ГУАНИН: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТРУКТУРА, ФОРМАЦИЈА И ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Гуанин је азотна база која служи за биосинтезу гванилат монофосфат и 5'-5'-монофосфат се деокигуанилато. Обе супстанце су део РНА и ДНК, који чувају генетске информације ћелија.

Рибонуклеинска киселина (РНА) и деоксирибонуклеинска киселина (ДНК) се састоје од нуклеотида који се састоје од азотне базе везане за шећер и фосфатну групу.

Извор: НЕУРОтикер

Гванин, осим што је део нуклеинских киселина, у облицима нуклеозида монофосфата, дифосфата и трифосфата (ГМП, ГДП и ГТП) учествује у процесима као што су енергетски метаболизам, превођење интрацелуларног сигнала, физиологија фоторецептора фузија везикула.

Хемијска структура

Хемијска структура гванина (2-амино-6-хидроксипурин) је хетероциклички пурински прстен, који се састоји од система два везана прстена: један прстен је пиримидин, а други прстен имидазол.

Гуанинов хетероциклични прстен је раван с неким коњугираним двоструким везама. Поред тога, има два таутомерна облика, кето и енол облик, између Ц-1 и Н-6 група.

карактеристике

Карактеристике гванина су следеће:

- Гуанин је аполарна супстанца. Нерастворљив је у води, али је растворљив у концентрованим растворима јаких киселина или база.

- Може се изолује као бела чврста супстанца, са емпиријском формулом Ц ₅ Х ₅ Н ₅ О и молекулске тежине 151.3 г / мол.

- Својство ДНК да апсорбује светлост на 260 нм, делимично је последица хемијске структуре гванина.

- У ДНК, гванин формира три водоничне везе. Ц-6 карбонилна група је акцептор водоничне везе, Н-1 група и Ц-2 амино група су донори водоничне везе.

Из овог разлога је потребно више енергије да се прекине веза између гванина и цитозина, него код аденина са тимином, јер су последњи пар повезане само две водоничне везе.

- У ћелији се увек налази као део нуклеинских киселина или као ГМП, ГДП и ГТП, никада у слободном облику.

Биосинтеза

Молекул гуанина, као и други пурини, синтетише се ново из 5-фосфорибозил-1-пирофосфата (ПРПП), реакцијама катализираних ензимима.

Први корак се састоји од додавања амино групе, од глутамина, ПРПП и формира се 5-фосфорибосиламин (ПРА).

После тога, у редоследом који се врши, долази до додавања глицина, аспартата, глутамина, формата и угљен-диоксида у ПРА. На овај начин се формира интермедијарни метаболит назван инозин 5'-монофосфат (ИМП).

Током овог процеса користи се слободна енергија из хидролизе АТП-а (аденозин 5'-трифосфат), који ствара АДП (аденозин 5'-дифосфат) и Пи (неоргански фосфат).

Оксидација ИМП зависи од НАД ⁺ (никотинамид аденин динуклеотид), стварајући ксантин 5'-монофосфат (КСМП). Накнадно додавање амино групе у КСМП ствара молекул гванилата.

Регулација биосинтезе гванилата одвија се на почетку, када се формира ПРА, и на крају, када се догоди ИМП оксидација. Регулација се одвија негативним повратним информацијама: ГМП нуклеотид инхибира ензиме у обе фазе.

Током метаболичке разградње нуклеотида рециклирају се азотне базе. ГМП настаје ензимом хипоксантин-гванин фосфорибосилтрансфераза, преносећи фосрибозил групу из ПРПП у гванин.

Функција

Пошто се гванин не налази у његовом слободном облику, његове функције су повезане са ГМП, БДП-ом и ГТП-ом. Неке од њих су наведене у наставку:

- Гуанозин 5'-трифосфат (ГТП) делује као резервоар слободне енергије. Гама фосфатна група ГТП може се пренети у аденозин 5'-трифосфат (АДП), да би се формирао АТП. Ова реакција је реверзибилна, а катализује је нуклеозид-дифосфат киназа.

- ГМП је најстабилнији облик нуклеотида који садржи гванин. Кроз хидролизу, ГМП формира циклични ГМП (цГМП), који је други гласник током унутарћелијске сигнализације, у преводним путевима. На пример, у фоторецепторским и хеморецепторским ћелијама мириса.

- цГМП учествује у опуштању крвних судова глатког мишића, током биосинтезе азот оксида у ћелијама ендотела.

- Хидролиза ГТП гама фосфата служи као слободан извор енергије за биосинтезу протеина у рибосомима.

- Хеликатним ензимима је потребна слободна енергија из хидролизе ГТП-а за одвајање двоструке спирале ДНК, током репликације и транскрипције ДНК.

- Код неурона хипокампуса, деловање натријум-канала напона регулисано је хидролизом ГТП-а на БДП.

Сродне болести

Висок ниво мокраћне киселине у крви и урину повезан је са три различита метаболичка оштећења, која ћемо видети у наставку.

Лесцх-Нихан синдром

Карактерише га недостатак ХПРТ (хипоксантин-гванин фосфорибозил-трансфераза), ензима важног за рециклирање хипоксантина и гванина. У овом случају, нивои ПРПП-а се повећавају, а ИМП и ГМП, два важна регулатора у почетној фази синтезе пурина, нису формирани. Све то погодује де ново биосинтези пурина.

Повећана активност ПРПП синтазе

Ово производи повећање нивоа ПРПП. Овај метаболит делује као активатор ПРПП-амидотранферазе глутамина, који је одговоран за синтезу 5-фосфорибосиламина, повећавајући де ново биосинтезу пурина.

Вон Гиерке синдром

То је болест повезана са складиштењем гликогена типа И. Пацијенти са овим синдромом имају оштећену глукозну 6-фосфатазу. Ово производи повећање нивоа глукозе 6-фосфата, који служи за синтезу рибоза 5-фосфата, путем пентоз-фосфата.

Рибоза 5-фосфат је почетни метаболит за биосинтезу ПРПП. Слично као у претходна два случаја, ово доводи до повећања де ново биосинтезе пурина.

Повећана мокраћна киселина у крви и урину изазива симптоме који су обично познати као гихт. У случају Лесцх Нихан синдрома, пацијенти потпуно недостају активност ензима ХПРП, што доводи до манифестације других симптома, укључујући парализу и менталну ретардацију.

ХПРП ген се налази на Кс хромозому, па мутације овог гена утичу на мушкарце. Не постоји третман за лечење неуролошких проблема. Симптоми повезани са повећаном мокраћном киселином лече се алопуринолом.

Референце

1. Давсон, Р. ет ал. 1986. Подаци за биохемијска истраживања. Цларендон Пресс, Окфорд.
2. Хортон, Р; Моран, Л; Сцримгеоур, Г; Перри, М. и Равн, Д. 2008. Принципи биохемије. 4тх Едитион. Пеарсон Едуцатион.
3. Матхевс, Ван Холде, Ахерн. 2001. Биохемија. 3. издање
4. Мурраи, Р; Граннер, Д; Маиес, П. и Родвелл, В. 2003. Харпер'с Иллустратед Биоцхемистри. 26тх Едитион. Компаније МцГрав-Хилл.
5. Нелсон, ДЛ и Цок, М. 1994. Лехнингер. Принципи биохемије. 4тх Едитион. Ед Омега.
6. Сигма-Алдрицх. 2019. Гуанине хемијски лист. Ворд Виде Веб адреса: сигмаалдрицх.цом.