Ксантин виникає як проміжний продукт при розпаді пуринових нуклеотидів до сечової кислоти. Таким чином, він являє собою центральну молекулу в контексті обміну нуклеїнових кислот. Якщо відбувається розпад ксантину, відбувається так зване ксантинеурія.
Що таке ксантин?
Ксантин є проміжним продуктом при розщепленні пуринів в організмі Найважливішими вихідними сполуками є пуринові основи аденін та гуанін, які отримують при метаболізмі нуклеїнових кислот. Це також провідна речовина в групі ксантинів.
Ксантин складається з гетеро-кільця з шістьма атомами, до якого підключено ще одне гетеро-кільце з п'ятьма атомами. Основна структура ксантинів містить атом азоту в положеннях 1, 3, 7 і 9. Позиції 4 і 5 містять атоми вуглецю, які належать до обох кілець. Решта з 9 загальних положень складаються з атомів вуглецю, до яких пов'язані різні атоми або групи атомів залежно від сполуки. У випадку з ксантином позиції 2 і 6 гідроксильовані.
Однак, коли ароматична структура порушена, іон водню гідроксильної групи мігрує до азотного кільця. У процесі утворюються C = O подвійні зв’язки та NH одиночні зв’язки. Ксантин - безбарвне і кристалічне тверде речовина з температурою плавлення 360 градусів. Він лише рідко розчинний у холодній воді та помірно розчинний у гарячій воді. Він також розчиняється в спирті. До ксантинів також входять активні компоненти кофеїн, теобромін та теофілін.
Функція, ефект та завдання
Як було сказано раніше, ксантин є проміжним продуктом при розпаді пуринів в організмі. Зворотна реакція від ксантину до пуринових основ неможлива. Після того як він виник, він виводиться організмом, перетворюючи його в сечову кислоту.
Цей процес виводить велику частину азоту в організм. Пуринові основи як компоненти нуклеїнових кислот синтезуються з амінокислот. У процесі синтезу не утворюються вільні пуринові основи, лише їх нуклеотиди. Фосфат рибози служить вихідною молекулою, на якій основна структура пуринової основи синтезується шляхом додавання атомів та груп атомів. Ці атомні групи походять від амінокислотного обміну. Оскільки цей процес дуже енергоємний, пуринові основи відновлюються з нуклеїнових кислот по так званому шляху врятування і реінтегруються в нуклеїнові кислоти як мононуклеотид.
Новий синтез пуринових основ та їх розпад збалансований. Чим краще працює спосіб пошкодження, тобто переробка пуринових основ, тим менше ксантину і, відповідно, сечової кислоти організм виробляє. Коли цей процес порушений, швидкість обміну речовин для утворення ксантину збільшується. Утворення ксантину каталізується ферментом ксантин оксидазою. За допомогою ксантиноксидази утворюються проміжні продукти розпаду пурину, гіпоксантин та ксантин. Крім своєї важливої функції як проміжного продукту при розщепленні пуринів, він також має стимулюючу дію завдяки своїй хімічній структурі в організмі.
Освіта, виникнення, властивості та оптимальні значення
Ксантин міститься в крові, м’язах та печінці. Він утворюється під час гідроксилювання пуринових основ у положеннях 2 та 6. Це також свинцева речовина різних алкалоїдів, таких як кофеїн, теобромін або теофілін. Ці речовини містяться в кавових зернах, какао, чайних листах, мате, гуарані або горіхах кола і відомі своїми стимулюючий ефект.
Те ж саме стосується і ксантину. Стимулюючу дію приписує ксантин. У вині воно утворюється в незначній мірі при руйнуванні дріжджів. Окрім інших похідних ксантину, ксантин міститься також у кавових зернах, чаї, мате і навіть у картоплі. Кажуть, що особливо стимулюючий ефект матового чаю обумовлений впливом ксантину. Як і інші пуринові основи, він утворює нуклеозиди та нуклеотиди. Нуклеозид ксантозин складається з цукрового рибофуранози та ксантину.
Добре відомим нуклеотидом є монофосфат ксантозину (XMP), який утворюється з ксантину, рибози та фосфату. Гуанісімонофосфат (GMP) утворюється з XMP в організмі як основний будівельний блок РНК. Як і GMP, XMP також використовується як підсилювач смаку. Ксантин може утворювати пари основ з іншими пуриновими основами через водневі зв’язки. За допомогою 2,4-діамінопіримідину та ксантину досліджуються незвичні сполуки основ, щоб краще зрозуміти процеси в ДНК.
Хвороби та розлади
Хвороба, пов’язана з ксантином, - це так звана ксантиневрія.Ксантіневрія - це генетичне порушення обміну речовин в пуриновому обміні. Через мутацію фермент ксантин оксидаза (XO) не має або лише частково функціонує.
Ксантиноксидаза відповідає за каталізацію розпаду гіпоксантину та ксантину на сечову кислоту. Коли розпад перестає працювати, ксантин накопичується в крові. Гіпоксантин може бути перероблений шляхом спасіння і повернутись до пуринового обміну. Однак для ксантину це вже неможливо. Оскільки він розчинний у воді, він може виводитися з сечею. Рівень сечової кислоти низький. У рідкісних випадках це може призвести до відкладення ксантину в м'язах або інших органах. У крайніх випадках ксантинові камені в нирках призводять до гострої ниркової недостатності.
Ксантінурія типу II пов’язана з аутизмом, розумовою відсталістю, кістами нирок, нефрокальцинозом та зниженням кісткової щільності. В якості терапії рекомендується багато пиття і дієти з низьким вмістом пурина. Ксантинурія може розвинутися і при медикаментозному лікуванні подагри аллопуринолом. Аллопуринол працює, блокуючи фермент ксантин оксидазу для зниження рівня сечової кислоти. Замість збільшення вироблення сечової кислоти збільшується концентрація ксантину. Щоб запобігти утворенню каменю в нирках, споживання рідини необхідно збільшити.
