Guanin

Guanin- bu azotli asos bo'lib, guanilat 5'-monofosfat va deoksiguanilat 5'-monofosfat biosintezi uchun xizmat qiladi. Ikkala moddalar ham navbati bilan hujayralarning genetik ma'lumotlarini saqlaydigan RNK va DNKning bir qismidir.

Ribonuklein kislota (RNK) va dezoksiribonuklein kislota (DNK) nukleotidlardan iborat bo'lib, ular shakar va fosfat guruhiga biriktirilgan azotli asosdan iborat. Guanin, nuklein kislotalarining bir qismi bo'lishdan tashqari, monofosfat, difosfat va trifosfatlar (GMP, GSYİH va GTP) nukleozidlari shaklida energiya almashinuvi, hujayra ichidagi signal tarjimasi, fotoreseptorlar fiziologiyasi kabi jarayonlarda ishtirok etadi. 

DNK molekulasidagi nukleotidlar 4 xil boʻlib, ular adenin-A, timin-T, guanin-G va sitozin-S lardan iborat.

Tarix 
Guaninning birinchi izolyatsiyasi haqida 1844 yilda nemis kimyogari Julius Bodo Unger (1819-1885) xabar bergan va  guano deb nomlangan. Dengiz qushlarining ekskretlaridan hosil bo'lgan mineral sifatida uni qo'lga kiritgan va o'g'it manbai sifatida ishlatilgan. Guanin deb 1846 yilda nomlangan. 1882-1906 yillarda Fischer tuzilishini aniqladi va siydik kislotasi guaninga aylantirilishi mumkinligini isbotladi.

Kimyoviy tuzilishi 
Guaninning kimyoviy tuzilishi (2-amino-6-gidroksipurin) geterotsiklik purin halqadir, ikkita bog'langan halqa tizimidan iborat: biri halqa pirimidin, ikkinchisi halqa imidazol. Guaninning geterotsiklik halqasi tekis va bir nechta konjuge er-xotin bog'lanishlarga ega. Bundan tashqari, u C-1 va N-6 guruhlari orasida ikkita tautomerik shaklga ega, keto va enol shakllari.

Guanin adenin va sitozin bilan birga DNKda ham, RNKda ham mavjud, aksincha timin faqat DNKda, uratsil esa faqat RNKda uchraydi. Guaninning ikkitasi bor tautomerik shakllar, asosiy keto shakli va noyob enol shakli.

U uchta orqali sitozin bilan bog'lanadi vodorod aloqalari. Sitozin tarkibida aminoguruh vodorod bog'lanish donori, C-2 karbonil va N-3 amin vodorod bog'lovchi akseptorlari vazifasini bajaradi. Guaninada vodorod bog'lanish akseptori vazifasini bajaradigan C-6 karbonil guruhi mavjud, N-1dagi guruh va C-2dagi amino guruh esa vodorod bog'lanishining donori sifatida ishlaydi.

Xususiyatlari 
- Guanin apolar moddadir. U suvda erimaydi, lekin kuchli kislotalar yoki asoslarning konsentrlangan eritmalarida eriydi.

- S empirik formulasi bilan uni oq qattiq moddalar sifatida ajratish mumkin5H5N5O va molekulyar og'irligi 151,3 g / mol.

- DNKning 260 nm nurni yutish xususiyati qisman guaninning kimyoviy tuzilishiga bog'liq.

- DNKda guanin uchta vodorod bog'lanishini hosil qiladi. C-6 karbonil guruhi vodorod aloqasi akseptori, N-1 guruhi va C-2 aminoguruhi vodorod aloqasi donoridir.

Shu sababli guanin va sitozin o'rtasidagi aloqani uzish uchun adenin timin bilan bo'lganidan ko'ra ko'proq energiya kerak bo'ladi, chunki bu juftlik faqat ikkita vodorod aloqasi bilan bog'langan.

- Hujayrada u har doim nuklein kislotalarning bir qismi yoki GMP, GSYİH va GTP sifatida topiladi, hech qachon erkin shaklda bo'lmaydi.

- Guanin DNKdagi boshqa purin hosil qiluvchi asos bo'lgan adeninka qaraganda osonroq oksidlanadi. Uning 350 ° S yuqori erish nuqtasi kristaldagi molekulalar tarkibidagi okso va amino guruhlar orasidagi molekulalararo vodorod bog'lanishini aks ettiradi. Ushbu molekulalararo bog'lanish tufayli guanin suvda nisbatan erimaydi, ammo u suyultirilgan kislota va asoslarda eriydi.

Biosintez 
Guanin molekulasi, boshqa purinlar singari, sintezlanadi de novo 5-fosforibozil-1-pirofosfatdan (PRPP) boshlab, fermentlar tomonidan katalizlanadigan reaktsiyalar orqali.

Birinchi qadam glutamindan PRPPgacha aminogruppaning qo'shilishidan iborat va 5-fosforibosilamin (PRA) hosil bo'ladi.

Keyinchalik tartiblangan ketma-ketlikda glitsin, aspartat, glutamin, format va karbonat angidridning PRA ga qo'shilishi sodir bo'ladi. Shu tarzda, inozin 5'-monofosfat (IMP) deb nomlangan oraliq metabolit hosil bo'ladi.

