гуанин

гуанин является важным азотистым основанием и имеет центральное значение для метаболизма нуклеиновых кислот в организме. Его можно синтезировать в организме из аминокислот. Однако из-за большого расхода энергии на эту реакцию она часто восстанавливается путем спасения.

Что такое гуанин?

Гуанин - одно из пяти азотистых оснований, играющих ключевую роль в структуре ДНК и РНК. Он также является основным компонентом других физиологически важных молекул, таких как гуанизинтрифосфат (GTP).

Гуанин представляет собой пуриновое основание, основная химическая структура которого состоит из гетероциклического ароматического кольца, состоящего из шести атомов и присоединенного пятичленного кольца. В организме он обычно встречается в виде мононуклеотида с рибозой или дезоксирибозой и остатком фосфата. Помимо АТФ, мононуклеотидный ГТФ является хранилищем энергии в контексте энергетического метаболизма. В двойной спирали ДНК гуанин связан с комплементарным азотным основанием цитозином через три водородные связи.

Поскольку образование свободного гуанина требует больших затрат энергии, он восстанавливается в организме из нуклеиновых кислот путем отщепления (путь спасения) и снова используется в форме мононуклеотида для синтеза нуклеиновых кислот. В организме он расщепляется на мочевую кислоту. Гуанин - твердое вещество слегка желтоватого цвета с температурой плавления 365 градусов. Тает при разложении. Он не растворяется в воде, но может растворяться в кислотах и ​​щелочах.

Функция, эффект и задачи

Гуанин входит в состав нуклеиновых кислот и различных нуклеотидов и нуклеозидов. Как важное азотистое основание, это одна из центральных молекул всех организмов.

Он формирует генетический код с другими тремя азотистыми основаниями - аденином, цитозином и тимином. Подобно этим, он гликозидно связан с сахарной дезоксирибозой в ДНК. Три последовательных азотистых основания кодируют по одной аминокислоте в виде так называемого кодона. Таким образом, несколько кодонов кодируют белок как цепочку последовательных аминокислот. Генетический код хранится в ДНК. Внутри двойной спирали ДНК есть комплементарная цепь с соответствующими комплементарными азотистыми основаниями. Он связан с кодоногенной цепью водородными связями и отвечает за стабильность генетической информации.

Внутри РНК гуанин, наряду с другими азотистыми основаниями, играет важную роль в синтезе белка. Нуклеозиды гуанизин и дезоксигуанизин также являются важными промежуточными продуктами метаболизма. Кроме того, нуклеотиды гуанизинмонофосфат (GMP), гуанизиндифосфат (GDP) и гуанизинтрифосфат (GTP), помимо АТФ и АДФ, отвечают за энергетический метаболизм. Нуклеотиды ДНК также встречаются в качестве промежуточных соединений в метаболизме.

Образование, возникновение, свойства и оптимальные значения

Гуанин играет центральную роль в метаболизме всех организмов. Поскольку он входит в состав нуклеиновых кислот, он также свободно встречается в качестве промежуточного продукта метаболизма. В организме человека он может синтезироваться из аминокислот. Однако биосинтез очень энергоемкий.

Таким образом, он восстанавливается из нуклеиновых кислот в форме нуклеотида путем восстановления. В пути восстановления свободные пуриновые основания, такие как аденин, гуанин и гипоксантин, вырезаются из существующей нуклеиновой кислоты, и образуются новые мононуклеотиды. Этот процесс намного более энергоэффективен, чем новый синтез гуанина и его мононуклеотида. Мононуклеотид снова используется для синтеза нуклеиновых кислот. Таким образом, спасательный путь представляет собой процесс рециркуляции: когда гуанин расщепляется, мочевая кислота образуется через промежуточный продукт ксантин.

Распад пуринов в организме - главный источник мочевой кислоты. У птиц, рептилий и летучих мышей гуанин является важным продуктом выведения азота в дополнение к мочевой кислоте. Поскольку этот пастообразный продукт содержит мало воды и не может использоваться для выработки энергии, он выделяется непосредственно птицами и, в частности, летучими мышами. Поскольку при выводе из организма общая масса уменьшается, способность этих животных летать улучшается. Выделенный гуанин образует так называемое гуано, особенно на богатых известью почвах после выветривания. Гуано - очень ценное удобрение, богатое фосфором и азотом.

Здесь вы можете найти свое лекарство

Заболевания и расстройства

Если метаболизм гуанина нарушен, могут возникнуть проблемы со здоровьем. Например, если фермент гипоксантингуанинфосфорибозилтрансфераза (HGPRT) является дефектным, путь восстановления нарушается. Отсюда и развивается так называемый синдром Леша-Найхана.

При этом заболевании восстановление мононуклеотидов гуанинсина из нуклеиновых кислот является недостаточным. Скорее, происходит повышенное расщепление гуанина. В организме вырабатывается большое количество мочевой кислоты. Вот почему это заболевание также известно как синдром гиперурикемии. В тяжелых случаях возникает аутоагрессия, когнитивные нарушения и даже внешняя агрессия. Часто пациенты травмируются. В основном страдают мальчики, потому что аутосомно-рецессивное заболевание вызвано генной мутацией X-хромосомы.

У девочек обе Х-хромосомы должны быть затронуты мутацией, но это случается редко. Если синдром Леша-Найхана не лечить, дети умирают в младенчестве. Распад гуанина можно предотвратить с помощью лекарств и специальной диеты. Таким образом можно частично облегчить симптомы. К сожалению, синдром Леша-Найхана нельзя лечить причинно. Гиперурикемия также может возникать в связи с другими заболеваниями или другими генетическими дефектами. Первичная гиперурикемия на один процент является генетической и на 99 процентов вызвана снижением экскреции мочевой кислоты через почки.

Также существуют вторичные формы гиперурикемии. Например, заболевания, которые связаны с повышенным разрушением клеток, такие как лейкемия или определенные заболевания крови, могут производить больше пуринов и, следовательно, мочевой кислоты. Лекарства или алкоголизм также могут привести к нарушению пуринового обмена. В результате повышения концентрации мочевой кислоты могут возникать приступы подагры из-за преципитации мочевой кислоты в суставах. Лечение включает диету с низким содержанием пуринов и, следовательно, гуанином.