АДЕНИН: СТРУКТУРА, БИОСИНТЕЗА, ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Аденин се налази у рибонуклеинских киселина (РНК) нуклеобазе типа пурина и дезоксирибонуклеинске (ДНК) живих организама и вируса. Неке од функција ових биополимера (РНА и ДНК) су складиштење, репликација, рекомбинација и пренос генетских информација.

Да би формирао нуклеинске киселине, најприје атом азота 9 аденина формира гликозидну везу са примарним угљеником 1 (Ц1 ') рибозе (РНА) или 2'-деоксирибозом (ДНК). На овај начин, аденин формира нуклеозид аденозин или аденозин.

Извор: Пепемонбу

Друго, хидроксилна група (-ОХ) на 5 'угљеника шећера (рибоза или 2'-деоксирибоза) аденозина формира естерску везу са фосфатном групом.

У живим ћелијама, у зависности од броја присутних фосфатних група, може бити аденосин-5'-монофосфат (АМП), аденосин-5'-дифосфат (АДП) и аденозин-5'-трифосфат (АТП). Постоје и еквиваленти који поседују 2'-деоксирибозу. На пример, деоксиаденозин-5'-монофосфат (дАМП), итд.

Структура и карактеристике

Аденин, назван 6-аминопурин, има емпиријску формулу Ц ₅ Х ₅ Н ₅ , и има молекулску тежину 135.13 г / мол, даје пречишћен у облику бледо жуте чврсте супстанце, са тачком кључања од 360ºЦ.

Његов молекул има хемијску структуру са двоструким прстеном са коњугованим двоструким везама, која је фузија пиримидина са имидазолном групом. Због тога је аденин равни хетероциклички молекул.

Има релативну растворљивост од 0,10 г / мл (при 25 ° Ц), у киселим и базним воденим растворима, са пКа од 4,15 (на 25 ° Ц).

Из истог разлога, она се може открити апсорбанцијом на 263 нм (са коефицијентом апсорпције Е ^{1,2 мМ} = 13,2 М ^-1 .цм ^-1 у 1,0 М ХЦл), површином електромагнетног спектра. одговара скоро ултраљубичастом.

Биосинтеза

Биосинтеза пуринских нуклеотида је идентична у практично свим живим бићима. Започиње преношењем амино групе из глутамина у супстрат 5-фосфорибозил-л-пирофосфат (ПРПП), и ствара 5-фосфорибосиламин (ПРА).

Ово је реакција катализирана глутамин-ПРПП трансферазом, кључним ензимом у регулацији овог метаболичког пута.

После секвенцијалне допунама амино киселине глутамин, глицин, метхенил-фолата, аспартат, Н ¹⁰ -формил-фолата на ПРА, који укључује кондензације и затварање прстена, иносине-5'-монофосфат (ИМП) је произведен, чија хетероциклични јединица хипоксантин (6-оксипурин).

Ове адиције су подстакнуте хидролизом АТП-а до АДП-а и неорганског фосфата (Пи). Потом се у ИМП додаје амино група из аспартата, у реакцији спојеној са хидролизом гванозин-трифосфата (ГТП), да би се коначно створио АМП.

Потоњи контролише овај биосинтетски пут путем негативних повратних информација, делујући на ензиме који катализују стварање ПРА и модификацију ИМП-а.

Као и код распада других нуклеотида, азотна база нуклеотида аденозина пролази процес који се назива "рециклажа".

Рециклажа се састоји од преноса фосфатне групе из ПРПП у аденин и формира АМП и пирофосфат (ППи). То је један корак који катализује ензим аденин фосфорибосилтрансфераза.

Улоге у оксидативном и редуктивном метаболизму

Аденин је део неколико важних молекула у оксидативном метаболизму, који су следећи:

1. Флавин аденин динуклеотид (ФАД / ФАДХ ₂ ) и никотинамид аденин динуклеотид (НАД ⁺ / НАДХ), који учествују у реакцијама смањења оксидације преношењем хидридних јона (: Х ^- ).
2. Коензим А (ЦоА), који учествује у активирању и преносу ацилних група.

