Ksantīns

Ksantīns rodas kā starpprodukts purīnu nukleotīdu sadalīšanās gadījumā ar urīnskābi. Tādējādi tā ir centrālā molekula nukleīnskābju metabolisma kontekstā. Ja notiek ksantīna sadalīšanās, notiek tā saucamā ksantineurija.

Kas ir ksantīns?

Ksantīns ir starpprodukts purīnu sadalīšanās procesā organismā.Svarīgākie izejvielu savienojumi ir purīna bāzes adenīns un guanīns, kas iegūti nukleīnskābju metabolisma rezultātā. Tā ir arī galvenā viela ksantīnu grupā.

Ksantīns sastāv no hetero gredzena ar sešiem atomiem, kuriem ir pievienots vēl viens hetero gredzens ar pieciem atomiem. Ksantīnu pamatstruktūrā ir slāpekļa atoms 1., 3., 7. un 9. pozīcijā. Pozīcijās 4 un 5 katrā ir oglekļa atomi, kas pieder abiem gredzeniem. Atlikušās no 9 pozīcijām sastāv no oglekļa atomiem, kuriem atkarībā no savienojuma ir piesaistīti dažādi atomi vai atomu grupas. Ksantīna gadījumā 2. un 6. pozīcija ir hidroksilēta.

Tomēr, sadaloties aromāta struktūrai, hidroksilgrupas ūdeņraža joni migrē uz gredzena slāpekli. Procesa laikā veidojas C = O divkāršās saites un NH vienreizējās saites. Ksantīns ir bezkrāsaina un kristāliska cieta viela ar kušanas temperatūru 360 grādi. Tas slikti šķīst tikai aukstā ūdenī un vidēji šķīst karstā ūdenī. Tas arī izšķīst spirtā. Ksantīni satur arī aktīvās sastāvdaļas kofeīnu, teobromīnu un teofilīnu.

Funkcija, efekts un uzdevumi

Kā minēts iepriekš, ksantīns ir starpprodukts purīnu sadalīšanās procesā organismā. Apgriezta reakcija no ksantīna uz purīna bāzēm nav iespējama. Kad tas ir izveidojies, organisms to izdalās, pārvēršot to urīnskābē.

Šajā procesā tiek iznīcināta liela daļa slāpekļa organismā. Purīnu bāzes kā nukleīnskābju sastāvdaļas tiek sintezētas no aminoskābēm. Sintēzes laikā netiek ražotas brīvas purīna bāzes, tikai to nukleotīdi. Ribose fosfāts kalpo par sākuma molekulu, uz kuras tiek sintezēta purīna bāzes pamatstruktūra, pievienojot atomus un atomu grupas. Šīs atomu grupas nāk no aminoskābju metabolisma. Tā kā šis process ir ļoti energoietilpīgs, purīna bāzes tiek atgūtas no nukleīnskābēm, izmantojot tā saukto glābšanas ceļu, un atkal tiek integrētas nukleīnskābēs kā mononukleotīds.

Jaunā purīnu bāzu sintēze un to sadalīšana ir līdzsvarota. Jo labāks ir glābšanas ceļš, t.i., purīnu bāzu pārstrāde, jo mazāk ksantīna un tādējādi arī urīnskābes organisms ražo. Kad šis process tiek traucēts, palielinās metabolisma ātrums ksantīna veidošanā. Ksantīna veidošanos katalizē ferments ksantīna oksidāze. Ar ksantīna oksidāzes palīdzību veidojas purīnu sabrukšanas starpprodukti - hipoksantīns un ksantīns. Papildus svarīgajai funkcijai kā starpproduktam purīnu sadalīšanās procesā, tam ir arī stimulējoša iedarbība, pateicoties tā ķīmiskajai struktūrai organismā.

Izglītība, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības

Ksantīns ir atrodams asinīs, muskuļos un aknās. Tas veidojas purīnu bāzu hidroksilēšanas laikā 2. un 6. pozīcijā. Tā ir arī dažādu alkaloīdu, piemēram, kofeīna, teobromīna vai teofilīna, svina viela.Šīs vielas ir atrodamas kafijas pupiņās, kakao, tējas lapās, mate, guarānā vai kolas riekstos un ir pazīstamas ar to stimulējoša iedarbība.

Tas pats attiecas uz ksantīnu. Ksantīnam tiek piedēvēts stimulējošs efekts. Vīnā tas nelielā mērā veidojas, sadaloties raugiem. Papildus citiem ksantīna atvasinājumiem ksantīns ir atrodams arī kafijas pupiņās, tējā, mate un pat kartupeļos. Tiek apgalvots, ka mate tējas īpaši stimulējošā iedarbība ir saistīta ar ksantīna iedarbību. Tāpat kā citas purīna bāzes, tas veido nukleozīdus un nukleotīdus. Nukleozīdu ksantosīns sastāv no cukura ribofuranozes un ksantīna.

Plaši pazīstams nukleotīds ir ksantosīna monofosfāts (XMP), kas veidojas no ksantīna, ribozes un fosfāta. Guanizimonofosfāts (GMP) organismā veidojas no XMP kā RNS pamata sastāvdaļa. Tāpat kā GMP, arī XMP tiek izmantots kā garšas pastiprinātājs. Ksantīns caur ūdeņraža saitēm var veidot bāzu pārus ar citām purīna bāzēm. Ar 2,4-diaminopirimidīna un ksantīna palīdzību tiek pētīti neparasti bāzu pāri, lai labāk izprastu procesus DNS.

Slimības un traucējumi

Slimība saistībā ar ksantīnu ir tā saucamā ksantinūrija.ksantinūrija ir ģenētiski vielmaiņas traucējumi purīna metabolismā. Mutācijas dēļ ferments ksantīna oksidāze (XO) nav vai ir tikai daļēji funkcionāls.

Ksantīna oksidāze ir atbildīga par hipoksantīna un ksantīna sadalīšanās urīnskābē katalizēšanu. Kad sadalījums pārstāj darboties, ksantīns uzkrājas asinīs. Hipoksantīnu var pārstrādāt, izmantojot glābšanas ceļu, un atgriezties purīna metabolismā. Tomēr ksantīnam tas vairs nav iespējams. Tā kā tas šķīst ūdenī, tas var izdalīties ar urīnu. Urīnskābes līmenis ir zems. Retos gadījumos tas var izraisīt ksantīna nogulsnes muskuļos vai citos orgānos. Ārkārtējos gadījumos ksantīna akmeņi nierēs noved pie akūtas nieru mazspējas.

II tipa ksantūrūrija cita starpā ir saistīta ar autismu, garīgu atpalicību, nieru cistām, nefrokalcinozi un samazinātu kaulu blīvumu. Kā terapija ir ieteicama daudz dzeršanas un diēta ar zemu purīna saturu. Ksantinūrija var attīstīties arī pēc podagras ārstēšanas ar alopurinolu. Allopurinols darbojas, bloķējot fermentu ksantīna oksidāzi, lai pazeminātu urīnskābes līmeni. Palielinātas urīnskābes ražošanas vietā palielinās ksantīna koncentrācija. Lai novērstu nierakmeņu veidošanos, jāpalielina šķidruma uzņemšana.