PURINES: מאפיינים, מבנה, פונקציות - ביולוגיה - 2025

Purines הן מבחינה מבנית מולקולות שטוח, heterocyclic, שהוקמה על ידי שילוב של שתי טבעות: אחת משישה אטומי ועוד חמישה. המולקולות העיקריות הכוללות פורינים הן נוקלאוטידים. האחרונים הם אבני הבניין שהם חלק מחומצות גרעין.

בנוסף להשתתפותם במולקולות תורשתיות, פורינים קיימים במבנים בעלי אנרגיה גבוהה כמו ATP ו- GTP ובמולקולות אחרות בעלות עניין ביולוגי, כמו ניקוטין אדנין דינוקלוטיד, ניקוטין אמין דינוקלוטייד פוספט (NADPH) וקואנזים Q.

מקור: ספונק

מאפיינים ומבנה

מבנה הפורינים הוא כדלקמן: מולקולה הטרוציקלית, המורכבת מטבעת פירימידין וטבעת אימידזול. מבחינת מספר האטומים, לטבעות יש שישה וחמישה אטומים.

מדובר במולקולות שטוחות המכילות חנקן. אנו מוצאים שהם מהווים חלק מהגרעינים והגרעינים. האחרונים הם אבני הבניין של חומצות גרעין: DNA ו- RNA.

אצל יונקים, פורינים נמצאים בפרופורציות גבוהות יותר במולקולות ה- DNA וה- RNA, במיוחד כ אדנין וגואנין. אנו מוצאים אותם גם במולקולות ייחודיות כמו AMP, ADP, ATP ו- GTP, בין היתר.

מאפיינים

- בלוקים מבניים של חומצות גרעין

חומצות גרעין אחראיות על אחסון מידע גנטי ותזמור התהליך של סינתזת חלבון. מבחינה מבנית מדובר בביו-פולימרים שהמונומרים שלהם הם נוקלאוטידים.

פורינים הם חלק מהנוקלאוטידים

בגרעין אנו מוצאים שלושה מרכיבים: (1) קבוצת פוספט, (2) סוכר חמש פחמן ו (3) בסיס חנקני; סוכר הוא המרכיב המרכזי במולקולה.

הבסיס החנקני יכול להיות פורין או פירימידין. הפורינים שבדרך כלל אנו מוצאים בחומצות גרעין הם גואנין ואדנין. שתיהן טבעות המורכבות מתשעה אטומים.

פורינים יוצרים קשרים גליקוזידיים עם ריבוז דרך החנקן במצב 9 ובפחמן 1 של הסוכר.

מונמונית אנגלו-סקסית לזכור שלפורנים יש תשעה אטומים היא של אדנין וגם גואנין יש את המילה תשע, שפירושה תשעה.

Purines לא מזדווג אחד עם השני

הסליל הכפול של ה- DNA דורש זיווג בסיס. בגלל מכשול סטרילי (כלומר, חששות בגודל), לא ניתן לשייך פורין אחד לפורין אחר.

בתנאים רגילים זוגני אדנין פורין עם פירימידין תמין (A + T) ופורין גואנין עם פירימידין ציטוזין (G + C). זכור כי הפירימידינים הם מולקולות שטוחות המורכבות מטבעת בודדת, ולכן קטנות יותר. דפוס זה ידוע כשלטונו של צ'ארגף.

מבנה מולקולת ה- RNA אינו מורכב מסליל כפול, אך עם זאת אנו מוצאים את אותם פורינים שהזכרנו ב- DNA. הבסיסים החנקניים המשתנים בין שתי המולקולות הם הפירימידינים.

-מולקולות אחסון אנרגיות

נוקלאוזיד טריפוספט, ובמיוחד ATP (אדנוזין טריפוספט), הם מולקולות עשירות באנרגיה. הרוב המכריע של התגובות הכימיות במטבוליזם משתמש באנרגיה האצורה ב- ATP.

הקשרים בין פוספטים הם בעלי אנרגיה גבוהה, מכיוון שמספר מטענים שליליים יחד דוחים זה את זה ומעדיפים את פירוקו. האנרגיה המשתחררת היא זו שמשמשת את התא.

בנוסף ל- ATP, פורינים הם מרכיבים של מולקולות בעלות עניין ביולוגי כמו ניקוטין-אדנין דינוקלוטיד, ניקוטינאמיד אדנין דינוקלוטיד פוספט (NADPH) וקואנזים Q.

-נוירוטרמיטורים

מחקרים רבים הראו כי פורינים משמשים כמולקולות אות דרך הגליה במערכת העצבים המרכזית.

ניתן למצוא פורינים כחלק ממבנים הנקראים נוקלאוזידים. הם דומים מאוד לנוקלאוטידים, אך הם חסרים את קבוצת הפוספטים.

Nucleosides יש מעט פעילות ביולוגית רלוונטית. עם זאת, אצל יונקים אנו מוצאים חריג מאוד מסומן: אדנוזין. למולקולה זו פונקציות מרובות והיא מעורבת בוויסות תהליכים במערכת העצבים והקרדיווסקולריות, בין היתר.

