ADENINAS: STRUKTŪRA, BIOSINTEZĖ, FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Adenino yra nukleobazė purino tipas rasta ribonukleino rūgščių (RNR) ir dezoksiribonukleininę (DNR) gyvenančių organizmų ir virusų. Kai kurios šių biopolimerų (RNR ir DNR) funkcijos yra genetinės informacijos saugojimas, replikacija, rekombinacija ir perdavimas.

Kad susidarytų nukleorūgštys, pirmiausia adenino azoto 9 atomas suformuoja glikozidinį ryšį su pagrindine ribozės (RNR) anglimi 1 (C1 ') arba 2'-dezoksiriboze (DNR). Tokiu būdu adeninas sudaro nukleozido adenoziną arba adenoziną.

Šaltinis: Pepemonbu

Antra, adenozino 5 ′ anglies cukraus (ribozės arba 2′-dezoksiribozės) hidroksilo grupė (-OH) sudaro esterinį ryšį su fosfato grupe.

Gyvose ląstelėse, priklausomai nuo fosfatų grupių skaičiaus, tai gali būti adenozino-5′-monofosfatas (AMP), adenozino-5′-difosfatas (ADP) ir adenozino-5′-trifosfatas (ATP). Taip pat egzistuoja ekvivalentai, turintys 2′-dezoksiribozę. Pavyzdžiui, deoksiadenozino-5′-monofosfatas (dAMP) ir kt.

Struktūra ir charakteristikos

Adenino, vadinamo 6-aminopurinu, empirinė formulė yra C ₅ H ₅ N ₅ , jo molekulinė masė yra 135,13 g / mol, išgryninta kaip šviesiai geltona kieta medžiaga, kurios virimo temperatūra 360 ° C.

Jos molekulė turi dvigubo žiedo cheminę struktūrą su konjuguotais dvigubais ryšiais, tai yra pirimidino suliejimas su imidazolo grupe. Dėl šios priežasties adeninas yra plokščioji heterociklinė molekulė.

Santykinis tirpumas rūgštiniuose ir šarminiuose vandeniniuose tirpaluose yra 0,10 g / ml (esant 25 ° C), kai pKa yra 4,15 (esant 25 ° C).

Dėl tos pačios priežasties jį galima aptikti absorbcija esant 263 nm (kai absorbcijos koeficientas E ^{1,2 mM} = 13,2 M ^-1 .cm ^-1 1,0 M HCl) - elektromagnetinio spektro srityje. atitinka beveik ultravioletinį.

Biosintezė

Purino nukleotidų biosintezė yra identiška praktiškai visuose gyvuose dalykuose. Jis prasideda amino grupės pernešimu iš glutamino į 5-fosforibosil-1-pirofosfato (PRPP) substratą ir gaunamas 5-fosforibosilaminas (PRA).

Tai yra reakcija, kurią katalizuoja glutamino-PRPP transferazė - pagrindinis fermentas, reguliuojantis šį metabolizmo kelią.

Po to, kai vienas po kito einančių pridėjimais amino rūgščių glutamino, glicino, methenyl-folatų, aspartato, N ¹⁰ -formil-folio rūgšties į PRA, kuri apima kondensavimąisi ir uždaro žiedą, inozino 5'-monofosfato-(IMP) yra gaminamas, kurio heterociklinė vienetas yra hipoksantinas (6-oksipurinas).

Šiuos papildymus lemia ATP hidrolizė į ADP ir neorganinį fosfatą (Pi). Po to į IMP pridedama amino grupė iš aspartato, reaguojant su guanozino-trifosfato (GTP) hidrolize, kad galiausiai susidarytų AMP.

Pastarasis kontroliuoja šį biosintetinį kelią per neigiamą grįžtamąjį ryšį, veikdamas fermentus, katalizuojančius PRA susidarymą ir IMP modifikaciją.

Adenozino nukleotidų azotinė bazė, kaip ir kitų branduolių skilimas, yra vadinama „perdirbimu“.

Perdirbimas susideda iš fosfato grupės perkėlimo iš PRPP į adeniną ir sudaro AMP bei pirofosfatą (PPi). Tai yra vienas žingsnis, katalizuojamas fermento adenino fosforibosiltransferazės.

Oksidacinio ir redukcinio metabolizmo vaidmenys

Adeninas yra kelių svarbių oksidacinio metabolizmo molekulių dalis, kurios yra šios:

1. Flavino adenino dinukleotidas (FAD / FADH ₂ ) ir nikotinamido adenino dinukleotidas (NAD ⁺ / NADH), kurie dalyvauja oksidacijos-redukcijos reakcijose, pernešdami hidrido jonus (: H ^- ).
2. Koenzimas A (CoA), kuris dalyvauja aktyvinant ir perduodant acilo grupes.

