Jump to content

Пуриновый

(Перенаправлено с пуриновых нуклеотидов )
Пуриновый
Скелетная формула с соглашением о нумерации
Шаровидная молекулярная модель
Молекулярная модель, заполняющая пространство
Имена
Название ИЮПАК
9 H -пурин
Идентификаторы
3D model ( JSmol )
КЭБ
ХЭМБЛ
ХимическийПаук
Информационная карта ECHA 100.004.020 Отредактируйте это в Викиданных
КЕГГ
МеШ Пуриновый
НЕКОТОРЫЙ
Характеристики
С 5 Ч 4 Н 4
Молярная масса 120.115  g·mol −1
Температура плавления 214 ° С (417 ° F; 487 К)
500 г/л (RT)
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).

Пурин гетероциклическое ароматическое органическое соединение , состоящее из двух колец ( пиримидинового и имидазольного ), слитых вместе. Он водорастворим . Пурины также дают название более широкому классу молекул пуринам , который включает замещенные пурины и их таутомеры . Это наиболее широко встречающиеся в природе азотсодержащие гетероциклы. [ 1 ]

Диетические источники

[ редактировать ]

Пурины в высокой концентрации содержатся в мясе и мясных продуктах, особенно во внутренних органах, таких как печень и почки . В целом, растительная диета содержит мало пуринов. [ 2 ] К растениям и водорослям с высоким содержанием пуринов относятся некоторые бобовые ( чечевица , соевые бобы и черноглазый горох ) и спирулина . Примеры источников с высоким содержанием пуринов включают: сладкое мясо , анчоусы , сардины , печень, говяжьи почки, мозги , мясные экстракты (например, Oxo , Bovril ), сельдь , скумбрия , морские гребешки , мясо дичи , дрожжи ( пиво , дрожжевой экстракт , пищевые дрожжи ). и подливка . [ 3 ]

Умеренное количество пурина содержится также в красном мясе, говядине , свинине , птице , рыбе и морепродуктах , спарже , цветной капусте , шпинате , грибах , зеленом горошке , чечевице , сушеном горохе, фасоли , овсянке , пшеничных отрубях , зародышах пшеницы и боярышнике. . [ 4 ]

Биохимия

[ редактировать ]

Пурины и пиримидины составляют две группы азотистых оснований , в том числе две группы нуклеотидных оснований . Пуриновыми основаниями являются гуанин (G) и аденин (А), которые образуют соответствующие нуклеозиды- дезоксирибонуклеозиды ( дезоксигуанозин и дезоксиаденозин ) с дезоксирибозным фрагментом и рибонуклеозиды ( гуанозин , аденозин ) с рибозным фрагментом. Эти нуклеозиды с фосфорной кислотой образуют соответствующие нуклеотиды (дезоксигуанилат, дезоксиаденилат и гуанилат, аденилат), которые являются строительными блоками ДНК и РНК соответственно. Пуриновые основания также играют важную роль во многих метаболических и сигнальных процессах в составе соединений гуанозинмонофосфата (ГМФ) и аденозинмонофосфата (АМФ).

Для осуществления этих важнейших клеточных процессов клетке необходимы как пурины, так и пиримидины , и в одинаковых количествах. И пурин, и пиримидин обладают самоингибирующими и активирующими свойствами . Когда пурины образуются, они ингибируют ферменты , необходимые для образования большего количества пуринов. Это самоингибирование происходит, поскольку они также активируют ферменты, необходимые для образования пиримидина. Пиримидин одновременно самоингибирует и активирует пурин аналогичным образом. Благодаря этому в клетке всегда присутствует почти одинаковое количество обоих веществ. [ 5 ]

Характеристики

[ редактировать ]

Пурин является одновременно очень слабой кислотой ( pK a 8,93) и еще более слабым основанием ( pK a 2,39). [ 6 ] При растворении в чистой воде pH находится посередине между этими двумя значениями pKa.

