Puryna - Purine
Nazwy | |
---|---|
Nazwa IUPAC
9 H -puryna
|
|
Identyfikatory | |
Model 3D ( JSmol )
|
|
CZEBI | |
CHEMBL | |
ChemSpider | |
Karta informacyjna ECHA | 100.004.020 |
KEGG | |
Siatka | Puryna |
Identyfikator klienta PubChem
|
|
UNII | |
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
Nieruchomości | |
C 5 H 4 N 4 | |
Masa cząsteczkowa | 120,115 g·mol -1 |
Temperatura topnienia | 214 ° C (417 ° F; 487 K) |
500 g/l (RT) | |
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
|
zweryfikuj ( co to jest ?) | |
Referencje do infoboksu | |
Puryna to heterocykliczny aromatyczny związek organiczny, który składa się z dwóch połączonych ze sobą pierścieni ( pirymidyny i imidazolu ). Jest rozpuszczalny w wodzie . Puryna daje swoją nazwę również szerszej klasie cząsteczek , puryn , które obejmują podstawione puryny i ich tautomery . Są to najczęściej występujący azot -Niezawierające heterocykliczne w przyrodzie.
Źródła dietetyczne
Puryny znajdują się w dużym stężeniu w mięsie i produktach mięsnych, zwłaszcza w narządach wewnętrznych, takich jak wątroba i nerki . Ogólnie rzecz biorąc, diety roślinne są ubogie w puryn. Przykłady źródeł o wysokiej zawartości puryny to: grasica , anchois , sardynki , wątroba, nerki wołowe , mózgi , ekstrakty mięsne (np. Oxo , Bovril ), śledź , makrela , przegrzebki , dziczyzna , piwo (z drożdży ) i sos . Niektóre rośliny strączkowe, w tym soczewica i groszek , są uważane za rośliny wysokopurynowe. Pokarmy i suplementy zawierające spirulinę mogą być wyjątkowo bogate w puryn.
Umiarkowana ilość puryn jest również zawarta w czerwonym mięsie, wołowinie , wieprzowinie , drobiu , rybach i owocach morza , szparagach , kalafiorze , szpinaku , grzybach , zielonym groszku , soczewicy , suszonym grochu, fasoli , płatkach owsianych , otrębach pszennych , kiełkach pszenicy i cieście. .
Biochemia
Puryny i pirymidyny tworzą dwie grupy zasad azotowych , w tym dwie grupy zasad nukleotydowych . Purynowymi zasadami nukleotydowymi są guanina (G) i adenina (A), które odróżniają odpowiadające im deoksyrybonukleotydy ( deoksyadenozyna i deoksyguanozyna ) oraz rybonukleotydy ( adenozyna , guanozyna ). Te nukleotydy są odpowiednio blokami budulcowymi DNA i RNA . Zasady purynowe odgrywają również istotną rolę w wielu procesach metabolicznych i sygnalizacyjnych w związkach monofosforanu guanozyny (GMP) i monofosforanu adenozyny (AMP).
Do przeprowadzenia tych niezbędnych procesów komórkowych komórka potrzebuje zarówno puryn, jak i pirymidyny , i to w podobnych ilościach. Zarówno puryna, jak i pirymidyna mają właściwości samohamujące i aktywujące . Przy formowaniu puryny, że hamowanie tych enzymów niezbędnych do powstawania bardziej puryny. To samohamowanie występuje, ponieważ aktywują one również enzymy potrzebne do tworzenia pirymidyny. Pirymidyna jednocześnie samohamuje i aktywuje purynę w podobny sposób. Z tego powodu w komórce przez cały czas znajduje się prawie taka sama ilość obu substancji.
Nieruchomości
Puryny jest zarówno bardzo słabym kwasem ( pKa 8,93), a jeszcze słabszą zasadą ( pKa 2,39). Po rozpuszczeniu w czystej wodzie pH będzie znajdować się w połowie między tymi dwiema wartościami pKa.
