Purín

Purín je heterobicyklická aromatická organická zlúčenina so štyrmi atómami dusíka. Okrem pyrimidínov sú puríny dôležitými stavebnými jednotkami nukleových kyselín. Nie sú nevyhnutné, ale formuje ich samotné ľudské telo. Potraviny pre zvieratá majú vysoký obsah purínov, pretože sa nachádzajú vo vysokých koncentráciách v koži a vnútornostiach. U ľudí sa štiepia na kyselinu močovú a vylučujú sa obličkami; U rôznych iných živočíšnych druhov dochádza k ďalšej degradácii (napríklad na alantoín u hovädzieho dobytka). Preto názov pochádza z lat. purus = čistý a acidum uricum = Kyselina močová, keďže ide o „čistú“ základnú štruktúru kyseliny močovej, ktorú Emil Fischer prvýkrát syntetizoval v roku 1898.

Ďalšie odporúčané odborné znalosti

Správne váženie s laboratórnymi váhami: Sprievodca vážením

Aká je citlivosť mojej stupnice?

Denná vizuálna kontrola laboratórnych váh

Obsah

štruktúra

Molekula môže byť považovaná za kondenzovaný kruhový systém zložený z dvoch heterocyklov pyrimidínu a imidazolu. Preto má systematický názov 7H-Imidazol [4,5-d] pyrimidín.

7H-purín je v tautomérnej rovnováhe so svojím izomérom, 9H-purínom:

Odvodené molekuly

Puríny

Prehľad

Ak sú atómy vodíka v pozíciách 2, 6 a 8 nahradené inými molekulami, vzniknú rôzne substituované puríny:

Štruktúra názvu Pozícia 6 Pozícia 2 Pozícia 8

Adenín	-NH2	-H	-H
Guanine	-OH	-NH2	-H
kyselina močová	-OH	-OH	-OH
Hypoxantín	-OH	-H	-H
Xantín	-OH	-OH	-H
6-purín tiol	-SH	-H	-H
6-tioguanín	-SH	-NH2	-H

Tautoméria

Kvôli molekulárnym segmentom so základným vzorcom N = C-X-H (s X = O, S alebo NH) existuje možnosť tautomérie. (Pozri tautomériu laktám-laktám, tiolaktám-tiolaktím a ketimín-enamín):

Purínové alkaloidy

Niektoré alkaloidy sú tiež odvodené od základnej štruktúry purínu:

Štruktúra názvu R1 R2 R3

kofeín	CH3	CH3	CH3
Teobromín	H	CH3	CH3
Teofylín	CH3	CH3	H
Xantín	H	H	H

Receptory

Puríny sa viažu na špecifické receptory v bunkovej membráne, tzv. purinergné receptory. Existujú ionotropné a metabotropné purinergné receptory. Fyziologickým agonistom týchto receptorov je ATP.

Biologický význam

Kyselina močová je konečným produktom metabolizmu purínov.
Ak sú adenín a guanín naviazané v polohe 9 na 1. atóm uhlíka ribózy (v DNA s deoxyribózou), vzniknú nukleozidy adenozín a guanozín. Esterifikácia ribózy fosfátom produkuje nukleotidy, ktoré sú stavebnými kameňmi mnohých fyziologicky dôležitých molekúl. (Pozri tiež vitamíny komplexu B2: kyselina nikotínová, riboflavín a kyselina pantoténová, ako aj AMP, ADP, ATP, RNA, DNA, cAMP, NADPH, NADH, FAD, koenzým A, sukcinylkoenzým A.)
Kyselina dusitá (HNO2) prevádza aminoskupinu na hydroxylovú skupinu. Takto vzniká hypoxantín z adenínu a xantín z guanínu. Ak kyselina dusitá pôsobí na DNA (ako mutagén), vedie táto zmena k nesprávnemu párovaniu báz, keď sa DNA replikuje (reduplikácia), a teda k zmenenej sekvencii báz, čo môže viesť k zmeneným proteínom a tým k zmenenému fenotypu.
TRNA obsahuje aj neobvyklé purínové bázy: A + sa vytvára pridaním protónu v 7. polohe, čo znamená, že atóm dusíka je v tomto bode kladne nabitý. Dusík v kruhovom systéme môže byť metylovaný, čo znamená, že sú tiež pozitívne nabité. Príklady: m1A, m7A, m7G. V m2’G je metylovaný druhý atóm uhlíka ribózy. Zodpovedajúce bázy sa modifikujú až po transkripcii a ovplyvňujú presnosť translácie, ako aj aktivitu a stabilitu tRNA. (pozri tiež: nukleozidy)
Trans-Zeatín (tZ, N6 - (22'-izopentenyl) -aminopurín, izopentenyladenín, IPA) je prirodzene sa vyskytujúci cytokinín.

