Гуанін

Гуанін є важливою основою азоту і має центральне значення для обміну нуклеїнових кислот в організмі. Він може синтезуватися в організмі з амінокислот. Однак через великі енерговитрати цієї реакції її часто відновлюють шляхом врятування.

Що таке гуанін?

Гуанін є однією з п’яти азотних основ, які відіграють ключову роль у структурі ДНК та РНК. Він також є базовим компонентом інших фізіологічно важливих молекул, таких як гуанізин трифосфат (GTP).

Гуанін - пуринова основа, основна хімічна структура якої складається з гетероциклічного ароматичного кільця, що складається з шести атомів, і прикріпленого п'ятичленного кільця. В організмі він зазвичай зустрічається як мононуклеотид з рибозою або дезоксирибозою та фосфатним залишком. Крім АТФ, мононуклеотид GTP є запасом енергії в умовах енергетичного обміну. У подвійній спіралі ДНК гуанін пов'язаний з цитозином додаткової основи азоту за допомогою трьох водневих зв’язків.

Оскільки утворення вільного гуаніну дуже енергоємне, воно відновлюється в організмі з нуклеїнових кислот шляхом його відщеплення (шлях врятування) і знову використовується у вигляді мононуклеотиду для синтезу нуклеїнової кислоти. Розщеплюється в організмі сечовою кислотою. Гуанін - злегка жовтуватий на вигляд твердий матеріал з температурою плавлення 365 градусів. Він плавиться при розкладанні. Він нерозчинний у воді, але може бути розчинений у кислотах та лугах.

Функція, ефект та завдання

Гуанін входить до складу нуклеїнових кислот та різних нуклеотидів та нуклеозидів. Як важлива нуклеобаза, вона є однією з центральних молекул усіх організмів.

Він формує генетичний код з іншими трьома нуклеобазами аденіном, цитозином і тиміном. Як і вони, він глікозидно пов'язаний з цукровою дезоксирибозою в ДНК. Три послідовні нуклеобази кодують одну амінокислоту кожна як так званий кодон. Таким чином, кілька кодонів кодують білок як ланцюжок послідовних амінокислот. Генетичний код зберігається в ДНК. У межах подвійної спіралі ДНК є комплементарний ланцюг з відповідними комплементарними нуклеобазами. Він пов'язаний з кодоногенним ланцюгом водневим зв’язком і відповідає за стабільність генетичної інформації.

У межах РНК гуанін, поряд з іншими нуклеобазами, відіграє важливу роль у синтезі білка. Нуклеозиди гуанізин і дезоксигуанізин також є важливими проміжними продуктами в обміні речовин. Крім того, нуклеотиди гуанізин монофосфат (GMP), дифосфат гуанізіну (ВВП) і гуанізин трифосфат (GTP) відповідають за енергетичний метаболізм, крім АТФ і АДФ. Нуклеотиди ДНК також зустрічаються як проміжні сполуки в обміні речовин.

Освіта, виникнення, властивості та оптимальні значення

Гуанін має головне значення в обміні речовин усіх організмів. Оскільки вона входить до складу нуклеїнових кислот, вона також вільно зустрічається як проміжний продукт метаболізму. В організмі людини він може синтезуватися з амінокислот. Однак біосинтез дуже енергоємний.

Тому його відновлюють з нуклеїнових кислот у вигляді нуклеотиду шляхом спасительного шляху. На шляху спасіння вільні пуринові основи, такі як аденін, гуанін та гіпоксантин, вирізаються з існуючої нуклеїнової кислоти і утворюються нові мононуклеотиди. Цей процес набагато енергоефективніший, ніж новий синтез гуаніну та його мононуклеотиду. Мононуклеотид знову використовується для синтезу нуклеїнової кислоти. Шлях врятування, таким чином, являє собою процес рециркуляції, коли гуанін руйнується, сечова кислота утворюється через проміжний продукт ксантин.

Розпад пуринів в організмі є основним джерелом сечової кислоти. У птахів, плазунів і кажанів гуанін є важливим продуктом виділення азоту, крім сечової кислоти. Оскільки цей пастоподібний продукт містить мало води і його можна погано використовувати для отримання енергії, він виводиться безпосередньо з птахів та кажанів. Оскільки загальна маса зменшується при її виведенні, поліпшується здатність цих тварин літати. Виводиться гуанін утворює те, що відомо як гуано, особливо на вапняних грунтах після вивітрювання. Гуано - дуже цінне добриво, багате фосфором та азотом.

Ви можете знайти свої ліки тут

Хвороби та розлади

Якщо порушено обмін гуаніну, можуть виникнути проблеми зі здоров’ям. Наприклад, якщо фермент гіпоксантин-гуанінфосфорибосіл-трансфераза (HGPRT) є дефектним, шлях врятування порушується. З цього розвивається так званий синдром Леша-Ніхана.

При цьому захворюванні відновлення мононуклеотидів гуанінзину з нуклеїнових кислот недостатнє. Скоріше, спостерігається посилений розпад гуаніну. В організмі виробляється велика кількість сечової кислоти. Ось чому це захворювання також відоме як синдром гіперурикемії. У важких випадках трапляються аутоагресія, порушення когнітивних процесів і навіть зовнішня агресія. Часто хворі травмують себе. Хлопчики страждають в основному тому, що аутосомно-рецесивна хвороба викликається мутацією гена на Х-хромосомі.

У дівчаток обидві Х-хромосоми повинні бути порушені мутацією, але це трапляється рідко. Якщо синдром Леша-Ніхана не лікувати, діти помирають у грудному віці. Розпад гуаніну може гальмуватися за допомогою вживання ліків та спеціальної дієти. Таким чином, симптоми можуть бути частково полегшені. На жаль, синдром Леша-Ніхана не можна лікувати причинно. Гіперурикемія може виникати також у зв’язку з іншими захворюваннями або іншими генетичними дефектами. Первинна гіперурикемія - це один відсоток генетичної та 99 відсотків, викликаний зниженою екскрецією сечової кислоти через нирки.

Існують також вторинні форми гіперурикемії. Наприклад, захворювання, пов'язані з посиленням погіршення клітин, такі як лейкемія або певні захворювання крові, можуть виробляти більше пуринів і, отже, сечової кислоти. Медикаменти або алкоголізм також можуть призвести до порушень метаболізму пурину. Внаслідок підвищеної концентрації сечової кислоти можуть виникати напади подагри через осадів сечової кислоти в суглобах. Лікування включає дієту з низьким вмістом пурину, а також з низьким вмістом гуаніну.