Током оксидативног метаболизма, НАД ⁺ функционише као супстрат акцептора електрона (хидридни јони) и формира НАДХ. Док је ФАД кофактор који прихвата електроне и постаје ФАДХ ₂ .

С друге стране, аденин формира никотинамид аденин динуклеотид фосфат (НАДП ⁺ / НАДПХ), који учествује у редуктивном метаболизму. На пример, НАДПХ је супстрат донора електрона током биосинтезе липида и деоксирибонуклеотида.

Аденин је део витамина. На пример, ниацин је прекурсор НАД ⁺ и НАДП ^+, а рибофлавин је прекурсор ФАД.

Функције у експресији гена

Аденин је део С-аденосилметионин (САМ), што представља метил радикал донор (-ЦХ ₃ ) и учествује у метилацијом аденин и цитозин остатака у прокариота и еукариотима.

Код прокариота метилација обезбеђује сопствени систем препознавања ДНК и на тај начин штити ДНК од сопствених рестриктивних ензима.

Код еукариота метилација одређује експресију гена; то јест, утврђује који гени се требају експримирати, а који не. Поред тога, метилације аденина могу обележити места поправљања оштећене ДНК.

Многи протеини који се везују за ДНК, као фактора транскрипције, имају аминокиселински остаци глутамин и аспарагин том облику водоничних веза са Н- ⁷ атома аденин.

Функције у метаболизму енергије

Аденин је део АТП-а, који је високоенергетски молекул; то јест, његова хидролиза је ексергонска, а Гиббсова слободна енергија је висока и негативна вредност (-7,0 Кцал / мол). АТП у ћелијама учествује у многим реакцијама које захтевају енергију, као што су:

- Промовисати ендергонске хемијске реакције које катализују ензими који учествују у интермедијарном метаболизму и у анаболизму, формирањем високоенергетских интермедијара или спојених реакција.

- Промовишу биосинтезу протеина у рибосомима, омогућавајући естерификацију аминокиселина одговарајућим трансфером РНА (тРНА) да би се формирала аминоацил-тРНА.

- подстичу кретање хемијских материја кроз ћелијске мембране. Постоје четири врсте протеинских носача: П, Ф, В и АБЦ. Типови П, Ф и В носе јоне, а АБЦ тип супстрата. На пример, На ⁺ / К ⁺ АТПасе , класа П, треба један АТП да пумпа два К ⁺ у ћелију и три На ^{+ ван} .

- Појачајте контракцију мишића. Обезбеђује енергију која усмерава на клизање актиног влакна преко миозина.

- Промовисати нуклеарни транспорт. Када се бета подјединица хетеродимерног рецептора веже на АТП, он ступа у интеракцију са компонентама нуклеарног поре комплекса.

Остале функције

Аденосин служи као лиганд за рецепторске протеине присутне у неуронима и ћелијама цревног епитела, где делује као ванћелијски или неуромодулаторни гласник, када се појаве промене у ћелијском метаболизму енергије.

Аденин је присутан у снажним антивирусним агенсима као што је арабиносиладенин (араА), који производе неки микроорганизми. Даље, присутан је у пуромицину, антибиотику који инхибира биосинтезу протеина и производи га микроорганизми рода Стрептомицес.

У АМП-у он служи као супстрат за реакције које генеришу други мессенгер циклички АМП (цАМП). Ово једињење, произведено ензимом аденилат циклазом, неопходно је за већину интрацелуларних сигналних каскада, неопходних за пролиферацију и преживљавање ћелија, као и за упалу и ћелијску смрт.

Сулфат у свом слободном стању није реактиван. Једном када уђе у ћелију, претвара се у аденосин-5'-фосфосулфат (АПС), а потом у 3'-фосфоаденосин-5'-фосфосулфат (ПАПС). У сисара, ПАПС је донор сулфатних група и формира органске сулфатне естере попут хепарина и хондроитина.

У биосинтези цистеина, С-аденосилметионин (САМ) служи као прекурсор за синтезу С-аденосилхомоцистеина, која се трансформише у неколико корака, катализираних ензимима, у цистеин.