פעולתו של אדנוזין בוויסות השינה ידועה היטב. במוח, אנו מוצאים קולטנים מרובים לנוקלאוזיד זה. נוכחות אדנוזין קשורה לתחושת העייפות.

מטבוליזם של פורין

סִינתֶזָה

ביוסינתזה של פורין מתחילה עם עמוד שדרה ריבוז-5-פוספט. האנזים פוספוריבוסיל פירופוספט סינתזת אחראי לזרז תוספת של פירופוספט.

בהמשך, האנזים גלוטמין-PRPP amidotransferase או amidophosphoribosyltransferase פועל, מה שמזרז את האינטראקציה בין PRPP (ראשי תיבות לייעוד התרכובת המיוצרת בשלב הקודם, זרחן-פירופוספט) לבין גלוטמין ליצירת המוצר 5-פוספוריבוסיל אמין.

התרכובת האחרונה משמשת עמוד שדרה לסדרת תוספות מולקולריות, שהשלב האחרון בהן הוא היווצרות מונופוספט אינוזין, מקוצר IMP.

ה- IMP יכול לעקוב אחר המרת AMP או GMP. מבנים אלו ניתנים לזרחן על מנת ליצור מולקולות אנרגיה גבוהה, כמו ATP או GTP. מסלול זה מורכב מעשרה תגובות אנזימטיות.

באופן כללי, כל תהליך סינתזת הפורין תלוי באנרגיה גבוהה, ומחייב צריכה של מולקולות ATP מרובות. סינתזת דה novo purine מתרחשת בעיקר בציטופלזמה של תאי הכבד.

דרישות דיאטה

גם פורינים וגם פירימידינים מיוצרים בכמויות נאותות בתא, כך שאין דרישות חיוניות למולקולות אלה בתזונה. עם זאת, כאשר חומרים אלו נצרכים הם ממוחזרים.

מחלות הקשורות למטבוליזם של פורין: גאוט

בתוך התא, אחת התוצאות של חילוף החומרים של בסיסים פוריים היא ייצור חומצת שתן (C ₅ H ₄ N ₄ O ₃ ), כתוצאה מפעולה של אנזים המכונה קסנטין אוקסידאז.

אצל אדם בריא, זה נורמלי למצוא רמות נמוכות של חומצת שתן בדם ובשתן. עם זאת, כאשר ערכים נורמליים אלו נעשים גבוהים, חומר זה מצטבר בהדרגה במפרקי הגוף ובאיברים מסוימים, כמו הכליה.

הרכב התזונה הוא גורם מכריע בייצור גאוט, מכיוון שצריכה מתמשכת של אלמנטים עשירים בפורינים (אלכוהול, בשר אדום, פירות ים, דגים, בין היתר) יכולה בתורו להגדיל את ריכוזי חומצת השתן.

הסימפטומים של מצב זה הם אדמומיות באזורים הפגועים וכאבים עזים. זהו אחד מסוגי דלקת המפרקים המשפיעים על חולים עקב הצטברות מיקרו-קריסטלים.

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. Borea, PA, Gessi, S., Merighi, S., Vincenzi, F., & Varani, K. (2018). פרמקולוגיה של קולטני אדנוזין: עדכני. ביקורות פיזיולוגיות, 98 (3), 1591-1625.
3. בריידי, ש '(2011). נוירוכימיה בסיסית: עקרונות של נוירוביולוגיה מולקולרית, תאית ורפואית. עיתונות אקדמית.
4. קופר, GM ו- Hausman, RE (2007). התא: גישה מולקולרית. וושינגטון די.סי., סנדרלנד, מ.א.
5. Devlin, TM (2004). ביוכימיה: ספר לימוד עם יישומים קליניים. התהפכתי.
6. Firestein, GS, Budd, R., Gabriel, SE, McInnes, IB, & O'Dell, JR (2016). ספר הלימוד של קלי ופירסטין לספרות ראומטולוגיה. מדעי הבריאות Elsevier.
7. Griffiths, AJ (2002). ניתוח גנטי מודרני: שילוב גנים וגנום. מקמילן.
8. גריפית'ס, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). מבוא לניתוח גנטי. מקמילן.
9. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). ביוכימיה: טקסט ואטלס. פנמריקנית רפואית אד.
10. מיכאילופולו, רשות העתיקות ומירושניקוב, AI (2010). מגמות חדשות בביוטכנולוגיה של נוקלאוזידים. אקטה נטוראה 2 (5).
11. Passarge, E. (2009). טקסט וגנטיקה גנטית. פנמריקנית רפואית אד.
12. Pelley, JW (2007). הביוכימיה המשולבת של Elsevier. מוסבי.
13. סיגל, GJ (1999). נוירוכימיה בסיסית: היבטים מולקולריים, תאיים ורפואיים. ליפינקוט-רייבן.