Пурин является ароматическим веществом , имеющим четыре таутомера, каждый из которых имеет водородную связь с одним из четырех атомов азота. Они обозначены как 1-H, 3-H, 7-H и 9-H (см. изображение пронумерованного кольца). Обычная кристаллическая форма предпочитает таутомер 7-H, тогда как в полярных растворителях преобладают таутомеры 9-H и 7-H. [ 7 ] Заместители в кольцах и взаимодействия с другими молекулами могут сместить равновесие этих таутомеров. [ 8 ]

Известные пурины

[ редактировать ]

В природе много пуринов. К ним относятся нуклеиновые основания аденин и гуанин . В ДНК эти основания образуют водородные связи с комплементарными им пиримидинами , тимином и цитозином соответственно. Это называется комплементарным спариванием оснований. В РНК аденину является урацил вместо тимина .

Другими известными пуринами являются гипоксантин , ксантин , теофиллин , теобромин , кофеин , мочевая кислота и изогуанин .

Помимо решающей роли пуринов (аденина и гуанина) в ДНК и РНК, пурины также являются важными компонентами ряда других важных биомолекул, таких как АТФ , ГТФ , циклический АМФ , НАДН и кофермент А. Сам пурин ( 1 ) в природе не обнаружен, но его можно получить путем органического синтеза .

Они также могут действовать непосредственно как нейротрансмиттеры , воздействуя на пуринергические рецепторы . Аденозин активирует аденозиновые рецепторы .

Слово пурин ( чистая моча ) [ 9 ] был придуман немецким химиком Эмилем Фишером в 1884 году. [ 10 ] [ 11 ] Впервые он синтезировал его в 1898 году. [ 11 ] Исходным материалом для этой реакции была мочевая кислота ( 8 выделил из камней в почках ), которую Карл Вильгельм Шееле в 1776 году. [ 12 ] Мочевую кислоту подвергали взаимодействию с PCl 5 с образованием 2,6,8-трихлорпурина, который превращали с помощью HI и PH 4 I с получением 2,6-дииодпурина. Продукт восстанавливали до пурина с помощью цинковой пыли.

Превращение мочевой кислоты (слева) в пурин (справа) через промежуточные соединения 2,6,8-трихлорпурин и 2,6-дийодпурин.

Метаболизм

[ редактировать ]

Многие организмы имеют метаболические пути синтеза и расщепления пуринов.

Пурины биологически синтезируются в виде нуклеозидов (оснований, присоединенных к рибозе ).

Накопление модифицированных пуриновых нуклеотидов нарушает различные клеточные процессы, особенно те, которые затрагивают ДНК и РНК . Чтобы быть жизнеспособными, организмы обладают рядом дезоксипуринфосфогидролаз, которые гидролизуют эти производные пурина, удаляя их из активных пулов NTP и dNTP . Дезаминирование пуриновых оснований может приводить к накоплению таких нуклеотидов, как ИТФ , dITP , XTP и dXTP . [ 13 ]

Дефекты ферментов, которые контролируют выработку и расщепление пуринов, могут серьезно изменить последовательности ДНК клеток, что может объяснить, почему люди, несущие определенные генетические варианты пуриновых метаболических ферментов, имеют более высокий риск развития некоторых типов рака .

Биосинтез пуринов в трех сферах жизни

[ редактировать ]

Организмы во всех трех сферах жизни — эукариоты , бактерии и археи — способны осуществлять биосинтез пуринов de novo . Эта способность отражает необходимость пуринов для жизни. Биохимический путь синтеза очень похож у эукариот и бактерий, но более изменчив у архей. [ 14 ] Было установлено, что почти полный или полный набор генов, необходимых для биосинтеза пуринов, присутствует у 58 из 65 изученных видов архей. [ 14 ] Однако также были идентифицированы семь видов архей, у которых полностью или почти полностью отсутствовали гены, кодирующие пурин. По-видимому, виды архей, неспособные синтезировать пурины, способны приобретать экзогенные пурины для роста. [ 14 ] и, таким образом, аналогичны пуриновым мутантам эукариот, например пуриновым мутантам гриба Ascomycete Neurospora crassa , [ 15 ] которым также необходимы экзогенные пурины для роста.

Связь с подагрой

[ редактировать ]

Более высокий уровень потребления мяса и морепродуктов связан с повышенным риском развития подагры , тогда как более высокий уровень потребления молочных продуктов связан со снижением риска. Умеренное потребление богатых пуринами овощей или белков не связано с повышенным риском развития подагры. [ 16 ] Аналогичные результаты были получены в отношении риска гиперурикемии .

