Пурин

Пурин е хетеробициклично ароматно органично съединение с четири азотни атома. В допълнение към пиримидините, пурините са важни градивни елементи на нуклеиновите киселини. Те не са от съществено значение, но се образуват от самото човешко тяло. Храните за животни са с високо съдържание на пурини, тъй като те се намират във високи концентрации в кожата и вътрешностите. При хората те се разграждат до пикочна киселина и се екскретират през бъбреците; При различни други животински видове се извършва по-нататъшно разграждане (например до алантоин при говедата). Оттук и името произлиза от лат. гнойник = чист и acidum uricum = Пикочна киселина, тъй като това е „чистата“ основна структура на пикочната киселина, която Емил Фишер синтезира за първи път през 1898 г.

Допълнителни препоръчителни познания

Правилно претегляне с лабораторни везни: ръководството за претегляне

Каква е чувствителността на моята скала?

Ежедневна визуална проверка на лабораторните везни

Съдържание

структура

Молекулата може да се разглежда като кондензирана пръстенна система, съставена от двата хетероцикъла пиримидин и имидазол. Следователно системното му име е 7З.-Имидазол [4,5-d] пиримидин.

7Н-пуринът е в тавтомерно равновесие със своя изомер, 9Н-пурин:

Извлечени молекули

Пурини

Общ преглед

Ако водородните атоми в позиции 2, 6 и 8 се заменят с други молекули, се получават различни заместени пурини:

Структура на име Позиция 6 Позиция 2 Позиция 8

Аденин	-NH2	-З.	-З.
Гуанин	-ОХ	-NH2	-З.
пикочна киселина	-ОХ	-ОХ	-ОХ
Хипоксантин	-ОХ	-З.	-З.
Ксантин	-ОХ	-ОХ	-З.
6-пуринов тиол	-SH	-З.	-З.
6-тиогуанин	-SH	-NH2	-З.

Тавтомеризъм

Поради молекулните сегменти с основния модел N = C-X-H (с X = O, S или NH) има възможност за тавтомеризъм. (Вижте там лактам-лактим, тиолактам-тиолактим и тавитомеризъм на кетимин-енамин):

Пуринови алкалоиди

Някои алкалоиди също са получени от основната структура на пурина:

Структура на имената R1 R2 R3

кофеин	СН3	СН3	СН3
Теобромин	З.	СН3	СН3
Теофилин	СН3	СН3	З.
Ксантин	З.	З.	З.

Рецептори

Пурините се свързват със специфични рецептори в клетъчната мембрана, т.нар. пуринергични рецептори. Има йонотропни и метаботропни пуринергични рецептори. Физиологичният агонист на тези рецептори е АТФ.

Биологично значение

Пикочната киселина е крайният продукт на пуриновия метаболизъм.
Ако аденинът и гуанинът са свързани в позиция 9 с 1-ви въглероден атом на рибозата (в ДНК с дезоксирибоза), се получават нуклеозидите аденозин и гуанозин. Естерификацията на рибозата с фосфат произвежда нуклеотидите, които са градивните елементи на множество физиологично важни молекули. (Вижте също витамините от В2 комплекса: никотинова киселина, рибофлавин и пантотенова киселина, както и AMP, ADP, ATP, РНК, ДНК, cAMP, NADPH, NADH, FAD, коензим А, сукцинил-коензим А.)
Азотната киселина (HNO2) превръща аминогрупата в хидроксилна група. Това създава хипоксантин от аденин и ксантин от гуанин. Ако азотната киселина действа върху ДНК (като мутаген), тази промяна води до неправилно сдвояване на основи, когато ДНК се репликира (редупликация) и по този начин до промяна на основната последователност, което може да доведе до промяна на протеините и по този начин до промяна на фенотипа.
TRNA съдържа също необичайни пуринови основи: A + се създава чрез добавяне на протон в 7-ма позиция, което означава, че азотният атом е положително зареден в този момент. Азотът в пръстеновидната система може да бъде метилиран, което означава, че те също са заредени положително. Примери: m1A, m7A, m7G. В m2’G 2-рият въглероден атом на рибозата е метилиран. Съответните основи се модифицират само след транскрипцията и влияят върху точността на транслацията, както и върху активността и стабилността на тРНК. (виж също: нуклеозиди)
Транс-Зеатинът (tZ, N 6 - (Δ 2 ’-изопентенил) -аминопурин, изопениниладенин, IPA) е естествен цитокинин.

биосинтеза

De novo биосинтеза

Пурините не се синтезират в организма като свободни молекули, а винаги като нуклеотиди. Изходната молекула е α-D-рибозата-5-фосфат, междинен продукт на пентозофосфатния цикъл. След това основната структура на пурина се изгражда стъпка по стъпка, като различни молекули доставят отделните компоненти:

Крайният продукт на тази верига на синтез е инозин монофосфат (IMP), нуклеотидът на хипоксантин, който се превръща в следващи стъпки в нуклеотидите на ксантин, аденозин или гуанозин.

Рециклиране на основите (път за спасяване)

Когато РНК се разгради, в допълнение към мононуклеотидите се образуват свободни основи и нуклеозиди. Мононуклеотидите могат да бъдат възстановени, тъй като пуриновите основи с фосфорилирана рибоза и нуклеозидите от киназите връщат фосфатната си група обратно.

В комбинация с рибоза/дезокси-рибоза: намаляване на рибонуклеотидите

За да може да служи като градивни елементи на ДНК, рибозата (захарта) на нуклеотидите при 2-ри въглероден атом трябва да бъде намалена, хидроксилната група се замества с водороден атом (сега рибозата се нарича дезокси-рибоза) и дезокси- Рибонуклеотиди. В случая с РНК (носител на информация за ДНК), от друга страна, като захар се използва рибоза, а не дезокси-рибоза. РНК обикновено не идва като двуверижна молекула (като ДНК).

Разбивка на основите

Основите първо се отделят от нуклеозидите и нуклеотидите. Те се окисляват до пикочна киселина. При сухоземните влечуги, птиците, много насекоми и примати това е крайният продукт, който се екскретира с урината. Други животни произвеждат алантоин, урея или амоняк от пикочна киселина.

Медицинско значение

Болести

В зависимост от мястото на нарушението в пуриновия метаболизъм има различни клинични картини:

Синдромът на Lesch-Nyhan се дължи на натрупване на 5-P-рибозил-PP, което води до прекомерен синтез на пурини и по този начин също до натрупване на пикочна киселина. Това причинява подагра, интелектуални затруднения и проблеми с поведението.
Подаграта е резултат от хиперурикемия, повишена концентрация на пикочна киселина в кръвта (над 0,4 mmol/l). Под тази концентрация има достатъчно протеини в кръвта, за да транспортира пикочната киселина, която е слабо разтворима във вода, и да предотврати нейното утаяване. Ако нивото на пикочната киселина е твърде високо, тази защитна система вече не е достатъчна и се появяват отлагания в ставите, сухожилните обвивки и бъбречната медула.
SCID (тежка комбинирана имунна недостатъчност) се дължи на 50-кратно увеличение на концентрацията на dATP. Това нарушава чувствителния баланс в концентрацията на изграждащите ДНК блокове и нарушава синтеза на ДНК, който засяга предимно клетките на имунната система (Т и В клетки).

лекарство

Пуриновите производни и пуриновите аналози играят роля като антиметаболити: Азатиоприн потиска имунната система, 8-азагуанин, 6-пуринтиол и 6-тиогуанин се използват срещу определени форми на рак, а алопуринол срещу подагра. N-хидрокси-пурин и пурин-N-оксиди имат канцерогенен ефект (канцерогенен).