Biosynteza 

nukleotydów 

pirymidynowych

Marta Świerczyńska, gr. 17

Zasady pirymidynowe

 - heterocykliczne związki organiczne zawierające azot

- jako pierwszy powstaje pierścień pirymidynowy, który 

następnie łączy się z rybozofosforanem i powstaje 

nukleotyd

 

- wyróżniamy nukleotydy

Monofosforanowe np. UMP

Difosforanowe np. UDP

Trifosforanowe np. UTP

 synteza de novo: 
- zasady pirymidynowe są syntezowane z prostych związków, 

tzn. z glutaminy, asparaginianu i CO

2

- podczas syntezy nukleotydu pirymidynowego powstaje 

najpierw cząsteczka zasady pirymidynowej,  która następnie 

jest przyłączana do rybozy

- tworzenie pierścienia pirymidyny jest nezależne od rybozy 

(w przciwiestwie do syntezy nukleotydów purynowych)

 synteza rezerwowa:
- przyłączanie do rybozy zasad pirymidynowych odzyskanych z 

innych procesów

- u ssaków mniej istotna, niż synteza rezerwowa 

nukleotydów purynowych 

U organizmów wyższych biosynteza pirymidyn 

jest katalizowana przez enzymy wielofunkcyjne

1.

 

MEpyr1-3 , CAD

 

– syntetaza 

karbamoilofosforanowa, karbamoilotransferaza 

asparaginianowa i dihydroorotaza (1,2,3)

2. MEpyr5-6

 

Kompleks enzymów 5 i 6, czyli 

fosforybozylotransferazy orotanowej i 
dekarboksylazy orotydyno-5-fosforanowej

 

1.

 

Glutamina +2ATP +CO2  Karbamoilofosforan + 2ADP+ Pi + 

glutaminian

Syntetaza karbamoilofosforanowa II 

(CPS II)- bierze udział 

w syntezie pirymidyn w 

cytoplazmie.

Hamowana: UTP i nukleotydy 

purynowe

Aktywowana: PRPP

Syntetaza karbamoilofosforanowa I 

( CPS I)- bierze udział 

w syntezie mocznika w 

mitochondrium

- karbamoilotransferaza asparaginianowa ( ATC-aza)

- jest to enzym regulacyjny

- hamowanie: na zasadzie sprzężenia zwrotnego przez CTP

- aktywacja: ATP

Enzym : dehydrogenaza 

dihydroorotanowa 

mitochondrialna – jest to 

jedyny nie - 

cytoplazmatyczny enzym 

tego szlaku.

PRPP-(5-fosforybozylo-1-pirofosforan) jest donorem reszty 

rybozofosforanowej w nukleotydach

Powstanie głównego nukleotydy pirymidynowego

Deaminacja UTP – 

wytworzenie CTP

- u ssaków donorem 

grupy aminowej jest 

grupa amidowa 

glutaminy

- u Procaryota jest 

nim NH4+

Synteza 

deoksyrybonukleotydów

- deoksyrybonukleotydy powstają z rybonukleotydów
- deoksyryboza nie wbudowuje się do nukleotydów, lecz 

powstaje poprzez redukcję rybozy zawartej w 

rybonukleotydach

- reduktorem jest NADPH i H+ 
- w procesie tym uczestniczy enzym- reduktaza 

rybonukleotydowa

Reduktaza rybonukleotydowa

Składa się z dwóch podjednostek

B1-dwa miejsca regulacji allosterycznej, oraz parę grup 

hydrosulfidowych

B2- współtworzy miejsce katalityczne oraz posiada rodnik tyrozylu

Miejsce całkowitej aktywności:

dATP

ATP

Miejsce specyficzności substratowej:

dATP, ATP-  redukcji nukleotydów

 pirymidynowych

dTTP- redukcja GDP

dGTP- redukcja ADP

- elektrony z NADPH na grupy hydrosulfidowe reduktazy są 

przenoszone za pomocą białka – TIOREDOKSYNY  

- wszystkie tioredoksyny zawierają sekwencje -Trp –Cys-Gly-

Pro-Cys

Powstawanie deoksytymidynomonofosforanu

reduktaza dihydrofolianowa

Terapia nowotworów

SYNTEZA NUKLEOTYDÓW 

PIRYMIDYNOWYCH - REZERWOWA

- w wyniku reutylizacji pirymidyn powstają nukleotydy 
- reakcje są katalizowane przez fosforybozylotransferazę 

pirymidynową (uracylowa, orotanowa, tyminowa) 

- drugim substratem jest PRPP

REGULACJA BIOSYNTEZY 

NUKLEOTYDÓW PIRYMIDYNOWYCH

- 3 pierwsze i 2 ostatnie enzymy regulowane są przez 

skoordynowaną represję i derepresję

- 2 pierwsze enzymy są wrażliwe na regulację 

allosteryczną

Dwa pierwsze enzymy: syntetaza karbamoilofosforanowa 

(CPS) i karbamoilotransferaza asparaginianowa (ATC ) 

są regulowane allosterycznie

CPS :
   jest hamowana przez UTP i nukleotydy purynowe 
   jest aktywowana przez PRPP 

ATC :
   jest hamowana przez CTP
  jest aktywowana przez ATP

Znaczenie regulacji aktywności ATC:



 ATP i CTP konkurują o wiązanie z miejscem 

regulacyjnym enzymu



 Aktywacja przez ATP sygnalizuje, że istnieje energia 

do replikacji DNA



 Hamowanie przez CTP  - w obecności nadmiaru 

nukleotydów nie dojdzie do zbędnej syntezy 

karbamoilofosforanu i strat energii

Acyduria orotowa (orotoacyduria)

- dziedziczona recesywnie 
- związana z blokiem w przemianie pirymidyn
- gromadzeniem się kwasu orotowego 
- wzrostem jego stężenia w moczu

Typy acydurii orotowej:
1.  typ I - uszkodzenie fosforybozylotransferazy orotowej 

oraz dekarboksylazy orotydylanowej 

2. typ II - uszkodzenie dekarboksylazy orotydylanowej

Efekt:
- niedostateczna synteza pirymidyn
- zaburzona równowagą stosunku puryny-pirymidyny
- deficyt kwasów nukleinowych

Objawy:
- zaburzenia dojrzewania układu erytroblastycznego
- dysfunkcje immunologiczne
- kumulacja niewykorzystywanych produktów pośrednich, 

powodująca uszkodzenie OUN

- kamica orotowa

Leczenie - doustne podawanie urydyny

Bibliografia

 Berg Jeremy, Tymoczko John, Streyer Lubert, BIOCHEMIA, Warszawa 

2007, PWN.

 Murray Robert, Granner Daryl, Mayes Peter, Biochemia Harpera, 

wyd.3, Warszawa 1995.

 Bańkowski Edward, Biochemia – podręcznik dla studentów uczelni 

medycznych, Wrocław 2009