简答高中生在学习“核酸”时经常提出的几个问题

牛宝田

(山东省无棣县教学研究室 滨州 251900)

核酸作为生物的遗传物质，是细胞和生物体内普遍存在的有机大分子物质。人类食物中的有机物质主要是细胞生物的结构及其代谢产物。因此，人类食物中必定含有核酸物质。然而，人体的三大能源物质是糖类、脂肪和蛋白质，没有核酸；人体的六大营养物质是水、无机盐、维生素、蛋白质、糖类和脂质，也没有核酸。为什么？进而，人体内的核酸类物质与其食物中的核酸类物质有无关联？若有，怎么关联？若无，有何生理学意义？另外，人体内的核酸类物质是怎么来的？等等。上述问题经常在高中生物学教学过程中被提出。本文通过整合相关文献，简要地解答上述问题，以供教学参考。

1 食物中的核酸物质的消化与吸收

食物中的核酸多以核蛋白的形式存在。被摄入到消化道以后，首先在胃中受胃液(HCl)作用或进入小肠受蛋白酶作用分解为蛋白质和核酸；然后，核酸在小肠中被胰核酸酶(胰脱氧核糖核酸酶DNase和核糖核酸酶RNase)特异性作用下水解为寡核苷酸和部分单核苷酸，胰、肠二酯酶再将寡核苷酸水解为单核苷酸；接下来，单核苷酸在小肠内被肠核苷酸酶或非专一性的碱性磷酸酶水解为核苷和磷酸；最后，嘧啶核苷还会进一步被肠黏膜细胞分泌的嘧啶核苷酶水解成嘧啶碱基和五碳糖，或者在核苷磷酸化酶的作用下转化为核糖-1-磷酸。

核酸不能直接在消化道内被吸收，但其消化产物可在消化道内被吸收。核苷主要通过协助扩散和主动运输的方式被吸收。其转运载体主要有两类： 一类是Na+非依赖性的核苷转运载体，不需要消耗细胞代谢产生的能量顺浓度差将核苷转运到小肠上皮细胞内，即协助扩散；另一类是Na+依赖性的核苷转运载体，需要消耗细胞代谢产生的能量逆浓度差将核苷(和部分核苷酸)转运到小肠上皮细胞内，即主动运输。而五碳糖、磷酸、嘧啶碱基和核糖-1-磷酸等由小肠上皮细胞以自由扩散或特殊转运的方式吸收。

可见，小肠是核酸物质消化和吸收的主要场所。对动物的研究证明，核苷是核酸物质被吸收的主要形式，超过90%的核苷和磷酸被吸收到小肠上皮细胞。

2 人体中的核酸物质的代谢

早期的研究认为，食物中的核酸类物质的水解产物中，只有磷酸和五碳糖可被利用，在核酸物质代谢中，参与核苷酸的补救合成过程。但后期的研究认为，小肠细胞刷状缘表面广泛存在着Na+依赖性的核苷转运载体，转运核苷和核苷酸进入小肠上皮细胞，然后被体内各器官广泛存在的各种亚型的核苷转运载体运入组织细胞内。被吸收的核苷在从小肠上皮细胞转运至血液的过程中，也存在着核苷的合成和分解，被转运的核苷参与核苷酸的补救合成过程。食物中的核苷酸则有2%～5%进入了组织(主要是小肠、肝脏和骨骼肌)中的核酸池参与体内核酸的合成。

人体内的核酸类物质主要是自身合成的，有“从头合成”和“补救合成”两条途径。例如，嘌呤核苷酸的从头合成主要是在肝脏(其次在小肠和胸腺)的细胞内液中，通过利用一些简单的前体物5-磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等逐步合成的；而其补救合成途径则可以在大多数组织细胞中进行，是利用分解代谢产生的自由嘌呤碱或利用吸收来的核苷等物质合成的。人体自身合成的核苷酸和由消化道吸收来的核苷酸参与众多的细胞内的生化反应，其中之一就是作为合成核酸的前体物质。

从消化道吸收来的和细胞组分的核酸物质及其成分都需要参与分解代谢。代谢中产物有五碳糖、磷酸和碱基，前两者进一步的分解代谢过程没有特殊之处，需要特别说明的是碱基的分解代谢。

嘌呤核苷酸的分解代谢可以在核苷酸、核苷和碱基三个水平上进行，嘌呤碱经过一系列转化形成黄嘌呤，在黄嘌呤氧化酶的作用下形成终产物尿酸(图1)。

胞嘧啶核苷酸在细胞内降解产生的胞嘧啶要在胞嘧啶脱氨酶的作用下转化为尿嘧啶，与尿嘧啶核苷酸降解产生的尿嘧啶在肝脏内经过一系列还原反应降解为终产物β-丙氨酸(图2)。脱氧胸腺嘧啶核苷酸(dTMP)与尿嘧啶核苷酸(UMP)被相同的酶降解为终产物β-氨基异丁酸。β-丙氨酸和β-氨基异丁酸是嘧啶碱的代谢终产物。

由此看出，没有将核酸列为营养物质，主要是因为人体可以“从头合成”核苷酸，并能满足大部分需要；从消化道吸收来的碱基等大部分被降解和排出。另外，当前对核酸代谢的研究还不够深入，许多问题还存在争议。

图1 嘌呤核苷酸分解代谢的主要途径

图2 胞嘧啶核苷酸和尿嘧啶核苷酸分解代谢的主要途径

3 核酸不是能源物质

在核酸的组分中，核糖和脱氧核糖不能被人体氧化分解释放能量，碱基中的嘧啶分解代谢中有氧化环节，但微乎其微。所以，人体不能利用核酸类物质作为能源。