Лабораторный синтез

[ редактировать ]

Помимо in vivo синтеза пуринов при пуриновом обмене , пурин также можно синтезировать искусственно.

Пурин с хорошим выходом получается при формамида в открытом сосуде при 170 °C в течение 28 часов. нагревании [ 17 ]

Эта замечательная реакция и другие подобные ей обсуждались в контексте происхождения жизни . [ 18 ]

Запатентованный 20 августа 1968 года признанный в настоящее время метод производства аденина в промышленных масштабах представляет собой модифицированную форму формамидного метода. В этом методе формамид нагревается при температуре 120 °C в закрытой колбе в течение 5 часов с образованием аденина. Количество реакции значительно увеличивается при использовании оксихлорида фосфора (фосфорилхлорида) или пентахлорида фосфора в качестве кислотного катализатора и солнечного или ультрафиолетового излучения. По прошествии 5 часов и остывании раствора формамид-оксихлорид фосфора-аденин в колбу, содержащую формамид и образовавшийся теперь аденин, наливают воду. Затем водно-формамид-адениновый раствор пропускают через фильтрующую колонку с активированным углем. Молекулы воды и формамида, будучи небольшими молекулами, пройдут через уголь и попадут в колбу для отходов; однако большие молекулы аденина прикрепляются к древесному углю или «адсорбируются» из-за сил Ван-дер-Ваальса, которые взаимодействуют между аденином и углеродом в древесном угле. Поскольку древесный уголь имеет большую площадь поверхности, он способен захватывать большинство молекул, которые проходят через него определенного размера (больше, чем вода и формамид). Чтобы извлечь аденин из аденина, адсорбированного углем, газообразный аммиак, растворенный в воде (водный аммиак), выливают на структуру активированный уголь-аденин, чтобы высвободить аденин в водно-аммиачный раствор. Раствор, содержащий воду, аммиак и аденин, затем оставляют сушиться на воздухе, при этом аденин теряет растворимость из-за потери газообразного аммиака, который ранее делал раствор основным и способным растворять аденин, что приводит к его кристаллизации в чистый белый порошок. что можно хранить. [ 19 ]

Оро и Камат (1961) и сотрудники Оргель (1966, 1967) показали, что четыре молекулы HCN тетрамеризуются с образованием диаминомалеодинитрила ( 12 ), который может превращаться почти во все встречающиеся в природе пурины. [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] Например, пять молекул HCN конденсируются в экзотермической реакции с образованием аденина , особенно в присутствии аммиака.

Синтез пуринов Траубе — классическая реакция (названная в честь Вильгельма Траубе ) между аминозамещенным (1900 ) пиримидином и муравьиной кислотой . [ 25 ]

Синтез пуринов Траубе

Пребиотический синтез пуриновых рибонуклеозидов

[ редактировать ]

