Гетероциклические основания (пурины и пиримидины) являются исходными структурными элементами молекул нуклеозидов и нуклеотидов.
Нуклеотиды присутствуют во всех без исключения живых клетках, выполняя целый ряд ключевых функций. В их числе построение нуклеиновых кислот из рибозо и дезоксирибозонуклеозидмонофосф
Синтетические аналоги пуриновых и пиримидиновых оснований, нуклеозидов и нуклеотидов широко применяются в научных исследованиях и клинической медицине. Их использование основано на роли нуклеотидов как компонентов нуклеиновых кислот, определяющие такие жизненно важные функции клетки, как ее рост и деление. Для деления необходим этап репликации ДНК. Это означает, что предшественники нуклеиновых кислот – нормальные пуриновые и пиримидиновые дезоксирибонуклеотиды — должны быть легко доступны.
2. Нуклеиновые кислоты
В каждом живом организме присутствуют 2 типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновая кислота (РНК) и дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК).
Молекулярная масса самой «маленькой» из известных нуклеиновых кислот — транспортной РНК (тРНК) составляет примерно 25 кД. ДНК — наиболее крупные полимерные молекулы; их молекулярная масса варьирует от 1 000 до 1 000 000 кД. ДНК и РНК состоят из мономерных единиц — нуклеотидов, поэтому нуклеиновые кислоты называют полинуклеотидами.
В состав нуклеиновых кислот входят азотистые основания двух типов: пуриновые — аденин (А), гуанин (G) и пиримидиновые — цитозин (С), тимин (Т) и урацил (U).
2.1.Пурин
Пурин— органическое азотсодержащее соединение. Производные Пурина широко распространены в природе и играют важную роль в различных биологических процессах. Ядро Пурина входит в состав многих алкалоидов, витаминов, антибиотиков, нуклеотидов. Формула пурина:
Впервые пурин был синтезирован Эмилем Фишером из мочевой кислоты 8 замещением кислорода на хлор действием пентахлорида фосфора и дальнейшим восстановлением образовавшегося 2,6,8-трихлорпурина 10:
2.2.Пиримидин
Пиримидин (C4N2H4, м-диазин, миазин) — гетероциклическое соединение, имеющее плоскую молекулу, простейший представитель 1,3-диазинов. Бесцветные кристаллы с характерным запахом. Пиримидин проявляет свойства слабого двукислотного основания, так как атомы азота могут присоединять протоны за счет донорно-акцепторной связи, приобретая при этом положительный заряд.
Химия наследственности. Нуклеиновые кислоты. ДНК. РНК. Репликация ...
... нуклеотидов - репликазы, или НК-полимеразы. "И Шахразаду застигло утро, и она прекратила дозволенные речи" 3. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ 3.1. Состав нуклеиновых кислот, Нуклеиновые кислоты - азотистое основание - пиримидиновое или пуриновое. В нуклеиновых кислотах содержатся основания ... свойственные им белки? Как происходит механизм передачи наследственной информации, а главное – где она хранится? Все ...
Реакционная способность в реакциях электрофильного замещения у пиримидина снижена из-за снижения электронной плотности в положениях 2,4,6, вызванного наличием двух атомов азота в цикле. Так, пиримидин не нитруется и не сульфируется, однако в виде соли бромируется в положение 5. Пиримидин получают восстановлением галогенизированых пиримидиновых производных. Или из 2,4,6-трихлор пиримидина, получаемого обработкой барбитуровой кислоты хлороксидом фосфора. Производные пиримидина широко распространены в живой природе, где участвуют во многих важных биологических процессах. В частности, такие производные как цитозин, тимин,урацил вход
3. Обмен пурина и пиримидина
Обмен пуринов и пиримидинов в организме состоит из трех основных путей – синтеза, катаболизма и взаимопревращений нуклеозидов и нуклеотидов.
