ПУРИНЫ: ХАРАКТЕРИСТИКА, СТРОЕНИЕ, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В пуринах структурно плоские молекулы, гетероциклические, образованные путем слияния двух колец: один из шести атомов и еще пять. Основные молекулы, в которые входят пурины, - это нуклеотиды. Последние являются строительными блоками, входящими в состав нуклеиновых кислот.

В дополнение к их участию в молекулах наследственности, пурины присутствуют в высокоэнергетических структурах, таких как АТФ и ГТФ, и других молекулах, представляющих биологический интерес, таких как никотинамидадениндинуклеотид, никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФН) и кофермент Q.

Источник: Sponk

Характеристики и состав

Структура пуринов следующая: гетероциклическая молекула, состоящая из пиримидинового кольца и имидазольного кольца. По количеству атомов кольца имеют шесть и пять атомов.

Это плоские молекулы, содержащие азот. Мы обнаруживаем, что они входят в состав нуклеозидов и нуклеотидов. Последние являются строительными блоками нуклеиновых кислот: ДНК и РНК.

У млекопитающих пурины обнаруживаются в более высоких пропорциях в молекулах ДНК и РНК, особенно в виде аденина и гуанина. Мы также находим их в уникальных молекулах, таких как AMP, ADP, ATP и GTP, среди других.

Характеристики

-Структурные блоки нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты отвечают за хранение генетической информации и управление процессом синтеза белка. По структуре они представляют собой биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды.

Пурины входят в состав нуклеотидов

В нуклеотиде мы находим три компонента: (1) фосфатную группу, (2) пятиуглеродный сахар и (3) азотистое основание; сахар является центральным компонентом молекулы.

Азотистое основание может быть пурином или пиримидином. Пурины, которые мы обычно находим в нуклеиновых кислотах, - это гуанин и аденин. Оба кольца состоят из девяти атомов.

Пурины образуют гликозидные связи с рибозой через азот в положении 9 и углерод 1 сахара.

Англосаксонская мнемоника, напоминающая о том, что пурины состоят из девяти атомов, состоит в том, что и аденин, и гуанин имеют слово девять, что означает девять.

Пурины не сочетаются друг с другом

Двойная спираль ДНК требует спаривания оснований. Из-за стерических затруднений (например, из-за проблем с размером) один пурин не может сочетаться с другим пурином.

В нормальных условиях пурин-аденин соединяется с пиримидин-тимином (A + T), а пурин-гуанин с пиримидин-цитозином (G + C). Помните, что пиримидины - это плоские молекулы, состоящие из одного кольца и, следовательно, меньшего размера. Этот образец известен как правило Чаргаффа.

Структура молекулы РНК не состоит из двойной спирали, но тем не менее мы находим те же пурины, о которых упоминали в ДНК. Азотистые основания, которые различаются между обеими молекулами, - это пиримидины.

-Молекулы для хранения энергии

Нуклеозидтрифосфат, особенно АТФ (аденозинтрифосфат), - это молекулы, богатые энергией. Подавляющее большинство химических реакций метаболизма используют энергию, запасенную в АТФ.

Связи между фосфатами имеют высокую энергию, поскольку несколько отрицательных зарядов вместе отталкиваются друг от друга и способствуют его разрушению. Выделяемая энергия используется клеткой.

Помимо АТФ, пурины входят в состав молекул, представляющих биологический интерес, таких как никотинамидадениндинуклеотид, никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФН) и кофермент Q.

-Нейротрансмиттеры

Многочисленные исследования показали, что пурины служат сигнальными молекулами через глию в центральной нервной системе.

Пурины также можно найти в составе структур, называемых нуклеозидами. Они очень похожи на нуклеотиды, но в них отсутствует фосфатная группа.

Нуклеозиды обладают небольшой биологической активностью. Однако у млекопитающих мы находим очень заметное исключение: аденозин. Эта молекула выполняет множество функций и, в частности, участвует в регуляции процессов в нервной и сердечно-сосудистой системах.

Действие аденозина на регуляцию сна хорошо известно. В мозгу мы находим множество рецепторов этого нуклеозида. Присутствие аденозина связано с чувством усталости.