Wybitne puryny
Istnieje wiele naturalnie występujących puryn. Należą do nich nukleozasady adenina ( 2 ) i guanina ( 3 ). W DNA zasady te tworzą wiązania wodorowe z ich komplementarnymi pirymidynami , odpowiednio tyminą i cytozyną . Nazywa się to komplementarnym parowaniem zasad. W RNA uzupełnieniem adeniny jest uracyl zamiast tyminy.
Inne godne uwagi puryny to hipoksantyna , ksantyna , teofilina , teobromina , kofeina , kwas moczowy i izoguanina .
Funkcje
Oprócz kluczowej roli puryn (adeniny i guaniny) w DNA i RNA, puryny są również ważnymi składnikami wielu innych ważnych biocząsteczek, takich jak ATP , GTP , cykliczny AMP , NADH i koenzym A . Sama puryna ( 1 ) nie została znaleziona w naturze, ale może być wytwarzana na drodze syntezy organicznej .
Mogą również działać bezpośrednio jako neuroprzekaźniki , oddziałując na receptory purynergiczne . Adenozyna aktywuje receptory adenozyny .
Historia
Słowo puryna ( czysty mocz ) zostało wymyślone przez niemieckiego chemika Emila Fischera w 1884 roku. Po raz pierwszy zsyntetyzował je w 1898 roku. Materiałem wyjściowym do sekwencji reakcji był kwas moczowy ( 8 ), który został wyizolowany z kamieni nerkowych przez Carl Scheele w 1776 roku kwasu moczowego (8) poddaje się reakcji z PCl 5 uzyskując 2,6,8-trichloropurine ( 10 ), który przekształcono w HI i pH 4 , że otrzymuje się 2,6-diiodopurine ( 11 ). Produkt zredukowano do puryny ( 1 ) przy użyciu pyłu cynkowego .
Metabolizm
Wiele organizmów posiada szlaki metaboliczne do syntezy i rozkładu puryn.
Puryny są biologicznie syntetyzowane jako nukleozydy (zasady przyłączone do rybozy ).
Akumulacja zmodyfikowanych nukleotydów purynowych jest uszkodzona w różnych procesach komórkowych, zwłaszcza tych dotyczących DNA i RNA . Aby były żywotne, organizmy posiadają szereg fosfohydrolaz dezoksypurynowych, które hydrolizują te pochodne puryn usuwając je z puli aktywnych NTP i dNTP . Deaminacja zasad purynowych może skutkować akumulacją takich nukleotydów jak ITP , dITP , XTP i dXTP .
Defekty enzymów kontrolujących produkcję i rozkład puryn mogą poważnie zmienić sekwencje DNA komórki, co może wyjaśniać, dlaczego ludzie, którzy są nosicielami pewnych wariantów genetycznych enzymów metabolicznych puryn, są bardziej narażeni na niektóre rodzaje raka .
Biosynteza puryn w trzech domenach życia
Organizmy we wszystkich trzech domenach życia, eukarionty , bakterie i archeony , są w stanie przeprowadzić de novo biosyntezę puryn. Ta zdolność odzwierciedla niezbędność puryn do życia. Biochemiczny szlak syntezy jest bardzo podobny u eukariontów i gatunków bakterii, ale bardziej zmienny u gatunków archeonów. Stwierdzono, że prawie kompletny lub kompletny zestaw genów wymaganych do biosyntezy puryn występuje u 58 z 65 badanych gatunków archeonów. Zidentyfikowano jednak również siedem gatunków archeonów z całkowicie lub prawie całkowicie nieobecnymi genami kodującymi purynę. Najwyraźniej gatunki archeonów niezdolne do syntezy puryn są zdolne do pozyskiwania egzogennych puryn do wzrostu, a zatem są analogiczne do mutantów purynowych eukariotów, np. mutantów purynowych Ascomycete fungus Neurospora crassa , które również wymagają egzogennych puryn do wzrostu.
Związek z dną moczanową
Wyższy poziom spożycia mięsa i owoców morza wiąże się ze zwiększonym ryzykiem dny moczanowej , podczas gdy wyższy poziom spożycia produktów mlecznych wiąże się ze zmniejszonym ryzykiem. Umiarkowane spożycie warzyw lub białka bogatego w purynę nie wiąże się ze zwiększonym ryzykiem dny moczanowej. Podobne wyniki uzyskano w przypadku ryzyka hiperurykemii .