Синтез. Центральными промежуточными продуктами биосинтеза, предшественников нуклеиновых кислот, являются мононуклеотид уридинмонофосат для пиримидинового ряда и инозинмонофосфат основание: гипоксантин для пуринов. Путь синтеза различен для пиримидиновых и пуриновых оснований. В первом случае строится, прежде всего, пиримидиновое кольцо и затем к нуклеотиду присоединяется рибозо-5′-фосфат. Синтез пуриновых нуклеотидов, напротив, начинается с рибозо-5′-фосфата и исходя из него шаг за шагом формируется кольцо. Непосредственными предшественниками в синтезе пиримидинового кольца являются карбамоилфосфат, который образуется из глутамина и НСО3 и аспартат. После образования N-карбамоиласпартата происходит замыкание кольца с образованием дигидрооротата. У млекопитающих стадии от 1а до 1в проходят в цитоплазме и катализируются одним полифункциональным ферментом. На следующей стадии дигидрооротат окисляется флавинмо-нонуклеотидзависимой дегидрогеназой в оротат, который связывается с фосфорибозилдифосфатом с образованием нуклеотида оротидин-5′-монофосфата декарбоксилирование которого приводит к уридин-5′-монофосфату. Пуриновый биосинтез начинается с фосфорибозилдифосфата. Сначала присоединяется аминогруппа, которая впоследствии в кольце становится N-9. Глицин и формильная группа N10-формилтетрагидрофолата поставляют недостающие атомы пятичленного кольца. Прежде чем это кольцо замкнется, присоединяются атомы N-3 и N-6 шестичленного кольца. Затем построение кольца продолжается путем присоединения N-1 и С-2. На последней стадии шестичленное кольцо замыкается с образованием инозин-5′-монофосфата, который, однако, не накапливается, а быстро превращается в АМФ и ГМФ.
Катаболизм. Катаболизм пиримидиновых оснований.
Возможны несколько вариантов катаболизма. Разберем более простой вариант.
Аминогруппа может отщепляться, когда азотистое основание еще находится в составе нуклеозида, мононуклеотида и даже в составе нуклеиновой кислоты. Но поскольку в организме урацил не входит в состав ДНК, то дезаминирование цитозина и превращение его в урацил воспринимается клеткой как ошибка и исправляется.
Нарушения обмена пуриновых нуклеотидов: гиперурикемия и подагра, ...
... Нарушение обмена (лечение которого описывается ниже) подразумевает комплексное лечение, которое базируется в первую очередь на строгих диетах, содержащих в своем составе продукты с пониженным количеством пуриновых оснований ... обратной связи пуриновыми нуклеотидами. Тем самым, увеличивается образование пуриновых нуклеотидов и как ... 3) усиленный катаболизм пуринов (например, при противоопухолевой ...
Бета-аланин обычно разрушается до CO2, H2O и NH3, но частично может использоваться для синтеза пептидов карнозина и ансерина в мышечной ткани и для синтеза КоА. Конечным продуктов распада пиримидиновых азотистых оснований можно считать и мочевину, которая образуется из аммиака по известному механизму, изложенному в лекциях по обмену белков. Тимин распадается подобно урацилу, но вместо бета-аланина образуется бета-аминоизобутират (альфа-метил-бета-аланин).
Бета-аминоизобутират выводится из организма и определение его количества в моче может использоваться для оценки катаболизма ДНК.
Катаболизм пуриновых оснований.
Распад начинается с отщепления аминогруппы (ее отщепление также возможно в составе ДНК).
Такой путь распада характерен для человека. Мочевая кислота образуется еще у обезьян, ящериц, змей и долматской собаки. При наследственном дефиците фермента аденозиндезаминазы наблюдается синдром врожденного иммунодефицита.Мочевая кислота выводится из организма с мочой — это обычный ее компонент, но в почках организма человека происходит ее интенсивная реабсорбция и концентрация мочевой кислоты в крови поддерживается на постоянном уровне 0.12-0.30 ммоль/л.
Взаимопревращения нуклеозидов и нуклеотидов.
Этапы взаимопревращений экзогенных пуриновых и пиримидиновых производных:
азотистое основание превращается обратимо в нуклеозид, который превращается обратимо в нуклеотид (моно превращается обратимо в ди и затем превращается обратимо в трифосфат).
