פירמידינים: מאפיינים, מבנה, פונקציות - ביולוגיה - 2025

פירימידין הם מחזור מולקולות עשירים בחנקן. הם חלק מהנוקלאוטידים, שהם בתורם המרכיבים המבניים הבסיסיים של חומצות גרעין.

בנוסף לנוכחותם בחומצות גרעין, לנוקלאוטידים הנוצרים על ידי פירימידינים תפקיד חשוב כמסרים תוך תאיים ומשתתפים בוויסות מסלולי ביוסינתזה של גליקוגן ופוספוליפיד.

מקור: BruceBlaus. צוות Blausen.com (2014). "גלריה רפואית של בלוזן מדיקל 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436.

ההבדל העיקרי בין פירימידין לפורין הוא במבנה: הראשונים מורכבים מטבעת יחידה, ואילו באחרון אנו מוצאים טבעת פירימידינים המחוברת לטבעת אימידזול.

טבעות פירמידין נמצאות גם בחלק מהתרופות הסינתטיות, כגון ברביטורטים וכאלה המשמשות לטיפול ב- HIV.

מאפיינים ומבנה

הפירימידינים הם תרכובות כימיות ארומטיות שהמבנה שלה הוא מחזורי (טבעת יחידה) ושטוח.

הפירימידינים הנפוצים ביותר בטבע הם אורציל (פורמולה מולקולרית 2,4-דיהידרוקסיפירימידין), ציטוזין (2-הידרוקסי-4-אמינופירימידין) ותימין (2,4-דיהידרוקסי-5-מתיל פירימידין).

המסה הטוחנית היא בסביבות 80 גר '/ מול, עם צפיפות של 1.016 גר' / ס"מ. הם מסיסים במים ובזכות הטבעות שלהם יש להם את המאפיין של ספיגת אור מקסימום של 260 ננומטר.

מאפיינים

- בלוקים מבניים של חומצות גרעין

חומצות גרעין הן ביו-פולימרים המורכבים ממונומרים הנקראים נוקלאוטידים. בתורו, נוקלאוטידים מורכבים מ: (i) סוכר בעל חמישה פחמן, (ii) קבוצת פוספטים ו- (iii) בסיס חנקני.

פירמידינים ב- DNA ו- RNA

בסיסי חנקן הם תרכובות מחזוריות שטוחות המסווגות לפורינים ופירימידינים.

בהשוואה לבסיסים פוריים, הפירימידינים קטנים יותר (זכרו כי מבנה הראשון מורכב משתי טבעות התמזגו, ואחת מהן טבעת פירימידין).

לעובדה זו יש השלכות בכל מה שקשור לזיווג בסליל הכפול של ה- DNA: על מנת לבסס מבנה יציב, פורינים מתיישרים רק עם פירימידין אחד.

כפי שציינו קודם, שלושת הפירימידינים הנפוצים בטבע הם אורציל, ציטוזין ותימין.

אחד ההבדלים המהותיים בין DNA ל- RNA הוא הרכב הפירימידינים המרכיבים את מבנהו. אורקיל וציטוזין הם חלק מהנוקלאוטידים ב- RNA. לעומת זאת ציטוזין ותימין נמצאים ב- DNA.

עם זאת, כמויות קטנות של נוקליאוטידים מתימין נמצאים ב- RNAs העברה.

בנוקלאוטידים, הפרימידינים נקשרים לפחמן 1 של ריבוז דרך החנקן הממוקם במקום 1.

-שליחים חוץ-תאים

הנוקלאוטידים המכילים פירימידינים (וגם פורינים) הם מולקולות הממלאות תפקיד שליח חוץ-תאי. הם אחראים על ויסות פונקציות שונות כמעט בכל תא בגוף.

נוקליאוטידים אלה משתחררים מתאים פגומים או שהם יכולים להיות מופרשים על ידי מסלול לא-ליטי ולקיים אינטראקציה עם קולטנים ספציפיים על קרום התא.

קולטני קרום ספציפיים נקראים קולטני P2 ומסווגים לשתי משפחות: P2Y או metabotropic ו- P2X או ionotropic.

מטבוליזם ביניים

נוקליאוטידים פירמידינים מעורבים במסלולי סינתזה ביולוגית של רכיבים אחרים. דוגמה להשתתפות זו היא מסלול הביוסינתזה הגליקוגן והפוספוליפיד.

