Biologi

Struktur adenine, biosintesis, fungsi

Struktur adenine, biosintesis, fungsi

The adenine Ia adalah asas nitrogen purine, yang terdapat dalam asid ribonukleik (RNA) dan deoxyribonucleic (DNA) organisma dan virus hidup. Beberapa fungsi biopolimer ini (RNA dan DNA) adalah penyimpanan, replikasi, penggabungan dan pemindahan maklumat genetik.

Untuk membentuk asid nukleik, pertama dari semua atom nitrogen 9 adenin membentuk ikatan glukosid dengan karbon 1 premium (C1 ') ribosa (RNA) atau 2'-desexirribosa (DNA). Dengan cara ini, adenine adenosine atau bentuk nukleosida adenosin.

Sumber: Pepemonbu [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/]]

Kedua, karbon karbon (ribosa atau 2'-disaxiribus) karbon oxidryl (-Oh), membentuk pautan ester dengan kumpulan fosfat.

Dalam sel-sel hidup, bergantung kepada bilangan kumpulan fosfat yang hadir, ia boleh menjadi adenosin-5-monophosphate (amp), adenosine-5'-diphosphate (ADP) dan adenosin-5'-trifosphate (ATP). Kesamaan yang mempunyai 2'-desexirribosa juga wujud. Sebagai contoh, deoxyadenosín-5'-monophosphate (lembap), dll.

[TOC]

Struktur dan ciri -ciri

Adenine, yang dipanggil 6-aminopurin, mempunyai formula empirikal c5H5N5, Dan ia mempunyai berat molekul 135.13 g/mol, disucikan sebagai pepejal kuning yang lemah, dengan titik mendidih 360ºC.

Molekulnya mempunyai struktur kimia cincin berganda dengan ikatan konjugasi berganda, yang merupakan gabungan pirimidin dengan kumpulan imidazole. Kerana ini, adenine adalah molekul heterosiklik rata.

Ia mempunyai kelarutan relatif 0.10 g/ml (pada 25 ºC), dalam larutan akueus berasid dan asas, dengan PKA 4.15 (pada 25 ° C).

Atas sebab yang sama, ia mungkin dikesan oleh penyerapan pada 263 nm (dengan pekali e -absorpsi1.2 mm = 13.2 m-1.cm-1 Dalam HCl 1.0 m), kawasan spektrum elektromagnet yang bersamaan dengan ultraviolet berhampiran.

Biosintesis

Biosintesis Purin Nukleotida adalah sama dalam hampir semua makhluk hidup. Ia bermula dengan pemindahan kumpulan amino dari glutamin ke substrat 5-phosphorribosyl-1-pyrophosphate (PRPP), dan menghasilkan 5-phosphorribosyllamine (PRA).

Ini adalah tindak balas yang dipangkin oleh pemindahan glutamin-prpp, enzim utama dalam peraturan laluan metabolik ini.

Selepas penambahan urutan asid amino glutamin, glisin, metenyl-folato, aspartate, n10-Refolat Formil-PRA, yang termasuk pemeluwapan dan penutupan cincin, inosin-5'-monophosphate (IMP), yang unit heterosikliknya adalah hypoxantine (6-oxipurine) dihasilkan), iaitu 6-oxipurine).

Penambahan ini didorong oleh hidrolisis ATP kepada ADP dan fosfat bukan organik (PI). Selanjutnya, kumpulan amino dari aspartat, dalam tindak balas ditambah pula dengan hidrolisis guanosín-acfosphate (GTP), ditambah akhirnya menghasilkan amp.

Yang kedua menjalankan kawalan laluan biosintetik ini melalui maklum balas negatif, bertindak pada enzim yang memangkinkan pembentukan PRA dan pengubahsuaian IMP.

Boleh melayani anda: Pengguna Quaternary

Seperti kemerosotan nukleotida lain, asas nitrogen nukleotida adenosin melalui proses yang disebut "kitar semula".

Kitar semula terdiri daripada pemindahan kumpulan fosfat dari PRPP ke adenine, dan bentuk amp dan pyrophosphate (PPI). Ia adalah satu langkah yang dikatalisis oleh phosphorribosyltransferasase adenine.

Fungsi dalam metabolisme oksidatif dan reducer

Adenine adalah sebahagian daripada beberapa molekul penting dalam metabolisme oksidatif, yang berikut:

  1. Dyucleotide Flavina dan Adenina (FAD/FADH2) dan adenine dyucleotide nicotinamide (NAD+/NADH), yang mengambil bahagian dalam tindak balas pengurangan oksida dengan memindahkan ion hidrida (: h-).
  2. Coenzyme A (COA), yang mengambil bahagian dalam pengaktifan dan pemindahan kumpulan acil.