Чтобы понять, как возникла жизнь , необходимы знания о химических путях, которые позволяют формировать ключевые строительные блоки жизни в вероятных пребиотических условиях . Нам и др. (2018) [ 26 ] продемонстрировали прямую конденсацию пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований с рибозой с образованием рибонуклеозидов в водных микрокапельках, что является ключевым этапом, ведущим к образованию РНК. представили возможный пребиотический процесс синтеза пуриновых рибонуклеозидов Кроме того, Becker et al . . в 2016 году. [ 27 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Розмейер Х. (март 2004 г.). «Хеморазнообразие пуринов как компонента натуральных продуктов». Химия и биоразнообразие . 1 (3): 361–401. дои : 10.1002/cbdv.200490033 . ПМИД   17191854 . S2CID   12416667 .
  2. ^ «Подагра: список продуктов с высоким и низким содержанием пуринов» . Dietaryfiberfood.com . 08.04.2016. Архивировано из оригинала 12 ноября 2011 г. Проверено 16 июля 2016 г.
  3. ^ Канеко К., Аояги Ю., Фукуучи Т., Инадзава К., Ямаока Н. (2014). «Общее содержание пуринов и пуриновых оснований в обычных пищевых продуктах для облегчения диетотерапии при подагре и гиперурикемии» . Биологический и фармацевтический вестник . 37 (5): 709–721. дои : 10.1248/bpb.b13-00967 . ПМИД   24553148 .
  4. ^ «Диета при подагре: каких продуктов следует избегать» . Healthcastle.com . Архивировано из оригинала 14 августа 2017 г. Проверено 16 июля 2016 г.
  5. ^ Гайтон AC (2006). Учебник медицинской физиологии . Эльзевир. п. 37 . ISBN  978-0-7216-0240-0 .
  6. ^ Сила Ф и др. (2014). «Гетарены III (шестичленные кольца и большие гетерокольца с максимальной ненасыщенностью) - Часть 2б». В Шауманне Э (ред.). Методы органической химии Губена-Вейля . Том. E 9b/2 (4-е приложение). Тиме. п. 310. ИСБН  978-3-13-181504-0 . Архивировано из оригинала 17 февраля 2022 г. Проверено 15 мая 2020 г.
  7. ^ Рачиньска Э.Д., Гал Ю.Ф., Мария П.К., Каминьска Б., Игельска М., Курпевски Ю., Юрас В. (апрель 2020 г.). «Пуриновые таутомерные предпочтения и изменение длины связи в связи с протонированием-депротонированием и катионизацией щелочных металлов» . Журнал молекулярного моделирования . 26 (5): 93. дои : 10.1007/s00894-020-4343-6 . ПМЦ   7256107 . ПМИД   32248379 .
  8. ^ Стасюк О.А., Шатылович Х, Крыговский Т.М. (апрель 2012 г.). «Влияние Н-связи на ароматичность пуриновых таутомеров». Журнал органической химии . 77 (8): 4035–45. дои : 10.1021/jo300406r . ПМИД   22448684 .
  9. ^ Макгиган Х (1921). Введение в химическую фармакологию . Сыновья П. Блэкистона и компания с. 283. Архивировано из оригинала 16 апреля 2020 года . Проверено 18 июля 2012 г.
  10. ^ Фишер Э (1884 г.). «О мочевой кислоте. Я». [О мочевой кислоте. Я.] (PDF) . Отчеты Немецкого химического общества . 17 :328-338. дои : 10.1002/cber.18840170196 . Проверено 20 апреля 2016 г. Значок открытого доступа
    Из стр. 329. Архивировано 17 февраля 2022 г. в Wayback Machine : «Чтобы обеспечить рациональную номенклатуру многочисленных веществ, созданных таким способом, я считаю их потомками до сих пор неизвестного водородного соединения CH 3 .C 5 N 4 H 3 и назовем последний метилпурином». (Чтобы сделать возможной рациональную номенклатуру многочисленных существующих веществ, я рассматривал их как производные еще неизвестного водородного соединения CH 3 .C 5 N 4 H 3 и назвал последнее «метилпурином».)
  11. ^ Jump up to: а б Фишер Э (1898). « О пурине и его метилпроизводных » (PDF) . Отчеты Немецкого химического общества . 31 (3): 2550–74. дои : 10.1002/cber.18980310304 . Проверено 20 апреля 2016 г. Значок открытого доступа
    Из стр. 2550. Архивировано 18 октября 2020 г. в Wayback Machine : все эти продукты, такие как мочевая кислота, как производные бескислородного соединения C 5 H 4 N 4 «...Я подумал, что было бы полезно рассматривать , и выбрал назовите их пурин, который представляет собой комбинацию слов purum и uricum». (…Все эти продукты я посчитал целесообразным рассматривать, так же, как и мочевую кислоту, как производные бескислородного соединения C 5 H 4 N 4 , и выбрал для них название «пурин», образовавшееся от [ латинские] слова purum и uricum .)
