô lieơu thu được ở vi sinh vaơt cho thây chúng bị phađn giại thành acid malonic, ammoniac và CO2 với sạn phaơm trung gian là acid barbituric (hình XII.4). Tương tự uracil sạn phaơm trung gian cụa quá trình dị hóa thymine là acid 5-methyl-barbituric.
Hình XII.4.Phađn giại các base pyrimidine cytosine và uracil thành sạn phaơm cuôi cùng.
Trong nhieău cơ theơ, đaịc bieơt ở vi khuaơn, các base tự do có theơ khođng bị phađn giại hoàn toàn mà được sử dúng lái đeơ toơng hợp acid nucleic và các hợp chât khác. Các base purine tự do có theơ biiên thành nucleotide tương ứng nhờ phosphoribosyltransferase:
Adenine + 5-Phosphoribosyl-1-pyrophosphate AMP + PPvc Guanine + 5-Phosphoribosyl-1-pyrophosphate GMP + PPvc
Chúng cũng có theơ biên thành nucleotide với sự xúc tác lieđn tiêp cụa hai enzyme nucleoside phosphosylase và nucleoside kinase. Ví dú:
Guanine + Riboso-1-phosphate Guanosine + Pvc
Guanosine + ATP GMP + ADP
Các sạn phaơm trung gian cụa quá trình dị hóa pyrimidine có theơ được dùng đeơ toơng hợp moơt sô β-aminoacid, ví dú β–alanine và acid β-aminobutyric.