Semasa metabolisme oksidatif, NAD+ Ia berfungsi sebagai substrat penerima elektron (ion hidrida) dan bentuk NADH. Walaupun fad adalah cofactor yang menerima elektron dan menjadi fadh2.

Sebaliknya, adenine membentuk fosfat dyrootik adenine nicotinamide (NADP+/NADPH), yang mengambil bahagian dalam metabolisme pengurangan. Sebagai contoh, NADPH adalah substrat penderma elektron semasa lipid dan deoxyribonucleotide biosintesis.

Adenine adalah sebahagian daripada vitamin. Contohnya, Niacin adalah pendahulu NAD+ dan dari NADP+ Dan riboflavina adalah pendahulu fad.

Fungsi dalam ekspresi gen

Adenine adalah sebahagian daripada S-adenosylmetionine (SAM), yang merupakan penderma radikal metil (-ch3) dan mengambil bahagian dalam metilasi sisa adenin dan sitosin dalam prokariot dan eukariot.

Dalam prokariot, metilasi menyediakan sistem pengiktirafan DNA sendiri, yang melindungi DNA enzimnya sendiri.

Dalam eukariot, metilasi menentukan ekspresi gen; iaitu, ia menetapkan gen mana yang mesti dinyatakan dan yang tidak. Di samping itu, metilasi adenine boleh menandakan kawasan pembaikan DNA yang rosak.

Banyak protein yang mengikat DNA, seperti faktor transkripsi, mempunyai residu asid amino glutamin dan asparagin yang membentuk ikatan hidrogen dengan atom N7 adenine.

Fungsi dalam metabolisme tenaga

Adenine adalah sebahagian daripada ATP, yang merupakan molekul dengan tenaga yang tinggi; Iaitu, hidrolisisnya adalah exergonic, dan tenaga bebas Gibbs adalah nilai yang tinggi dan negatif (-7.0 kcal/mol). Dalam sel, ATP mengambil bahagian dalam banyak reaksi yang memerlukan tenaga, seperti:

- Menggalakkan tindak balas kimia secara percuma oleh enzim yang mengambil bahagian dalam metabolisme perantara dan anabolisme, melalui pembentukan perantara tinggi atau reaksi yang digabungkan.

Ia boleh melayani anda: Quintana Roo Flora dan Fauna

- Menggalakkan biosintesis protein dalam ribosom, dengan membenarkan esterifikasi asid amino dengan RNA pemindahan yang sepadan (ART), untuk membentuk aminoacil-arnt.

- Menggalakkan pergerakan bahan kimia melalui membran sel. Terdapat empat jenis protein penghantar: P, F, V dan ABC. Jenis P, F dan V Pengangkutan ion dan jenis ABC mengangkut substrat. Contohnya, na atasa+/K+, Kelas P, anda memerlukan ATP untuk mengepam dua sel K di dalamnya+ dan keluar tiga na+.

- Memandu penguncupan otot. Ia memberikan tenaga yang diarahkan oleh gelongsor filamen actin pada myosin.

- Meningkatkan pengangkutan nuklear. Apabila subunit beta reseptor heterodimer menyertai ATP, berinteraksi dengan komponen kompleks liang nuklear.

Fungsi lain

Adenosin berfungsi sebagai ligan menerima protein yang terdapat dalam neuron dan sel epitel usus, di mana ia bertindak sebagai utusan ekstraselular atau neuromodulator, sebagai perubahan dalam metabolisme tenaga selular berlaku.

Adenine hadir dalam agen antiviral yang kuat seperti arabiniladenina (ARAA), yang dihasilkan oleh beberapa mikroorganisma. Di samping itu, ia terdapat dalam puromik, antibiotik yang menghalang biosintesis protein dan dihasilkan oleh mikroorganisma genus Streptomyces.

Di amp ia berfungsi sebagai substrat tindak balas yang menghasilkan utusan kitaran kedua (AMPC). Kompaun ini yang dihasilkan oleh enzim siklase adenylate adalah penting dalam banyak air terjun intraselular, yang diperlukan untuk percambahan sel dan kelangsungan hidup, serta keradangan dan kematian sel.

Sulfat dalam keadaan bebas anda tidak reaktif. Setelah sel memasuki ia menjadi adenosine-5'-phosphosulfate (APS), dan kemudian dalam 3'-phosphoadenosín-5'-phosphosulfate (PAPS). Dalam mamalia, PAPS adalah penderma kumpulan sulfat dan membentuk ester sulfat organik seperti heparin dan chondroitin.

Dalam biosintesis cysteine, S-adenosylmetionine (SAM) berfungsi sebagai pendahulu kepada sintesis S-adenosylhomocysteine, yang diubah oleh beberapa langkah, dipangkin oleh enzim, dalam sistein.