Пуриновый метаболизм

Синтез

Биосинтез пурина инициируется рибозо-5-фосфатным остовом. Фермент фосфорибозилпирофосфатсинтетаза отвечает за катализирование добавления пирофосфата.

Затем действует фермент глутамин-PRPP-амидотрансфераза или амидофосфорибозилтрансфераза, который катализирует взаимодействие между PRPP (аббревиатура для обозначения соединения, полученного на предыдущей стадии, фосфорибозилпирофосфат) и глутамином с образованием продукта 5-фосфорибозиламина.

Последнее соединение служит основой для ряда молекулярных добавлений, конечной стадией которых является образование инозинмонофосфата, сокращенно ИМФ.

IMP может следовать за преобразованием AMP или GMP. Эти структуры можно фосфорилировать с образованием высокоэнергетических молекул, таких как АТФ или ГТФ. Этот маршрут состоит из 10 ферментативных реакций.

В общем, весь процесс синтеза пурина сильно зависит от энергии, требуя потребления нескольких молекул АТФ. Синтез пуринов de novo происходит в основном в цитоплазме клеток печени.

Требования к диете

И пурины, и пиримидины продуцируются в клетке в достаточных количествах, поэтому в этих молекулах нет существенных потребностей в рационе. Однако, когда эти вещества потребляются, они перерабатываются.

Заболевания, связанные с метаболизмом пуринов: подагра.

Внутри клетки одним из результатов метаболизма пуриновых оснований является производство мочевой кислоты (C ₅ H ₄ N ₄ O ₃ ) из-за действия фермента, называемого ксантиноксидазой.

У здорового человека низкий уровень мочевой кислоты в крови и моче является нормальным явлением. Однако, когда эти нормальные значения становятся высокими, это вещество постепенно накапливается в суставах тела и в некоторых органах, например, в почках.

Состав рациона является определяющим фактором при возникновении подагры, поскольку постоянное потребление элементов, богатых пуринами (алкоголь, красное мясо, морепродукты, рыба и другие), может, в свою очередь, увеличить концентрацию мочевой кислоты.

Симптомы этого состояния - покраснение пораженных участков и сильная боль. Это один из видов артрита, который поражает пациентов из-за скопления микрокристаллов.

Ссылки

1. Альбертс, Б., Брей, Д., Хопкин, К., Джонсон, А.Д., Льюис, Дж., Рафф, М.,… и Уолтер, П. (2013). Существенная клеточная биология. Наука о гирляндах.
2. Бореа, Пенсильвания, Гесси, С., Мериги, С., Винченци, Ф., и Варани, К. (2018). Фармакология аденозиновых рецепторов: современное состояние. Физиологические обзоры, 98 (3), 1591-1625.
3. Брэди, С. (2011). Основы нейрохимии: принципы молекулярной, клеточной и медицинской нейробиологии. Академическая пресса.
4. Купер, GM, и Хаусман, RE (2007). Клетка: молекулярный подход. Вашингтон, округ Колумбия, Сандерленд, Массачусетс.
5. Девлин, Т.М. (2004). Биохимия: учебник с клиническими приложениями. Я поменял направление.
6. Файрестайн, Г.С., Бадд, Р., Габриэль, С.Е., Макиннес, И.Б., & О'Делл, Дж. Р. (2016). Электронная книга «Учебник ревматологии» Келли и Файрстайна. Elsevier Health Sciences.
7. Гриффитс, AJ (2002). Современный генетический анализ: интеграция генов и геномов. Macmillan.
8. Гриффитс, А.Дж., Весслер, С.Р., Левонтин, Р.К., Гелбарт, В.М., Сузуки, Д.Т., и Миллер, Д.Х. (2005). Введение в генетический анализ. Macmillan.
9. Кулман, Дж. И Рем, К. Х. (2005). Биохимия: текст и атлас. Panamerican Medical Ed.
10. Михайлопуло И.А., Мирошников А.И. (2010). Новые тенденции в биотехнологии нуклеозидов. Acta Naturae 2 (5).
11. Пассарж, Э. (2009). Текст и атлас генетики. Panamerican Medical Ed.
12. Пелли, JW (2007). Интегрированная биохимия Эльзевьера. Мосби.
13. Сигель, GJ (1999). Основы нейрохимии: молекулярные, клеточные и медицинские аспекты. Липпинкотт-Рэйвен.