Oksidacinio metabolizmo metu NAD ⁺ veikia kaip elektronų akceptoriaus substratas (hidrido jonai) ir sudaro NADH. Kadangi FAD yra kofaktorius, kuris priima elektronus ir tampa FADH ₂ .

Kita vertus, adeninas sudaro nikotinamido adenino dinukleotido fosfatą (NADP ⁺ / NADPH), kuris dalyvauja redukciniame metabolizme. Pavyzdžiui, NADPH yra elektronų donoro substratas lipidų ir dezoksiribonukleotidų biosintezės metu.

Adeninas yra vitaminų dalis. Pavyzdžiui, niacinas yra NAD ⁺ ir NADP ⁺ pirmtakas, o riboflavinas yra FAD pirmtakas.

Genų ekspresijos funkcijos

Adenino yra dalis S-adenozilmetionino (SAM), kuris yra metilo radikalas donoro (-CH ₃ ) ir dalyvauja adenino ir citozino likučių prokariotuose ir eukariotų metilinimo.

Prokariotuose metilinimas suteikia savo DNR atpažinimo sistemą, taip apsaugodamas DNR nuo savo pačių ribojančių fermentų.

Eukariotuose metilinimas lemia genų ekspresiją; y., ji nustato, kurie genai turėtų būti ekspresuojami, o kurie ne. Be to, adenino metilinimas gali žymėti pažeistos DNR taisymo vietas.

Daug baltymai, kurie rišasi su DNR, pavyzdžiui, transkripcijos faktorių, turi aminorūgščių liekanos glutamino ir asparagino, kad forma vandenilio ryšių su N ⁷ atomo adenino.

Energijos apykaitos funkcijos

Adeninas yra ATP dalis, kuri yra didelės energijos molekulė; tai yra, jos hidrolizė yra eksergoninė, o Gibso laisvoji energija yra aukšta ir neigiama reikšmė (-7,0 Kcal / mol). Ląstelėse ATP dalyvauja daugelyje reakcijų, kurioms reikia energijos, pavyzdžiui:

- Skatinti endergonines chemines reakcijas, kurias katalizuoja fermentai, dalyvaujantys tarpiniame metabolizme ir anabolizme, formuojant dideles energines tarpines medžiagas arba susietas reakcijas.

- Skatinti baltymų biosintezę ribosomose leidžiant esterinti aminorūgštis atitinkamomis jų perdavimo RNR (tRNR) ir sudaryti aminoacil-tRNR.

- Skatinti cheminių medžiagų judėjimą per ląstelių membranas. Yra keturi nešančiųjų baltymų tipai: P, F, V ir ABC. P, F ir V tipai neša jonus, o ABC - substratus. Pvz., Na ⁺ / K ⁺ ATPazė , P klasė, turi vieną ATP, kad pumpuotų du K ⁺ į ląstelę ir tris Na ⁺ .

- Padidinti raumenų susitraukimai. Suteikia energijos, kuri nukreipia aktino gijų slydimą virš miozino.

- Skatinti branduolinį transportą. Kai heterodimerinio receptoriaus beta subvienetas jungiasi su ATP, jis sąveikauja su branduolinių porų komplekso komponentais.

Kitos funkcijos

Adenozinas tarnauja kaip receptorių baltymų, esančių žarnyno epitelio neuronuose ir ląstelėse, ligandas, kur jis veikia kaip tarpląstelinis ar neuromoduliatorių pasiuntinys, kai pasikeičia ląstelių energijos metabolizmas.

Adenino yra galinguose antivirusiniuose preparatuose, tokiuose kaip arabinosiladeninas (araA), kurį gamina kai kurie mikroorganizmai. Be to, jo yra puromicine - antibiotike, kuri slopina baltymų biosintezę ir kurią gamina Streptomyces genties mikroorganizmai.

AMP jis naudojamas kaip substratas reakcijoms, kurios generuoja antrąjį ciklinį AMP (cAMP). Šis junginys, gaminamas fermento adenilato ciklazės, yra būtinas daugumoje tarpląstelinių signalų teikimo kaskadų, būtinas ląstelių dauginimuisi ir išgyvenimui, taip pat uždegimui ir ląstelių mirčiai.

Savo laisvoje būsenoje esantis sulfatas nėra reaktyvus. Kai jis patenka į ląstelę, jis virsta adenozino-5'-fosfosulfatu (APS), o vėliau - 3'-fosfoadenozin-5'-fosfosulfatu (PAPS). Žinduoliams PAPS yra sulfatų grupių donoras ir sudaro organinius sulfato esterius, tokius kaip heparinas ir chondroitinas.

Cisteino biosintezėje S-adenozilmetioninas (SAM) yra S-adenozilhomocisteino, kuris keliais etapais virsta fermentais katalizuojamu etapu, sintezės pirmtakas į cisteiną.

