GUANINE: MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA, PORMASYON AT PAG-ANDAR - BIOLOGY - 2024

Ang guanine ay isang nitrogenous base na nagsisilbi para sa biosynthesis ng guanylate monophosphate at 5'-5'-monophosphate ang deoxiguanilato. Ang parehong mga sangkap ay bahagi, ayon sa pagkakabanggit, ng RNA at DNA, na nagtatago ng genetic na impormasyon ng mga cell.

Ang ribonucleic acid (RNA) at deoxyribonucleic acid (DNA) ay binubuo ng mga nucleotide, na binubuo ng isang nitrogenous base na nakadikit sa isang asukal at isang pangkat na pospeyt.

Pinagmulan: NEUROtiker

Ang guanine, bilang karagdagan sa pagiging bahagi ng mga nucleic acid, sa mga anyo nito ng mga nucleosides monophosphate, diphosphate at triphosphates (GMP, GDP at GTP) ay nakikilahok sa mga proseso tulad ng enerhiya metabolismo, ang pagsasalin ng intracellular signal, ang pisyolohiya ng mga photoreceptors at fusion ng fusion.

Istraktura ng kemikal

Ang kemikal na istraktura ng guanine (2-amino-6-hydroxypurine) ay isang heterocyclic purine ring, na binubuo ng isang sistema ng dalawang naka-link na singsing: ang isang singsing ay pyrimidine at ang iba pang singsing ay imidazole.

Ang heterocyclic singsing ni Guanine ay patag na may ilang mga magkakasamang dobleng bono. Bilang karagdagan, mayroon itong dalawang mga anyong tautomeric, ang mga form ng keto at enol, sa pagitan ng mga pangkat na C-1 at N-6.

katangian

Ang mga katangian ng guanine ay ang mga sumusunod:

- Ang Guanine ay isang sangkap na apolar. Ito ay hindi matutunaw sa tubig, ngunit ito ay natutunaw sa puro na solusyon ng mga malakas na acid o base.

- Maaari itong ihiwalay bilang isang puting solid, na may empirical formula C ₅ H ₅ N ₅ O, at molekular na timbang 151.3 g / mol.

- Ang pag-aari ng DNA ng pagsipsip ng ilaw sa 260 nm ay dahil, sa bahagi, sa istrukturang kemikal ng guanine.

- Sa DNA, ang guanine ay bumubuo ng tatlong mga bono ng hydrogen. Ang pangkat na C-6 na carbonyl ay isang hydrogen bond acceptor, ang N-1 group at ang C-2 amino group ay mga hydrogen bond donors.

Para sa kadahilanang ito, nangangailangan ng mas maraming enerhiya upang masira ang isang bono sa pagitan ng isang guanine at isang cytosine, kaysa sa isang adenine na may isang thymine, dahil ang huli na pares ay naka-link sa pamamagitan lamang ng dalawang bono ng hydrogen.

- Sa cell, palaging matatagpuan ito bilang bahagi ng mga nucleic acid o bilang GMP, GDP at GTP, hindi kailanman sa libreng form nito.

Biosynthesis

Ang molekong guanine, tulad ng iba pang mga purines, ay synthesized de novo mula sa 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate (PRPP), sa pamamagitan ng mga reaksyon na na-catalyzed ng mga enzymes.

Ang unang hakbang ay binubuo ng pagdaragdag ng isang pangkat na amino, mula sa glutamine, hanggang PRPP at 5-phosphoribosylamine (PRA) ay nabuo.

Kasunod nito, sa isang iniutos na pagkakasunud-sunod, nangyayari ang pagdaragdag ng glycine, aspartate, glutamine, formate, at carbon dioxide sa PRA. Sa ganitong paraan, nabuo ang isang gitnang metabolite na tinatawag na inosine 5'-monophosphate (IMP).

Sa prosesong ito, ang libreng enerhiya ay ginagamit mula sa haydrolisis ng ATP (adenosine 5'-triphosphate), na gumagawa ng ADP (adenosine 5'-diphosphate) at Pi (hindi organikong pospeyt).

Ang isang oksihenasyon ng IMP ay nakasalalay sa NAD ⁺ (nicotinamide adenine dinucleotide), na gumagawa ng xanthine 5'-monophosphate (XMP). Ang kasunod na pagdaragdag ng isang pangkat ng amino sa XMP ay gumagawa ng molekula ng guanylate.

Ang regulasyon ng bianynthesis ng guanylate ay nagaganap sa simula, kapag nabuo ang PRA, at sa dulo, kapag nangyari ang oksihenasyon ng IMP. Ang regulasyon ay nangyayari sa pamamagitan ng negatibong puna: ang isang GMP nucleotide ay pumipigil sa mga enzyme sa parehong yugto.

Sa panahon ng metabolic degradation ng mga nucleotide, ang mga base sa nitrogenous ay nai-recycle. Ang GMP ay nabuo ng enzyme hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase, paglilipat ng isang pangkat na phosribosyl mula sa PRPP hanggang sa guanine.