4. Нарушения обмена, наследственные заболевания
Пуриновые и пиримидиновые основания являются фрагментами нуклеиновых кислот, участвуют в кодировании и передаче наследственной информации. Производные пуринов и пиримидинов входят в состав многих биологически активных веществ – алкалоидов, коферментов, витамина B1 и др.
Наследственные дефекты обмена пуринов и пиримидинов встречаются редко и обусловлены врожденной недостаточностью ферментов. При патологии обмена нуклеотидов в первые же месяцы жизни у ребенка отмечается задержка развития двигательных навыков, а также непроизвольные движения мышц, повышенный тонус мышц стоп, спазмы конечностей; болезнь сопровождается олигофренией.
Ранняя диагностика наследственной патологии обмена нуклеотидов проводится в лаборатории «ДИАЛАБ» они выявляют нарушение обмена пуринов, пиримидинов и других фрагментов нуклеиновых кислот (22 показателя!) высокоточными методами высокоэффективной жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии.
К типу наследственных болезней пуринового и пиримидинового обмена прежде всего следует отнести подагру. В распространении подагры имеют большое значение социальные факторы, неполноценное питание, частое употребление алкоголя и курение.
Подагра — заболевание, связанное с нарушением пуринового обмена, характеризующееся повышением содержания мочевой кислоты в крови (гиперурикемией) и отложением уратов в суставных или околосуставных тканях. Частота:1/1000 населения. Большинство больных(80-90%)-среднего или старшего возраста с предшествующей в течение 20-30 лет асимптоматичсекой гиперурикемией. Чаще болеют мужчины(20:1).Преобладающий возраст-45 лет.
Физиологические основы энергетического обмена
... чем при кратковременной работе максимальной мощности. 2.2 Кислородный запрос и его составляющие Все затраты энергии в ... температуре (18--20°) называется основным обменом. Это минимальный уровень обмена энергии, необходимый для поддержания жизнедеятельности тканей ... характеристика энергетических процессов Как уже известно, энергия в мышцах образуется при окислении питательных веществ, в основном ...
Синдром Леша – Найхана — обусловлен недостаточностью фермента гипоксантинфосфорибозилтрансфе
При недостаточности фермента ГФРТ конечным продуктом превращения пуриновых оснований является мочевая кислота. Высокое содержание мочевой кислоты и ее солей, несмотря на усиленное выделение их с мочой, приводит к формированию камней в мочевыводящих путях, отложению солей мочевой кислоты в суставах.
В первые же месяцы жизни отмечается задержка развития двигательных навыков, а также непроизвольные движения мышц, повышение сегментарных рефлексов, быстро следующие одно за другим сокращения мышц или групп мышц стоп, спазмы конечностей.
Болезнь сопровождается олигофренией, склонностью ребенка к самоповреждениям.
Встречается достаточно редко, лишь 1 случай на 300 тыс. рождений. Тип наследования Х-сцепленный рецессивный.
Вывод
Наследственные дефекты обмена пуринов и пиримидинов встречаются редко и обусловлена врожденной недостаточностью ферментов. Лечение заболеваний должно основываться на синтетических аналогах природных нуклеотидов, способные замещать их в структуре нуклеиновых кислот и оказывать ингибирующее действие на синтез рнк и днк.
Таким образом, пиримидиновые и пуриновые основания входят в состав нуклеиновых кислот, играющие чрезвычайно важную роль в жизнедеятельности организма.
Использованная литература
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/purinovyie-osnovaniya/
1. И. Н. Денисов, Э.Г. Улумбеков. 2000 болезней. М.: «ГЭОТАР медицина», 1999.
2.Р.Марри, Д. Греннер, П. Мейес, В. Родуэлл. Биохимия человека. Том 2, М.: «МИР», 2009.
3.Т.Т. Березов. Биологическая химия. М.: «Медицина», 1982.
4. http://ru.wikipedia.org/wiki/%
5.http://vmede.org/sait/?page=
6.
