Charakterystyka, struktura, szkolenie i funkcje Guanina

Guanina Jest to podstawa azotu, która służy do biosyntezy guanilatu 5'-monofosforanu. Obie substancje są odpowiednio częścią RNA i DNA, które przechowują informacje genetyczne komórek.

Kwas rybonukleinowy (RNA) i kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) powstają przez nukleotydy, które są składane przez podstawę azotu przyłączoną do cukru i grupy fosforanowej.

Źródło: Neuropoger [domena publiczna]

Guanina, oprócz bycia częścią kwasów nukleinowych, w ich monofosformie, dyfosformie i trzech fazowych nukleozydach (GMP, PKB i GTP) uczestniczy w procesach takich jak metabolizm energii, translacja sygnału wewnątrzkomórkowego, fizjologia fotoreceptorów i fuzja pęcherzyków pęcherzyków.

[TOC]

Struktura chemiczna

Struktura chemiczna guaniny (2-amino-6-hydroksypuriny) jest heterocyklicznym pierścieniem purynowym, który składa się z układu dwuwądzającego zjednoczone: jeden pierścień to pirymidyna, a drugi pierścień to imidazol.

Heterocykliczny pierścień guaniny jest płaski i z pewnymi podwójnymi łączami koniugatu. Dodatkowo ma dwie formy tautomeryczne, formę keto i enol, między grupami C-1 i N-6.

Charakterystyka

Charakterystyka guaniny są następujące:

- Guanina jest substancją apolarną. Jest nierozpuszczalny w wodzie, ale jest rozpuszczalny w skoncentrowanych roztworach kwasów lub silnych zasad.

- Można go izolować jako białą substancję stałą o wzorze empirycznym C₅H₅N₅Lub i masa cząsteczkowa 151,3 g/mol.

- Właściwość pochłaniającego światła przy 260 nm DNA wynika częściowo z struktury chemicznej guaniny.

- W DNA guanina tworzy trzy wiązania wodorowe. Grupa karbonylowa C-6 jest akceptorem łącznika wodorowego, grupa N-1, a grupa aminowa C-2 to dawcy wiązań wodorowych.

Z tego powodu potrzebna jest większa energia, aby przełamać związek między guaniną a cytozyną, niż adenina z timinem, ponieważ ten ostatni moment obrotowy jest połączony tylko dwoma mostami wodorowymi.

Może ci służyć: elektroforez: podkład, technika, do czego jest przykłady

- W komórce zawsze jest częścią kwasów nukleinowych lub jako GMP, PKB i GTP, nigdy w ich wolnej formie.

Biosynteza

Cząsteczka guaniny, podobnie jak inne puryny, jest syntetyzowana Novo Z 5-fosforan-1-pirofosforanu (PRPP), przez reakcje katalizowane enzymem.

Pierwszy krok polega na dodaniu grupy aminowej, od glutaminy, do PRPP i tworzy 5-fosforybozyloaminę (PRA).

Następnie, w uporządkowanej sekwencji, następuje dodanie glicyny, asparaginianu, glutaminy, formowania i dwutlenku węgla. W ten sposób powstaje pośredni metabolit zwany INOSINA 5'-monofosforan (IMP).

Podczas tego procesu stosuje się swobodną energię hydrolizy ATP (adenozyna 5'-triffosforan), który wytwarza ADP (adenozyna 5'-diaphytypho) i PI (fosforan nieorganiczny).

Utlenianie imponatu na NAD⁺ (Nikotynamid i dinukleotyd adeninowy), wytwarza xantinę 5'-monofosforan (XMP). Późniejsze dodanie grupy aminowej do XMP wytwarza cząsteczkę guanilaato.

Regulacja biosyntezy guanilaato odbywa się na początku, kiedy powstaje PRA, a ostatecznie, gdy nastąpi utlenianie impe. Regulacja występuje poprzez ujemne sprzężenie zwrotne: nukleotyd GMP hamuje enzymy w obu etapach.

Podczas metabolicznej degradacji nukleotydów zasady azotowe są poddawane recyklingowi. GMP powstaje przez enzym fosforybozylotransferazy enzymu hipoksantyny.