Ushbu jarayon davomida ADP (adenozin 5'-difosfat) va Pi (noorganik fosfat) ishlab chiqaradigan ATP (adenozin 5'-trifosfat) gidrolizidan bo'sh energiya ishlatiladi.

IMP oksidlanishi NADga bog'liq+ (nikotinamid adenin dinukleotid), ksantin 5'-monofosfat (XMP) ishlab chiqaradi. Keyinchalik XMPga aminoguruh qo'shilishi guanilat molekulasini hosil qiladi. Guanilat biosintezining regulyatsiyasi boshida, PRA hosil bo'lganda va oxirida, IMP oksidlanish sodir bo'lganda sodir bo'ladi. Regulyatsiya salbiy teskari aloqa orqali sodir bo'ladi: GMP nukleotidi fermentlarni ikkala bosqichda ham inhibe qiladi.

Nukleotidlarning metabolik degradatsiyasi paytida azotli asoslar qayta ishlanadi. GMP gipoksantin-guanin fosforiboziltransferaza fermenti tomonidan hosil bo'lib, fosribosil guruhini PRPP dan guaninga o'tkazadi.

Funksiya 
Guanin erkin shaklda topilmagani uchun uning funktsiyalari GMP, YaIM va GTP bilan bog'liq. Ulardan ba'zilari quyida keltirilgan:

- Guanosin 5'-trifosfat (GTP) erkin energiya ombori vazifasini bajaradi. GTP ning gamma fosfat guruhini adenozin 5'-trifosfat (ADP) ga o'tkazish, ATP hosil qilish mumkin. Ushbu reaktsiya qaytariluvchi va nukleosid difosfat kinaz bilan katalizlanadi.

- GMP nukleotidning guanin tarkibidagi eng barqaror shakli. Gidroliz orqali GMP tarjima yo'llarida hujayra ichidagi signalizatsiya paytida ikkinchi xabarchi bo'lgan tsiklik GMP (cGMP) hosil qiladi. Masalan, fotoreseptor va xemoreseptor hujayralarida hid.

- cGMP endoteliya hujayralarida azot oksidi biosintezi paytida, silliq mushak tomirlarining bo'shashishida qatnashadi.

- GTP gamma fosfatining gidrolizi ribosomalarda oqsil biosintezi uchun erkin energiya manbai bo'lib xizmat qiladi.

- Hellicase fermentlari DNKning ikki karra spiralini ajratish uchun, DNKning replikatsiyasi va transkripsiyasi paytida GTP gidrolizidan erkin energiyaga muhtoj.

- Gipokampus neyronlarida kuchlanishli natriy kanallarining ta'siri GTP ning YaIMga gidrolizi bilan tartibga solinadi.

Kasalliklar 
Qonda va siydikda siydik kislotasining yuqori miqdori metabolizmning uch xil nuqsoni bilan bog'liq bo'lib, biz quyida ko'rib chiqamiz.

Lesch-Nyhan sindromi - bu gipoksantin va guaninni qayta ishlash uchun muhim bo'lgan ferment bo'lgan HPRT etishmovchiligi (gipoksantin-guanin fosforibosil transferaza) bilan tavsiflanadi. Bunday holda, PRPP darajasi oshadi va purin sintezining dastlabki bosqichining ikkita muhim regulyatori bo'lgan IMP va GMP hosil bo'lmaydi. Bularning barchasi biosintezni qo'llab-quvvatlaydi de novo purinlardan.

PRPP sintaz faolligini oshirish - bu PRPP darajasining o'sishiga olib keladi. Ushbu metabolit 5-fosforibosilamin sintezi va biosintezni oshirishga mas'ul bo'lgan glutamin PRPP-amidotranferaza faollashtiruvchisi vazifasini bajaradi.

Von Gyerke sindromi - bu glikogenni saqlash bilan bog'liq bo'lgan I tip kasallik.Ushbu sindrom bilan og'rigan bemorlarda nuqsonli glyukoza 6-fosfataza mavjud. Bu pentoz fosfat orqali riboza 5-fosfatning sintezi uchun xizmat qiladigan glyukoza 6-fosfat miqdorini oshiradi.

Riboz 5-fosfat PRPP biosintezi uchun boshlang'ich metabolitidir. Oldingi ikkita holatga o'xshab, bu biosintezning kuchayishiga olib keladi.

Qon va siydikda siydik kislotasining ko'payishi odatda podagra deb ataladigan alomatlarni keltirib chiqaradi. Lesch Nyhan sindromi holatida bemorlarda HPRP fermentining faolligi umuman yo'q, bu esa boshqa alomatlar, shu jumladan falaj va aqliy zaiflikni namoyon bo'lishiga olib keladi.

HPRP geni X xromosomasida joylashgan.Shuning uchun bu gendagi mutatsiyalar erkaklarga ta'sir qiladi. Nevrologik muammolarni davolash uchun davolash yo'q. Siydik kislotasining ko'payishi bilan bog'liq alomatlar allopurinol bilan davolanadi.

Manbalar

Havolalar 
https://www.youtube.com/watch?v=HTWsyZ5D-rQ

https://www.youtube.com/watch?v=vWIuWWWskrU
Nuklein kislota
Ribonuklein kislota
Molekula
Dezoksiribonuklein kislota