Sintesis prebiotik

Secara eksperimen telah ditunjukkan bahawa menjaga hidrogen sianida (HCN) dan ammonia (NH3), dalam keadaan makmal yang serupa dengan yang memerintah di bumi primitif, adenin berlaku dalam campuran yang dihasilkan. Ini berlaku tanpa memerlukan beberapa sel hidup atau bahan selular untuk hadir.

Keadaan prebiotik termasuk ketiadaan oksigen molekul percuma, suasana yang sangat mengurangkan, radiasi ultraviolet yang sengit, gerbang elektrik besar seperti yang dihasilkan dalam ribut, dan suhu tinggi. Ini mengandaikan bahawa adenine adalah asas nitrogen utama dan paling banyak yang terbentuk semasa kimia prebiotik.

Boleh melayani anda: Flora dan Fauna dari Eropah

Oleh itu, sintesis Adenina akan menjadi langkah utama yang akan memungkinkan asal -usul sel pertama. Ini harus mempunyai membran yang membentuk petak tertutup, di dalamnya akan menjadi molekul yang diperlukan untuk membina polimer biologi pertama yang diperlukan untuk diri sendiri.

Saya gunakan sebagai faktor budaya selular dan terapeutik

Adenine adalah, bersama -sama dengan sebatian kimia organik dan bukan organik yang lain, bahan penting dari resipi yang digunakan dalam semua makmal biokimia, genetik, biologi molekul dan mikrobiologi di dunia, untuk memupuk sel -sel yang berdaya maju dari masa ke masa.

Ini kerana jenis sel liar biasa dapat mengesan dan menangkap adenine yang ada dan menggunakannya untuk mensintesis nukleosida adeninnya sendiri.

Ini membayangkan satu bentuk survival sel, yang menghidupkan sumber dalaman yang mensintesis molekul biologi yang lebih kompleks dari prekursor mudah yang diambil dari luar negara.

Dalam model eksperimen penyakit buah pinggang kronik, tikus mempunyai mutasi dalam gen phosphorribosyltransferase adenine yang menghasilkan enzim bukan aktif. Tikus ini ditadbir oleh kandungan kandungan adenin, natrium sitrat dan glukosa, secara intravena, untuk mempromosikan pemulihan mereka.

Rawatan ini didasarkan pada fakta bahawa PRPP, metabolit awal untuk biosintesis purine, disintesis dari ribosa-5-fosfat oleh jalur fosfat pentose, yang metabolit permulaannya adalah glukosa-6-fosfat. Walau bagaimanapun, banyak penyelesaian ini tidak diluluskan oleh badan pengawalseliaan antarabangsa untuk kegunaan manusia.

Rujukan

  1. Burstock, g. 2014. Purines dan Purinoceptors. Gambaran keseluruhan biologi molekul. Rujukan Modul dalam Sains Bioperubatan. Alamat web Word Wide: https: // doi.org/10.1016/B978-0-12-801238-3.04741-3
  2. Claramount, d. et al. 2015. Model haiwan penyakit kronik pediatrik. NefrologiYoke,35 (6): 517-22.
  3. Coade, s. Dan Pearson, J. 1989. Metabolisme nukleotida adenin. Penyelidikan peredaran, 65: 531-37
  4. Dawson, r. et al. 1986. Data untuk penyelidikan biokimia. Clarendon Press, Oxford.
  5. Drougbank. 2019. Lembaran Chemichal Adenine.  Alamat web Word Wide: https: // www.DrugBank.Ca/dadah/db00173
  6. Horton, R; Moran, L; Scrimgeour, g; Perry, m. Dan Rawn, D. 2008. Prinsip Biokimia. Edisi ke -4. Pendidikan Pearson.
  7. Knight, g. 2009. Penerima Purinergik. Ensiklopedia Neurosains. 1245-52. Alamat web Word Wide: https: // doi.org/10.1016/B978-008045046-9.00693-8
  8. Mathews, Van Holde, Ahern. 2001. Biokimia. Edisi ke -3.
  9. Murgola, e. 2003. Adenine. Ensiklopedia genetik. Alamat web Word Wide: https: // doi.org/10.1006/RWGN.2001.0008
  10. Murray, r; Granner, D; Mayes, ms. Dan Rodwell, v. 2003. Biokimia Illustrated Harper. 26th Edisi. Syarikat McGraw-Hill.
  11. Nelson, DL & Cox, m. 1994. Lehninger. Prinsip Biokimia. Edisi ke -4. Ed Omega.
  12. Sigma-Aldrich. 2019. Lembaran Kimia Adenine. Alamat web Word Wide: https: // www.Sigmaaldrich.com/catog/produk/aldrich/ga8626?Lang = dalam