  12. ^ Шееле CW (1776 г.). «Химическое исследование камней в почках». Брошюры 2:73 .
  13. ^ Дэвис О., Мендес П., Смоллбоун К., Малис Н. (апрель 2012 г.). «Характеристика множественных субстрат-специфичных (d)ITP/(d)XTPазы и моделирование метаболизма дезаминированных пуриновых нуклеотидов» . Отчеты БМБ . 45 (4): 259–264. дои : 10.5483/BMBRep.2012.45.4.259 . ПМИД   22531138 .
  14. ^ Jump up to: а б с Браун, Энн М.; Хупс, Саманта Л.; Уайт, Роберт Х.; Сариский, Екатерина А. (2011). «Биосинтез пуринов у архей: вариации на тему» . Биология Директ . 6:63 . дои : 10.1186/1745-6150-6-63 . ПМК   3261824 . ПМИД   22168471 .
  15. ^ Бернштейн, Х. (1961). «Соединения имидазола, накопленные пуриновыми мутантами Neurospora crassa» . Журнал общей микробиологии . 25 : 41–46. дои : 10.1099/00221287-25-1-41 .
  16. ^ Чой Х.К., Аткинсон К., Карлсон Э.В., Уиллетт В., Курхан Дж. (март 2004 г.). «Продукты, богатые пуринами, потребление молочных продуктов и белков и риск подагры у мужчин» . Медицинский журнал Новой Англии . 350 (11): 1093–1103. doi : 10.1056/NEJMoa035700 . ПМИД   15014182 .
  17. ^ Ямада Х., Окамото Т. (1972). «Одноэтапный синтез пуринового кольца из формамида» . Химический и фармацевтический вестник . 20 (3): 623. дои : 10.1248/cpb.20.623 . Архивировано из оригинала 16 мая 2016 г.
  18. ^ Саладино Р., Крестини С., Чичириелло Ф., Костанцо Дж., Ди Мауро Э. (декабрь 2006 г.). «О формамидном происхождении информационных полимеров: синтез нуклеиновых оснований и благоприятные термодинамические ниши для ранних полимеров». Происхождение жизни и эволюция биосферы . 36 (5–6): 523–531. Бибкод : 2006OLEB...36..523S . дои : 10.1007/s11084-006-9053-2 . ПМИД   17136429 . S2CID   36278915 .
  19. ^ [1] , «Процесс получения аденина», выпущено 10 ноября 1966 г.   Архивировано 26 мая 2021 г. в Wayback Machine.
  20. ^ Санчес Р.А., Феррис Дж.П., Оргель Л.Е. (декабрь 1967 г.). «Исследования по синтезу пребиотиков. II. Синтез предшественников пуринов и аминокислот из водного раствора цианистого водорода». Журнал молекулярной биологии . 30 (2): 223–253. дои : 10.1016/S0022-2836(67)80037-8 . ПМИД   4297187 .
  21. ^ Феррис Дж. П., Оргель Л. Е. (март 1966 г.). «Необычная фотохимическая перегруппировка при синтезе аденина из цианида водорода». Журнал Американского химического общества . 88 (5): 1074. doi : 10.1021/ja00957a050 .
  22. ^ Феррис Дж. П., Кудер Дж. Э., Каталано А. В. (ноябрь 1969 г.). «Фотохимические реакции и химическая эволюция пуринов и производных никотинамида». Наука . 166 (3906): 765–6. Бибкод : 1969Sci...166..765F . дои : 10.1126/science.166.3906.765 . ПМИД   4241847 . S2CID   695243 .
  23. ^ Оро Дж, Камат СС (апрель 1961 г.). «Синтез аминокислот из цианистого водорода в возможных условиях примитивной земли». Природа . 190 (4774): 442–3. Бибкод : 1961Natur.190..442O . дои : 10.1038/190442a0 . ПМИД   13731262 . S2CID   4219284 .
  24. ^ Бауэр В. (1985). Методы органической химии Губена-Вейля . Том. E 5 (4-е приложение). Тиме Георг Верлаг. стр. 1547. ИСБН  978-3-13-181154-7 .
  25. ^ Хасснер А., Штумер С. (2002). Органические синтезы на основе названных реакций (2-е изд.). Эльзевир. ISBN  0-08-043259-Х .
  26. ^ Нам И, Нам Х.Г., Заре Р.Н. (январь 2018 г.). «Абиотический синтез пуриновых и пиримидиновых рибонуклеозидов в водных микрокапельках» . Proc Natl Acad Sci США . 115 (1): 36–40. дои : 10.1073/pnas.1718559115 . ПМЦ   5776833 . ПМИД   29255025 .
  27. ^ Беккер С., Тома И., Дойч А., Герке Т., Майер П., Зипсе Х., Карелл Т. (май 2016 г.). «Высокопродуктивный, строго региоселективный путь образования пребиотических пуриновых нуклеозидов». Наука . 352 (6287): 833–6. doi : 10.1126/science.aad2808 . ПМИД   27174989 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: a2e0054f4a2ab45ff403494addc7873b__1721233380
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/a2/3b/a2e0054f4a2ab45ff403494addc7873b.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Purine - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)