Prebiotikų sintezė

Eksperimentais įrodyta, kad laikant vandenilio cianidą (HCN) ir amoniaką (NH ₃ ) laboratorinėmis sąlygomis, panašiomis į tas, kurios vyravo ankstyvojoje Žemėje, gautame mišinyje susidaro adeninas. Tai įvyksta nereikalaujant jokios gyvos ląstelės ar ląstelinės medžiagos.

Prebiotinės sąlygos apima laisvo molekulinio deguonies nebuvimą, labai redukuojančią atmosferą, intensyvią ultravioletinę spinduliuotę, didelius elektrinius lankus, tokius kaip audros, ir aukštą temperatūrą. Tai reiškia, kad adeninas buvo pagrindinė ir gausiausia azoto bazė, susiformavusi prebiotikų chemijos metu.

Taigi adenino sintezė būtų pagrindinis žingsnis, kuris įgalintų pirmųjų ląstelių kilmę. Jie turėjo turėti membraną, sudarančią uždarą skyrių, kurio viduje būtų rastos molekulės, kurių reikia norint susikurti pirmuosius savaiminio išlikimo biologinius polimerus.

Naudojimas kaip terapinis ir ląstelių kultūros faktorius

Adeninas, kaip ir kiti organiniai ir neorganiniai cheminiai junginiai, yra pagrindinė recepto sudedamoji dalis, naudojama visose pasaulio biochemijos, genetikos, molekulinės biologijos ir mikrobiologijos laboratorijose, auginant ląsteles, kurios laikui bėgant yra gyvybingos.

Taip yra todėl, kad laukinių normalių ląstelių veislės gali aptikti ir sugauti turimą adeniną iš supančios aplinkos ir panaudoti jį savo adenino nukleozidų sintezei.

Tai ląstelių išlikimo forma, kuri taupo vidinius išteklius sintetinant sudėtingesnes biologines molekules iš paprastų pirmtakų, paimtų iš išorės.

Eksperimentiniuose lėtinės inkstų ligos modeliuose pelės turi adenino fosforibosiltransferazės geno, kuris gamina neaktyvų fermentą, mutaciją. Šioms pelėms į veną leidžiami komerciniai tirpalai, kuriuose yra adenino, natrio citrato ir gliukozės, kad paspartėtų greitas atsigavimas.

Šis gydymas grindžiamas tuo, kad PRPP, pradinis purinų biosintezės metabolitas, yra sintetinamas iš ribozės-5-fosfato per pentozės fosfato kelią, kurio pradinis metabolitas yra gliukozės-6-fosfatas. Tačiau daugelio šių sprendimų nepatvirtina tarptautinės žmonėms skirtos reguliavimo institucijos.

Nuorodos

1. Burnstock, G. 2014. Purinai ir purinoceptoriai. Molekulinės biologijos apžvalga. Nuorodos į biomedicinos mokslų modulius. Žiniatinklio adresas internete: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801238-3.04741-3
2. Claramount, D. ir kt. 2015. Vaikų lėtinės ligos gyvūnų modeliai. Nefrologija, 35 (6): 517–22.
3. Coade, S. ir Pearson, J. 1989. Adenino nukleotidų metabolizmas. Cirkuliacijos tyrimas, 65: 531-37
4. Dawson, R. ir kt. 1986. Biocheminių tyrimų duomenys. Clarendon Press, Oksfordas.
5. „DrougBank“. 2019. Chemichal Adenine lapas. „Word Wide Web“ adresas: https://www.drugbank.ca/drugs/DB00173
6. Hortonas, R; Moranas, L; Scrimgeour, G; Perry, M. ir Rawn, D. 2008. Biochemijos principai. 4-asis leidimas. „Pearson Education“.
7. Knight, G. 2009. Purinerginiai receptoriai. Neuromokslo enciklopedija. 1245-52. Žiniatinklio adresas internete: https://doi.org/10.1016/B978-008045046-9.00693-8
8. Mathewsas, Van Holde'as, Ahernas. 2001. Biochemija. 3-asis leidimas.
9. Murgola, E. 2003. Adeninas. Genetikos enciklopedija. „Word Wide Web“ adresas: https://doi.org/10.1006/rwgn.2001.0008
10. Murray, R; Granner, D; Mayes, P. Ir Rodwell, V. 2003. Harperio iliustruota biochemija. 26 ^-asis leidimas. „McGraw-Hill“ kompanijos.
11. Nelsonas, DL ir Cox, M. 1994. Lehningeris. Biochemijos principai. 4-asis leidimas. Edas Omega.
12. Sigma-Aldrichas. 2019. Adenino cheminis lapas. „Word Wide Web“ adresas: https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/ga8626?lang=en