נזק ל- DNA

אחד הנגעים השכיחים ביותר במולקולת ה- DNA מתרחש ברמה של הפרימידינים, במיוחד ביצירת דימרים בין בסיסי התימין. כלומר, נוצר קשר בין שתיים ממולקולות אלה.

זה מתרחש כתוצאה מקרינה אולטרה סגולה (מחשיפה לשמש) שמקבלת DNA או בגלל חשיפה לסוכנים מוטגניים.

היווצרות דימרים פירמידינים אלה מעוותת את הסליל הכפול של ה- DNA, וגורמת לבעיות בכל מה שקשור לשכפול או לתמלול. האנזים האחראי לתיקון אירוע זה נקרא פוטוליאז.

מטבוליזם של פירימידין

-סִינתֶזָה

סקירה כללית

סינתזה של בסיסים חנקניים - פורינים ופירימידינים כאחד - היא יסוד חיוני בחיים, מכיוון שהם חומר הגלם לסינתזה של חומצות גרעין.

הסכימה הכללית של סינתזה של פירימידינים שונה בהיבט מהותי עם הסינתזה של פורינים: טבעת הפירימידינים מורכבת לפני העיגון לרבוז-5-פוספט.

תגובות

למולקולה הנקראת קרבמויל אספרטט יש את כל היסודות (האטומים) הנחוצים לסינתזה של טבעת פירימידין. זה נוצר באמצעות תגובת עיבוי בין אספרטט לפוספט קרבומיל.

מבשר הקרבומואיל פוספט נוצר בציטופלסמה של התא על ידי תגובה שמסוללת על ידי האנזים קרבמויל פוספט סינתזת, אשר המצעים בהם דו תחמוצת הפחמן (CO ₂ ) ו- ATP. התרכובת הנובעת מחמצון של קרבמויל אספרטט היא חומצה אורוטית.

תמוהה שסינתזת קרבמויל פוספט היא אנזים המשותף למסלול המתואר ולמחזור האוריאה. עם זאת, הם נבדלים זה מזה בכמה היבטים הקשורים לפעילותם; לדוגמה, גרסה זו של האנזים משתמשת בגלוטמין ולא ב- NH ₃ כמקור החנקן .

לאחר סגירת הטבעת, ניתן להמיר אותה לתרכובות אחרות כגון אורפין טריפוספט (UTP), ציטידין טריפוספט (CTP) ותמידילט.

הַשׁפָּלָה

תגובות קטבוליות (או פירוק) בהן מעורבים פירמידינים מתרחשות בכבד. בניגוד לפורינים, החומרים המיוצרים על ידי קטבוליזם אינם יוצרים גבישים כשהם מצטברים, אירוע הגורם צנית אצל חולים שצוברים חומר פסולת זה.

התרכובות הנוצרות הן פחמן דו חמצני, מים ואוריאה. ציטוזין יכול לעבור לפירימידין אחר (אורציל) ואז להמשיך את מסלול ההשפלה בכמה ביניים.

דרישות דיאטה

הפירימידינים, כמו פורינים, מסונתזים על ידי התא בכמויות העונות על דרישות התא. מסיבה זו אין דרישות מינימום לבסיסים חנקניים בתזונה. עם זאת, כאשר מולקולות אלה נצרכות, לגוף יש יכולת למחזר אותן.

הפניות

1. אלברטס, ב., בריי, ד., הופקין, ק., ג'ונסון, א.ד., לואיס, ג'., רף, מ., … & וולטר, פ. (2013). ביולוגיה חיונית של תאים. גרלנד מדע.
2. קופר, GM ו- Hausman, RE (2007). התא: גישה מולקולרית. וושינגטון די.סי., סנדרלנד, מ.א.
3. Griffiths, AJ (2002). ניתוח גנטי מודרני: שילוב גנים וגנום. מקמילן.
4. גריפית'ס, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). מבוא לניתוח גנטי. מקמילן.
5. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). ביוכימיה: טקסט ואטלס. פנמריקנית רפואית אד.
6. Passarge, E. (2009). טקסט וגנטיקה גנטית. פנמריקנית רפואית אד.