biosyntéza

Biosyntéza de novo

Puríny nie sú v organizme syntetizované ako voľné molekuly, ale vždy ako nukleotidy. Východiskovou molekulou je a-D-ribóza-5-fosfát, medziprodukt pentózo-fosfátového cyklu. Potom sa postupne vytvorí základná štruktúra purínu, pričom jednotlivé zložky dodávajú jednotlivé zložky:

Konečným produktom tohto syntetického reťazca je inozínmonofosfát (IMP), nukleotid hypoxantínu, ktorý sa v ďalších krokoch prevádza na nukleotidy xantínu, adenozínu alebo guanozínu.

Recyklácia základov (zberná cesta)

Pri štiepení RNA sa okrem mononukleotidov tvoria aj voľné bázy a nukleozidy. Mononukleotidy sa dajú získať tak, že purínové bázy s fosforylovanou ribózou a nukleozidy kinázami získajú späť svoju fosfátovú skupinu.

V kombinácii s ribózou/deoxy-ribózou: redukcia ribonukleotidov

Aby mohli slúžiť ako stavebné kamene DNA, musí sa ribóza (cukor) nukleotidov na 2. atóme uhlíka znížiť, hydroxylová skupina sa nahradí atómom vodíka (teraz sa ribóza nazýva deoxy-ribóza) a deoxy- Ribonukleotidy. V prípade RNA (nosič informácií o DNA) sa na druhej strane ako cukor používa ribóza, a nie deoxy-ribóza. RNA zvyčajne nepríde ako dvojvláknová molekula (ako DNA).

Rozpis základní

Bázy sa najskôr odštiepia od nukleozidov a nukleotidov. Tie sa oxidujú na kyselinu močovú. U suchozemských plazov, vtákov, mnohých druhov hmyzu a primátov je to konečný produkt, ktorý sa vylučuje močom. Ostatné zvieratá produkujú alantoín, močovinu alebo amoniak z kyseliny močovej.

Lekársky význam

Choroby

V závislosti od miesta poruchy metabolizmu purínov vznikajú rôzne klinické obrazy:

Lesch-Nyhanov syndróm je spôsobený akumuláciou 5-P-ribozyl-PP, ktorá vedie k nadmernej syntéze purínov, a tým aj k akumulácii kyseliny močovej. To spôsobuje dnu, mentálne postihnutie a problémy so správaním.
Dna je dôsledkom hyperurikémie, zvýšenej koncentrácie kyseliny močovej v krvi (viac ako 0,4 mmol/l). Pod touto koncentráciou je v krvi k dispozícii dostatok bielkovín na transport kyseliny močovej, ktorá je zle rozpustná vo vode, a na zabránenie jej zrážania. Ak je hladina kyseliny močovej príliš vysoká, tento ochranný systém už nie je dostatočný a tvoria sa usadeniny v kĺboch, puzdrách šliach a dreni obličiek.
SCID (ťažká kombinovaná imunodeficiencia) je spôsobená 50-násobným zvýšením koncentrácie dATP. To naruší citlivú rovnováhu v koncentrácii stavebných blokov DNA a naruší syntézu DNA, ktorá primárne ovplyvňuje bunky imunitného systému (T a B bunky).

droga

Purínové deriváty a purínové analógy hrajú úlohu antimetabolitov: Azatioprín potláča imunitný systém, 8-azaguanín, 6-purintiol a 6-tioguanín sa používajú proti určitým formám rakoviny a alopurinol proti dne. N-Hydroxy-purín a Purín-N-oxidy majú karcinogénny účinok (karcinogénny).