Guanīns

Guanīns ir svarīga slāpekļa bāze un tai ir galvenā nozīme nukleīnskābju metabolismā organismā. Organismā to var sintezēt no aminoskābēm. Tomēr, ņemot vērā lielos enerģijas patēriņus šai reakcijai, to bieži atjauno caur glābšanas ceļu.

Kas ir guanīns?

Guanīns ir viena no piecām slāpekļa bāzēm, kurām ir galvenā loma DNS un RNS struktūrā. Tas ir arī citu fizioloģiski svarīgu molekulu, piemēram, guaņas trifosfāta (GTP), sastāvdaļa.

Guanīns ir purīna bāze, kuras pamata ķīmiskā struktūra sastāv no heterocikliska aromātiska gredzena, ko veido seši atomi un tam pievienots piecu locekļu gredzens. Organismā tas parasti rodas kā mononukleotīds ar ribozi vai dezoksiribozi un fosfāta atlikumu. Papildus ATP mononukleotīds GTP ir enerģijas krājums enerģijas metabolisma kontekstā. DNS dubultā spirālē guanīns ir savienots ar komplementāro slāpekļa bāzes citozīnu, izmantojot trīs ūdeņraža saites.

Tā kā brīvā guanīna veidošanās ir ļoti energoietilpīga, tas organismā tiek atdalīts no nukleīnskābēm, sadaloties (glābšanas ceļš) un atkal tiek izmantots mononukleotīda formā nukleīnskābju sintēzei. Tas organismā tiek sadalīts urīnskābē. Guanīns ir viegli dzeltenīga izskata cieta viela ar kušanas temperatūru 365 grādi. Tas kūst ar sadalīšanos. Tas nešķīst ūdenī, bet var izšķīst skābēs un sārmos.

Funkcija, efekts un uzdevumi

Guanīns ir daļa no nukleīnskābēm un dažādiem nukleotīdiem un nukleozīdiem. Kā svarīga nukleobāze tā ir viena no visu organismu centrālajām molekulām.

Tas veido ģenētisko kodu ar pārējiem trim nukleobāzes adenīnu, citozīnu un timīnu. Tāpat kā šie, tas glikozīdiski ir saistīts ar cukura dezoksiribozi DNS. Trīs secīgas nukleobāzes kodē vienu aminoskābi kā ts kodonu. Tādējādi vairāki kodoni kodē olbaltumvielu kā secīgu aminoskābju ķēdi. Ģenētiskais kods tiek glabāts DNS. DNS dubultā spirālē atrodas komplementārā ķēde ar attiecīgajām komplementārajām nukleobāzēm. Tas ir saistīts ar kodogēno ķēdi ar ūdeņraža saiti un ir atbildīgs par ģenētiskās informācijas stabilitāti.

RNS ietvaros guanīnam, tāpat kā citām nukleobāzēm, ir svarīga loma olbaltumvielu sintēzē. Nukleozīdu guanica un deoxyguanisine ir arī svarīgi starpprodukti metabolismā. Bez enerģijas ATP un ADP par enerģijas metabolismu atbild arī nukleotīdi - guanisijas monofosfāts (GMP), guanīzes difosfāts (IKP) un guanīzes trifosfāts (GTP). DNS nukleotīdi notiek arī kā starpposma savienojumi metabolismā.

Izglītība, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības

Guanīnam ir galvenā nozīme visu organismu metabolismā. Tā kā tā ir daļa no nukleīnskābēm, tā arī brīvi notiek kā metabolisma starpprodukts. Cilvēka organismā to var sintezēt no aminoskābēm. Tomēr biosintēze prasa ļoti daudz enerģijas.

Tāpēc caur glābšanas ceļu tas tiek atgūts no nukleīnskābēm nukleotīda formā. Glābšanas ceļā no esošās nukleīnskābes tiek izgrieztas brīvās purīna bāzes, piemēram, adenīns, guanīns un hipoksantīns, un veidojas jauni mononukleotīdi. Šis process ir daudz energoefektīvāks nekā jaunā guanīna un tā mononukleotīda sintēze. Mononukleotīdu atkal izmanto nukleīnskābju sintēzei. Glābšanas ceļš tādējādi atspoguļo pārstrādes procesu: sadaloties guanīnam, urīna skābe tiek iegūta, izmantojot starpproduktu ksantīnu.

Purīnu sadalīšanās organismā ir galvenais urīnskābes avots. Putniem, rāpuļiem un sikspārņiem papildus urīnskābei guanīns ir svarīgs slāpekļa izdalīšanās produkts. Tā kā šis mīklas izstrādājums satur maz ūdens un to var slikti izmantot enerģijas ražošanai, to tieši izdala putni un jo īpaši sikspārņi. Tā kā kopējā masa tiek samazināta, kad tā izdalās, uzlabojas šo dzīvnieku spēja lidot. Izdalītais guanīns veido tā saukto guano, it īpaši augsnēs, kas bagātas ar kaļķiem pēc laikapstākļiem. Guano ir ļoti vērtīgs mēslojums, kas bagāts ar fosforu un slāpekli.

Jūs varat atrast savus medikamentus šeit

Slimības un traucējumi

Ja tiek traucēta guanīna metabolisms, var rasties veselības problēmas. Piemēram, ja fermenta hipoksantīna guanīna fosforibozil-transferāzes (HGPRT) ir bojāta, tiek izjaukts glābšanas ceļš. No tā attīstās tā sauktais Lesch-Nyhan sindroms.

Šajā slimībā guaninsīna mononukleotīdu atgūšana no nukleīnskābēm ir nepietiekama. Drīzāk ir palielināts guanīna sadalījums. Organismā tiek ražots liels daudzums urīnskābes. Tāpēc šo slimību sauc arī par hiperurikēmijas sindromu. Smagos gadījumos rodas autoagresija, kognitīvi traucējumi un pat sveša agresija. Bieži pacienti ievaino sevi. Zēni galvenokārt tiek ietekmēti, jo autosomāli recesīvo slimību izraisa gēna mutācija X hromosomā.

Meitenēm mutācija ietekmē abas X hromosomas, bet tas reti notiek. Ja Leša-Nīhana sindromu neārstē, bērni mirst zīdaiņa vecumā. Guanīna sadalīšanos var kavēt, lietojot medikamentus un īpašu diētu. Tādējādi simptomus var daļēji mazināt. Diemžēl Lesha-Nīhana sindromu nevar ārstēt cēloņsakarīgi. Hiperurikēmija var rasties arī saistībā ar citām slimībām vai citiem ģenētiskiem defektiem. Primārā hiperurikēmija ir viena procenta ģenētiska, bet 99 procentus izraisa samazināta urīnskābes izdalīšanās caur nierēm.

Pastāv arī hiperurikēmijas sekundāras formas. Piemēram, slimības, kas saistītas ar palielinātu šūnu pasliktināšanos, piemēram, leikēmija vai noteiktas asins slimības, var radīt vairāk purīnu un tādējādi urīnskābes. Arī zāles vai alkoholisms var izraisīt purīna metabolisma traucējumus. Palielinoties urīnskābes koncentrācijai, podagras lēkmes var rasties urīnskābes nogulsnēšanās locītavās dēļ. Procedūrā ietilpst diēta ar zemu purīna līmeni un līdz ar to arī ar zemu guanīna saturu.