簡答高中生在學習“核酸”時經常提出的幾個問題

牛寶田

(山東省無棣縣教學研究室 濱州 251900)

核酸作為生物的遺傳物質，是細胞和生物體內普遍存在的有機大分子物質。人類食物中的有機物質主要是細胞生物的結構及其代謝產物。因此，人類食物中必定含有核酸物質。然而，人體的三大能源物質是糖類、脂肪和蛋白質，沒有核酸；人體的六大營養物質是水、無機鹽、維生素、蛋白質、糖類和脂質，也沒有核酸。為什么？進而，人體內的核酸類物質與其食物中的核酸類物質有無關聯？若有，怎么關聯？若無，有何生理學意義？另外，人體內的核酸類物質是怎么來的？等等。上述問題經常在高中生物學教學過程中被提出。本文通過整合相關文獻，簡要地解答上述問題，以供教學參考。

1 食物中的核酸物質的消化與吸收

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)作用或進入小腸受蛋白酶作用分解為蛋白質和核酸；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，單核苷酸在小腸內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，嘧啶核苷還會進一步被腸黏膜細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化為核糖-1-磷酸。

核酸不能直接在消化道內被吸收，但其消化產物可在消化道內被吸收。核苷主要通過協助擴散和主動運輸的方式被吸收。其轉運載體主要有兩類： 一類是Na+非依賴性的核苷轉運載體，不需要消耗細胞代謝產生的能量順濃度差將核苷轉運到小腸上皮細胞內，即協助擴散；另一類是Na+依賴性的核苷轉運載體，需要消耗細胞代謝產生的能量逆濃度差將核苷(和部分核苷酸)轉運到小腸上皮細胞內，即主動運輸。而五碳糖、磷酸、嘧啶堿基和核糖-1-磷酸等由小腸上皮細胞以自由擴散或特殊轉運的方式吸收。

可見，小腸是核酸物質消化和吸收的主要場所。對動物的研究證明，核苷是核酸物質被吸收的主要形式，超過90%的核苷和磷酸被吸收到小腸上皮細胞。

2 人體中的核酸物質的代謝

早期的研究認為，食物中的核酸類物質的水解產物中，只有磷酸和五碳糖可被利用，在核酸物質代謝中，參與核苷酸的補救合成過程。但后期的研究認為，小腸細胞刷狀緣表面廣泛存在著Na+依賴性的核苷轉運載體，轉運核苷和核苷酸進入小腸上皮細胞，然后被體內各器官廣泛存在的各種亞型的核苷轉運載體運入組織細胞內。被吸收的核苷在從小腸上皮細胞轉運至血液的過程中，也存在著核苷的合成和分解，被轉運的核苷參與核苷酸的補救合成過程。食物中的核苷酸則有2%～5%進入了組織(主要是小腸、肝臟和骨骼肌)中的核酸池參與體內核酸的合成。

人體內的核酸類物質主要是自身合成的，有“從頭合成”和“補救合成”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)的細胞內液中，通過利用一些簡單的前體物5-磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等逐步合成的；而其補救合成途徑則可以在大多數組織細胞中進行，是利用分解代謝產生的自由嘌呤堿或利用吸收來的核苷等物質合成的。人體自身合成的核苷酸和由消化道吸收來的核苷酸參與眾多的細胞內的生化反應，其中之一就是作為合成核酸的前體物質。

從消化道吸收來的和細胞組分的核酸物質及其成分都需要參與分解代謝。代謝中產物有五碳糖、磷酸和堿基，前兩者進一步的分解代謝過程沒有特殊之處，需要特別說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、核苷和堿基三個水平上進行，嘌呤堿經過一系列轉化形成黃嘌呤，在黃嘌呤氧化酶的作用下形成終產物尿酸(圖1)。

胞嘧啶核苷酸在細胞內降解產生的胞嘧啶要在胞嘧啶脫氨酶的作用下轉化為尿嘧啶，與尿嘧啶核苷酸降解產生的尿嘧啶在肝臟內經過一系列還原反應降解為終產物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物。

由此看出，沒有將核酸列為營養物質，主要是因為人體可以“從頭合成”核苷酸，并能滿足大部分需要；從消化道吸收來的堿基等大部分被降解和排出。另外，當前對核酸代謝的研究還不夠深入，許多問題還存在爭議。

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

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節，但微乎其微。所以，人體不能利用核酸類物質作為能源。