Pag-andar

Dahil ang guanine ay hindi natagpuan sa libreng porma nito, ang mga pag-andar nito ay nauugnay sa GMP, GDP at GTP. Ang ilan sa mga ito ay nabanggit sa ibaba:

- Ang Guanosine 5'-triphosphate (GTP) ay kumikilos bilang isang reservoir ng libreng enerhiya. Ang gamma phosphate group ng GTP ay maaaring ilipat sa adenosine 5'-triphosphate (ADP), upang mabuo ang ATP. Ang reaksyon na ito ay maaaring baligtarin, at na-catalyzed ng nucleoside diphosphate kinase.

- Ang GMP ay ang pinaka matatag na anyo ng nucleotide na naglalaman ng guanine. Sa pamamagitan ng hydrolysis, ang GMP ay bumubuo ng cyclic GMP (cGMP), na kung saan ay pangalawang messenger sa panahon ng intracellular signaling, sa mga landas ng pagsasalin. Halimbawa, sa mga photoreceptor at chemoreceptor cells ng amoy.

- Ang cGMP ay nakikilahok sa pagpapahinga ng mga daluyan ng dugo ng makinis na kalamnan, sa panahon ng biosynthesis ng nitric oxide sa mga cell ng endothelium.

- Ang hydrolysis ng GTP gamma phosphate ay nagsisilbing isang libreng mapagkukunan ng enerhiya para sa biosynthesis ng protina sa ribosom.

- Ang mga enzyme ng Hellicase ay nangangailangan ng libreng enerhiya mula sa GTP hydrolysis upang paghiwalayin ang dobleng helix ng DNA, sa panahon ng pagtitiklop at pagsulat ng DNA.

- Sa mga neuron ng hippocampus, ang pagkilos ng mga channel ng sodium na may boltahe ay kinokontrol ng hydrolysis ng GTP hanggang GDP.

Mga kaugnay na sakit

Ang mataas na antas ng urik acid sa dugo at ihi ay nauugnay sa tatlong magkakaibang metabolic defect, na makikita natin sa ibaba.

Sindrom ng Lesch-Nyhan

Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang kakulangan ng HPRT (hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase), isang enzyme na mahalaga para sa pag-recycle ng hypoxanthine at guanine. Sa kasong ito, ang mga antas ng PRPP at ang IMP at GMP, dalawang mahalagang regulators ng paunang yugto ng purine synthesis, ay hindi nabuo. Ang lahat ng ito ay pinapaboran ang de novo biosynthesis ng purines.

Tumaas na aktibidad ng synthase ng PRPP

Nagbubuo ito ng isang pagtaas sa mga antas ng PRPP. Ang metabolite na ito ay kumikilos bilang isang activator ng glutamine PRPP-amidotranferase, na responsable para sa synthesis ng 5-phosphoribosylamine, pinatataas ang de novo biosynthesis ng purines.

Von Gierke syndrome

Ito ay isang uri na sakit na nauugnay sa imbakan ng glycogen. Ang mga pasyente na may sindrom na ito ay may depekto na glucose 6-phosphatase. Nagbubuo ito ng isang pagtaas sa mga antas ng glucose 6-phosphate, na nagsisilbi para sa synthesis ng ribose 5-phosphate, sa pamamagitan ng pentose phosphate.

Ang Ribose 5-pospeyt ay ang panimulang metabolite para sa PRPP biosynthesis. Katulad sa dalawang nakaraang mga kaso, humantong ito sa isang pagtaas sa de novo biosynthesis ng purines.

Ang pagtaas ng uric acid sa dugo at ihi ay nagdudulot ng mga sintomas na karaniwang kilala bilang gota. Sa kaso ng Lesch Nyhan syndrome, ang mga pasyente ay ganap na kulang sa aktibidad ng HPRP enzyme, na humahantong sa paghahayag ng iba pang mga sintomas kabilang ang pagkalumpo at pag-retard sa pag-iisip.

Ang HPRP gene ay nasa X chromosome. Samakatuwid, ang mga mutation sa gene na ito ay nakakaapekto sa mga lalaki. Walang paggamot upang gamutin ang mga problema sa neurological. Ang mga sintomas na nauugnay sa pagtaas ng uric acid ay ginagamot sa allopurinol.

Mga Sanggunian

1. Dawson, R. et al. 1986. Data para sa Pananaliksik sa Biochemical. Clarendon Press, Oxford.
2. Horton, R; Moran, L; Scrimgeour, G; Perry, M. At Rawn, D. 2008. Mga Prinsipyo ng Biochemistry. Ika-4 na Edisyon. Edukasyon sa Pearson.
3. Mathews, Van Holde, Ahern. 2001. Biochemistry. Ika-3 Edition.
4. Murray, R; Granner, D; Mayes, P. At Rodwell, V. 2003. Isinalarawan na Biochemistry ng Harper. Ika-26 na Edisyon. Mga Kompanya ng McGraw-Hill.
5. Nelson, DL at Cox, M. 1994. Lehninger. Mga Prinsipyo ng Biochemistry. Ika-4 na Edisyon. Ed Omega.
6. Sigma-Aldrich. 2019. Guanine Chemical Sheet. Word Wide Web address: sigmaaldrich.com.