Funkcjonować

Ponieważ guanina nie znajduje się w swej formie, jej funkcje są powiązane z GMP, PKB i GTP. Niektóre z nich są wspomniane poniżej:

- Guanozyna 5'-triffosforan (GTP) działa jak zbiornik bezpłatnej energii. Grupa gamma fosforanu GTP można przenieść do adenozyny 5'-trifosforanu (ADP), aby utworzyć ATP. Ta reakcja jest odwracalna i jest katalizowana przez nukleozydową kinazę difosforanową.

Może ci służyć: galaktozydaza beta: charakterystyka, struktura, funkcje

- GMP jest najbardziej stabilną postacią nukleotydu zawierającego Guaninę. Poprzez hydrolizę GMP tworzy GMP cykliczny (GMPC), który jest drugim posłańcem podczas oznakowania wewnątrzkomórkowego, na drogach tłumaczenia. Na przykład w komórkach focoreceptorowych i chemirekreceptorowych zapachu.

- GMPC uczestniczy w rozluźnieniu naczyń krwionośnych mięśni gładkich, podczas biosyntezy tlenku azotu w komórkach śródbłonka.

- Hydroliza fosforanu GTP gamma służy jako swobodne źródło energii dla biosyntezy białek w rybosomach.

- Enzymy helikazy potrzebują swobodnej energii hydrolizy GTP do oddzielenia podwójnego śmigła DNA, podczas replikacji i transkrypcji DNA.

- W neuronach hipokampa działanie zależnych od napięcia kanałów sodowych jest regulowane przez hydrolizę GTP do PKB.

Powiązane choroby

Wysoki poziom kwasu krwi i moczu i moczu są związane z trzema różnymi wadami metabolicznymi, które zobaczymy poniżej.

Zespół Lesch-Nyhan

Charakteryzuje się niedoborem HPRT (hipoksantyna-guaddibozylowa transferaza), ważnym enzymem do recyklingu hipoksantyny i guaniny. W tym przypadku zwiększa poziomy PRPP i nie tworzy IMP i GMP, dwa ważne regulatory początkowego etapu syntezy puryn. Wszystko to sprzyja biosyntezy Novo purynów.

Syntaza rozszerzona aktywność PRPP

To powoduje wzrost poziomów PRPP. Ten metabolit działa jako aktywator jelitaminy PRPP-amidotranferazy, która jest odpowiedzialna za syntezę 5-fosforilaminy, zwiększając biosyntezę Novo purynów.

Może ci służyć: Sphingomyeline: co to jest, struktura, funkcje, synteza

Zespół von Gierke

Jest to choroba związana z magazynowaniem glikogenu typu I. Pacjenci cierpiący na ten zespół mają wadliwą 6-fosfatazową glukozę. Powoduje to wzrost poziomu glukozy 6-fosforanowej, który służy do syntezy rybozy 5-fosforanu, poprzez fosforan pentozowy.

Ryboza 5-fosforanowa jest początkowym metabolitem biosyntezy PRPP. Podobnie jak w dwóch poprzednich przypadkach, prowadzi to do wzrostu biosyntezy Novo purynów.

Wzrost kwasu moczowego we krwi i moczu powoduje objawy, które są powszechnie znane jako dna moczanowa. W przypadku zespołu Lescha Nyhana pacjenci całkowicie brakuje aktywności enzymu HPRP, co prowadzi do objawów innych objawów, które obejmują porażenie i upośledzenie umysłowe.

Gen HPRP znajduje się na chromosomie x. Dlatego mutacje w tym genie wpływają na mężczyzn. Nie ma leczenia w leczeniu problemów neurologicznych. Objawy związane ze wzrostem kwasu moczowego są leczone allopurynolem.

Bibliografia

1. Dawson, r. i in. 1986. Dane dotyczące badań biochemicznych. Clarendon Press, Oxford.
2. Horton, r; Moran, L; Scrimgeour, G; Perry, m. I Rawn, D. 2008. Zasady biochemii. Wydanie 4. Edukacja Pearsona.
3. Mathews, Van Holde, Ahern. 2001. Biochemia. 3. edycja.
4. Murray, R; Granner, D; Mayes, str. I Rodwell, v. 2003. Ilustrowana biochemia Harpera. 26. edycja. Firmy McGraw-Hill.
5. Nelson, DL i Cox, m. 1994. Lehninger. Zasady biochemii. Wydanie 4. Ed Omega.
6. Sigma-Aldrich. 2019. Arkusz chemiczny Guanine. Word szeroki adres internetowy: Sigmaaldrich.com.