Пребиотска синтеза

Експериментално, показано је да држање водоник цијанид (ХЦН) и амонијак (НХ ₃ ) приложити , у лабораторијским условима сличним онима који наговоре раној Земљи, аденин се производи у добијеној смеши. То се дешава без потребе да постоји било која жива ћелија или ћелијски материјал.

Пребиотички услови укључују одсуство слободног молекуларног кисеоника, атмосферу која смањује атмосферу, интензивно ултраљубичасто зрачење, велике електричне лукове попут оних који настају у олуји и високе температуре. Ово претпоставља да је аденин био главна и најобилнија база азота која је настала током пребиотске хемије.

Дакле, синтеза аденина би представљала кључни корак који би омогућио порекло првих ћелија. Оне су морале имати мембрану која је формирала затворени одељак, унутар којег би се нашли молекули потребни за изградњу првих биолошких полимера потребних за само-одржавање.

Користити се као терапеутски фактор и ћелијска култура

Аденин је, заједно са другим органским и неорганским хемијским једињењима, суштински састојак у рецепту који се користи у свим лабораторијама за биохемију, генетику, молекуларну биологију и микробиологију у свету за раст ћелија које су временом одрживе.

То је зато што дивље нормалне ћелијске сорте могу открити и ухватити расположиви аденин из окружења и користити га за синтезу сопствених нуклеозида аденина.

Ово је облик преживљавања ћелија, који штеди унутрашње ресурсе синтетишујући сложеније биолошке молекуле из једноставних прекурсора узетих споља.

У експерименталним моделима хроничне болести бубрега, мишеви имају мутацију гена аденин фосфорибосилтрансферазе који производи неактивни ензим. Овим мишевима дају се комерцијални раствори који садрже аденин, натријум цитрат и глукозу интравенски да би се поспешио брзи опоравак.

Овај третман заснован је на чињеници да се ПРПП, почетни метаболит за биосинтезу пурина, синтетише из рибозе-5-фосфата путем пентозног фосфата, чији је почетни метаболит глукоза-6-фосфат. Међутим, многа од ових решења нису одобрена од међународних регулаторних тела за људску употребу.

Референце

1. Бурнстоцк, Г. 2014. Пуринс анд Пуриноцепторс. Преглед молекуларне биологије Референце Модули у биомедицинским наукама. Ворд Виде Веб адреса: хттпс://дои.орг/10.1016/Б978-0-12-801238-3.04741-3
2. Цларамоунт, Д. и др. 2015. Животињски модели дечије хроничне болести. Непхрологи, 35 (6): 517-22.
3. Цоаде, С. и Пеарсон, Ј. 1989. Метаболизам аденинских нуклеотида. Цирцулатион Ресеарцх, 65: 531-37
4. Давсон, Р. ет ал. 1986. Подаци за биохемијска истраживања. Цларендон Пресс, Окфорд.
5. ДроугБанк. 2019. Аденин хемикални лист. Ворд Виде Веб адреса: хттпс://ввв.другбанк.ца/другс/ДБ00173
6. Хортон, Р; Моран, Л; Сцримгеоур, Г; Перри, М. и Равн, Д. 2008. Принципи биохемије. 4тх Едитион. Пеарсон Едуцатион.
7. Книгхт, Г. 2009. Пуринергички рецептори. Енциклопедија неуронауке. 1245-52. Ворд Виде Веб адреса: хттпс://дои.орг/10.1016/Б978-008045046-9.00693-8
8. Матхевс, Ван Холде, Ахерн. 2001. Биохемија. 3. издање
9. Мургола, Е. 2003. Аденин. Енциклопедија генетике. Ворд Виде Веб адреса: хттпс://дои.орг/10.1006/рвгн.2001.0008
10. Мурраи, Р; Граннер, Д; Маиес, П. и Родвелл, В. 2003. Харпер'с Иллустратед Биоцхемистри. 26 ^-ог Едитион. Компаније МцГрав-Хилл.
11. Нелсон, ДЛ и Цок, М. 1994. Лехнингер. Принципи биохемије. 4тх Едитион. Ед Омега.
12. Сигма-Алдрицх. 2019. Аденински хемијски лист. Ворд Виде Веб адреса: хттпс://ввв.сигмаалдрицх.цом/цаталог/продуцт/алдрицх/га8626?ланг=ен