Guanina

Guanina jest ważną zasadą azotową i ma kluczowe znaczenie dla metabolizmu kwasów nukleinowych w organizmie. Może być syntetyzowany w organizmie z aminokwasów. Jednak ze względu na wysoki wydatek energetyczny tej reakcji, jest ona często odzyskiwana na drodze ratunkowej.

Co to jest guanina?

Guanina jest jedną z pięciu zasad azotowych, które odgrywają kluczową rolę w strukturze DNA i RNA. Jest również podstawowym składnikiem innych fizjologicznie ważnych cząsteczek, takich jak trifosforan guanizyny (GTP).

Guanina jest zasadą purynową, której podstawowa struktura chemiczna składa się z heterocyklicznego pierścienia aromatycznego składającego się z sześciu atomów i dołączonego pięcioczłonowego pierścienia. W organizmie występuje zwykle jako mononukleotyd z rybozą lub dezoksyrybozą i resztą fosforanową. Oprócz ATP mononukleotyd GTP jest magazynem energii w kontekście metabolizmu energetycznego. W podwójnej helisie DNA guanina jest połączona z komplementarną, azotową cytozyną, poprzez trzy wiązania wodorowe.

Ponieważ tworzenie wolnej guaniny jest bardzo energochłonne, jest ona odzyskiwana w organizmie z kwasów nukleinowych przez odszczepienie (szlak ratunkowy) i ponownie wykorzystywana w postaci mononukleotydu do syntezy kwasów nukleinowych. W organizmie rozkłada się na kwas moczowy. Guanina to lekko żółtawe ciało stałe o temperaturze topnienia 365 stopni. Topi się wraz z rozkładem. Jest nierozpuszczalny w wodzie, ale można go rozpuszczać w kwasach i zasadach.

Funkcja, efekt i zadania

Guanina jest częścią kwasów nukleinowych oraz różnych nukleotydów i nukleozydów. Jako ważna zasada nukleinowa jest jedną z centralnych cząsteczek wszystkich organizmów.

Tworzy kod genetyczny z pozostałymi trzema nukleozasadami: adeniną, cytozyną i tyminą. W ten sposób jest glikozydowo związany z dezoksyrybozą cukrową w DNA. Trzy kolejne zasady nukleinowe kodują jeden aminokwas, każda jako tak zwany kodon. Zatem kilka kodonów koduje białko jako łańcuch kolejnych aminokwasów. Kod genetyczny jest przechowywany w DNA. W podwójnej helisie DNA znajduje się łańcuch komplementarny z odpowiednimi komplementarnymi zasadami nukleinowymi. Jest połączony z łańcuchem kodonogennym za pomocą wiązań wodorowych i odpowiada za stabilność informacji genetycznej.

W RNA guanina wraz z innymi nukleozasadami odgrywa ważną rolę w syntezie białek. Nukleozydy guanizyna i deoksyguanizyna są również ważnymi produktami pośrednimi w metabolizmie. Ponadto, oprócz ATP i ADP, za metabolizm energetyczny odpowiadają nukleotydy, monofosforan guanizyny (GMP), difosforan guanizyny (GDP) i trifosforan guanizyny (GTP). Nukleotydy DNA występują również jako związki pośrednie w metabolizmie.

Edukacja, występowanie, właściwości i optymalne wartości

Guanina ma kluczowe znaczenie w metabolizmie wszystkich organizmów. Ponieważ jest częścią kwasów nukleinowych, występuje również swobodnie jako produkt pośredni metabolizmu. W organizmie ludzkim może być syntetyzowany z aminokwasów. Jednak biosynteza jest bardzo energochłonna.

Dlatego jest odzyskiwany z kwasów nukleinowych w postaci nukleotydu na drodze ratunkowej. W szlaku ratunkowym wolne zasady purynowe, takie jak adenina, guanina i hipoksantyna, są wycinane z istniejącego kwasu nukleinowego i tworzone są nowe mononukleotydy. Ten proces jest znacznie bardziej energooszczędny niż nowa synteza guaniny i jej mononukleotydu. Mononukleotyd jest ponownie używany do syntezy kwasu nukleinowego. Ścieżka ratunkowa reprezentuje zatem proces recyklingu Kiedy guanina jest rozkładana, kwas moczowy jest wytwarzany poprzez produkt pośredni - ksantynę.

Rozpad puryn w organizmie jest głównym źródłem kwasu moczowego. U ptaków, gadów i nietoperzy, oprócz kwasu moczowego, guanina jest ważnym produktem wydalającym azot. Ponieważ ten pastowaty produkt zawiera niewiele wody i może być słabo wykorzystany do wytwarzania energii, jest wydalany bezpośrednio przez ptaki i nietoperze. Ponieważ całkowita masa jest zmniejszona po wydaleniu, poprawia się zdolność tych zwierząt do latania. Wydalana guanina tworzy tzw. Guano, zwłaszcza na glebach bogatych w wapno po wietrzeniu. Guano to bardzo cenny nawóz bogaty w fosfor i azot.

Tutaj znajdziesz swoje leki

Choroby i zaburzenia

Jeśli metabolizm guaniny zostanie zaburzony, mogą pojawić się problemy zdrowotne. Na przykład, jeśli enzym fosforybozylotransferazy hipoksantynowo-guaninowej (HGPRT) jest uszkodzony, szlak ratunkowy zostaje przerwany. Z tego powstaje tak zwany zespół Lescha-Nyhana.

W tej chorobie odzysk mononukleotydów guanininy z kwasów nukleinowych jest niewystarczający. Występuje raczej zwiększony rozkład guaniny. W organizmie wytwarzane są duże ilości kwasu moczowego. Dlatego ta choroba jest również znana jako zespół hiperurykemii. W ciężkich przypadkach dochodzi do autoagresji, upośledzenia funkcji poznawczych, a nawet obcej agresji. Często pacjenci ranią się. Chłopcy są najbardziej dotknięci, ponieważ choroba autosomalna recesywna jest spowodowana mutacją genu na chromosomie X.

U dziewcząt mutacja powinna mieć wpływ na oba chromosomy X, ale rzadko się to zdarza. Jeśli zespół Lescha-Nyhana nie jest leczony, dzieci umierają w okresie niemowlęcym. Rozpad guaniny można zahamować stosując leki i specjalną dietę. W ten sposób objawy mogą być częściowo złagodzone. Niestety zespołu Lescha-Nyhana nie można wyleczyć przyczynowo. Hiperurykemia może również wystąpić w połączeniu z innymi chorobami lub innymi wadami genetycznymi. Pierwotna hiperurykemia to jeden procent genetyczny, a 99 procent spowodowane jest zmniejszonym wydalaniem kwasu moczowego przez nerki.

Istnieją również wtórne postacie hiperurykemii. Na przykład choroby związane ze zwiększoną degradacją komórek, takie jak białaczka lub niektóre choroby krwi, mogą wytwarzać więcej puryn, a tym samym kwasu moczowego. Leki lub alkoholizm mogą również prowadzić do zaburzeń metabolizmu puryn. W wyniku zwiększonego stężenia kwasu moczowego mogą wystąpić ataki dny moczanowej z powodu wytrącania się kwasu moczowego w stawach. Zabieg obejmuje dietę ubogą w purynę, a tym samym ubogą w guaninę.