Synteza laboratoryjna
Oprócz syntezy in vivo puryn w metabolizmie puryn, purynę można również wytwarzać sztucznie.
Purynę ( 1 ) otrzymuje się z dobrą wydajnością, gdy formamid ogrzewa się w otwartym naczyniu w 170°C przez 28 godzin.
Ta niezwykła reakcja i inne podobne zostały omówione w kontekście pochodzenia życia .
Opatentowana 20 sierpnia 1968, obecnie uznana metoda produkcji adeniny na skalę przemysłową jest zmodyfikowaną formą metody formamidowej. Ta metoda podgrzewa formamid w warunkach 120 stopni Celsjusza w zamkniętej kolbie przez 5 godzin w celu wytworzenia adeniny. Reakcja jest znacznie zwiększona pod względem ilości przy użyciu tlenochlorku fosforu (chlorku fosforylu) lub pentachlorku fosforu jako katalizatora kwasowego i warunków światła słonecznego lub ultrafioletowego. Po upływie 5 godzin i ochłodzeniu roztworu formamid-tlenochlorek fosforu-adeniny, do kolby zawierającej formamid i utworzoną teraz adeninę wlewa się wodę. Roztwór woda-formamid-adenina jest następnie przelewany przez kolumnę filtracyjną z aktywowanym węglem drzewnym. Cząsteczki wody i formamidu, będące małymi cząsteczkami, przechodzą przez węgiel drzewny do kolby na odpady; Jednak duże cząsteczki adeniny będą przyłączać się lub „adsorbować” do węgla drzewnego z powodu sił van der Waalsa, które oddziałują między adeniną a węglem w węglu drzewnym. Ponieważ węgiel drzewny ma dużą powierzchnię, jest w stanie wychwycić większość cząsteczek, które przechodzą przez niego o określonej wielkości (większej niż woda i formamid). Aby wyekstrahować adeninę z adeniny zaadsorbowanej na węglu drzewnym, na strukturę węgiel aktywowany-adenina wlewa się gazowy amoniak rozpuszczony w wodzie (wodny amoniak) w celu uwolnienia adeniny do roztworu amoniak-woda. Roztwór zawierający wodę, amoniak i adeninę pozostawia się następnie do wyschnięcia na powietrzu, przy czym adenina traci rozpuszczalność z powodu utraty gazowego amoniaku, który wcześniej czynił roztwór zasadowym i zdolnym do rozpuszczania adeniny, powodując w ten sposób krystalizację w czysty biały proszek które można przechowywać.
Oro, Orgel i współpracownicy wykazali, że cztery cząsteczki HCN ulegają tetrameryzacji, tworząc diaminomaleodynitryl ( 12 ), który można przekształcić w prawie wszystkie naturalnie występujące puryny. Na przykład pięć cząsteczek HCN kondensuje w reakcji egzotermicznej, tworząc adeninę , zwłaszcza w obecności amoniaku.
Synteza Traube puryny (1900) jest klasyczną reakcją (nazwane Wilhelm Traube ) pomiędzy aminowej podstawionym pirymidyny i kwasu mrówkowego .
Prebiotyczna synteza rybonukleozydów purynowych
Aby zrozumieć, jak powstało życie , potrzebna jest wiedza na temat szlaków chemicznych, które umożliwiają tworzenie kluczowych elementów budulcowych życia w prawdopodobnych warunkach prebiotycznych . Nam i in. wykazali bezpośrednią kondensację nukleozasad purynowych i pirymidynowych z rybozą z wytworzeniem rybonukleozydów w wodnych mikrokropelkach, co jest kluczowym etapem prowadzącym do tworzenia RNA. Becker et al.
Zobacz też
- Purinony
- Pirymidyna
- Proste aromatyczne pierścienie
- Przemiana
- Transwersja
- Dna moczanowa , zaburzenie metabolizmu puryn
- Adenina
- Guanina