พิวรีน: ลักษณะโครงสร้างหน้าที่ - ชีววิทยา - 2026

พิวรีนเป็นโมเลกุลแบนโครงสร้าง heterocyclic ที่เกิดขึ้นจากการหลอมรวมของสองวงนี้เป็นหนึ่งในหกอะตอมและอีกห้า โมเลกุลหลักที่รวมพิวรีนคือนิวคลีโอไทด์ ส่วนหลังเป็นกลุ่มส่วนประกอบที่เป็นส่วนหนึ่งของกรดนิวคลีอิก

นอกเหนือจากการมีส่วนร่วมในโมเลกุลทางพันธุกรรมแล้วพิวรีนยังมีอยู่ในโครงสร้างพลังงานสูงเช่น ATP และ GTP และโมเลกุลอื่น ๆ ที่น่าสนใจทางชีวภาพเช่นนิโคตินอะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์นิโคตินาไมด์อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ฟอสเฟต (NADPH) และโคเอนไซม์คิว

ที่มา: Sponk

ลักษณะและโครงสร้าง

โครงสร้างของพิวรีนมีดังนี้: โมเลกุลเฮเทอโรไซคลิกประกอบด้วยวงแหวนไพริมิดีนและวงแหวนอิมิดาโซล ในแง่ของจำนวนอะตอมวงแหวนมีหกและห้าอะตอม

เป็นโมเลกุลแบนที่มีไนโตรเจน เราพบว่าพวกมันกลายเป็นส่วนหนึ่งของนิวคลีโอไซด์และนิวคลีโอไทด์ หลังเป็นส่วนประกอบของกรดนิวคลีอิก: DNA และ RNA

ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมพิวรีนพบในสัดส่วนที่สูงกว่าในโมเลกุลของ DNA และ RNA โดยเฉพาะเช่นอะดีนีนและกัวนีน นอกจากนี้เรายังพบพวกมันในโมเลกุลที่ไม่เหมือนใครเช่น AMP, ADP, ATP และ GTP เป็นต้น

คุณสมบัติ

- โครงสร้างของกรดนิวคลีอิก

กรดนิวคลีอิกมีหน้าที่จัดเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมและจัดระบบกระบวนการสังเคราะห์โปรตีน โครงสร้างเป็นไบโอโพลีเมอร์ที่มีโมโนเมอร์เป็นนิวคลีโอไทด์

พิวรีนเป็นส่วนหนึ่งของนิวคลีโอไทด์

ในนิวคลีโอไทด์เราพบส่วนประกอบสามส่วน ได้แก่ (1) หมู่ฟอสเฟต (2) น้ำตาลห้าคาร์บอนและ (3) ฐานไนโตรเจน น้ำตาลเป็นส่วนประกอบกลางของโมเลกุล

ฐานไนโตรเจนอาจเป็นพิวรีนหรือไพริมิดีน พิวรีนที่ปกติเราพบในกรดนิวคลีอิกคือกัวนีนและอะดีนีน ทั้งสองเป็นวงแหวนที่ประกอบด้วยเก้าอะตอม

พิวรีนสร้างพันธะไกลโคซิดิกกับไรโบสผ่านไนโตรเจนที่ตำแหน่ง 9 และคาร์บอน 1 ของน้ำตาล

แองโกล - แซกซอนช่วยจำที่ต้องจำไว้ว่าพิวรีนมีเก้าอะตอมคือทั้งอะดีนีนและกัวนีนมีคำว่าเก้าซึ่งหมายถึงเก้า

พิวรีนไม่จับคู่กัน

เกลียวคู่ของ DNA ต้องการการจับคู่ฐาน เนื่องจากการขัดขวางที่เข้มงวด (เช่นความกังวลเรื่องขนาด) พิวรีนหนึ่งตัวจึงไม่สามารถจับคู่กับพิวรีนอื่นได้

ภายใต้สภาวะปกติให้ purine adenine จับคู่กับ pyrimidine thymine (A + T) และ purine guanine กับ pyrimidine cytosine (G + C) โปรดจำไว้ว่าไพริมิดีนเป็นโมเลกุลแบนที่ประกอบด้วยวงแหวนวงเดียวดังนั้นจึงมีขนาดเล็กกว่า รูปแบบนี้เรียกว่ากฎของ Chargaff

โครงสร้างของโมเลกุล RNA ไม่ได้ประกอบด้วยเกลียวคู่ แต่อย่างไรก็ตามเราพบพิวรีนแบบเดียวกับที่เรากล่าวถึงในดีเอ็นเอ ฐานไนโตรเจนที่แตกต่างกันระหว่างโมเลกุลทั้งสองคือไพริมิดีน

- โมเลกุลกักเก็บพลังงาน

นิวคลีโอไซด์ไตรฟอสเฟตโดยเฉพาะ ATP (อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต) เป็นโมเลกุลที่อุดมไปด้วยพลังงาน ปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่ในเมแทบอลิซึมใช้พลังงานที่เก็บไว้ใน ATP

พันธะระหว่างฟอสเฟตมีพลังงานสูงเนื่องจากประจุลบหลายชนิดรวมกันขับไล่ซึ่งกันและกันและสนับสนุนการแตกตัวของมัน พลังงานที่ปล่อยออกมาเป็นพลังงานที่เซลล์ใช้

นอกจาก ATP แล้วพิวรีนยังเป็นส่วนประกอบของโมเลกุลที่น่าสนใจทางชีวภาพเช่นนิโคตินาไมด์อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์นิโคตินาไมด์อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ฟอสเฟต (NADPH) และโคเอนไซม์คิว

- สารสื่อประสาท

การศึกษาจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าพิวรีนทำหน้าที่เป็นโมเลกุลสัญญาณผ่าน glia ในระบบประสาทส่วนกลาง

พิวรีนยังสามารถพบได้ในโครงสร้างที่เรียกว่านิวคลีโอไซด์ พวกมันคล้ายกับนิวคลีโอไทด์มาก แต่ไม่มีหมู่ฟอสเฟต

นิวคลีโอไซด์มีฤทธิ์ทางชีวภาพที่เกี่ยวข้องเพียงเล็กน้อย อย่างไรก็ตามในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเราพบข้อยกเว้นที่ชัดเจนมากคืออะดีโนซีน โมเลกุลนี้มีหน้าที่หลายอย่างและเกี่ยวข้องกับการควบคุมกระบวนการในระบบประสาทและระบบหัวใจและหลอดเลือดและอื่น ๆ

การออกฤทธิ์ของอะดีโนซีนในการควบคุมการนอนหลับเป็นที่รู้จักกันดี ในสมองเราพบตัวรับหลายตัวสำหรับนิวคลีโอไซด์นี้ การมีอะดีโนซีนเกี่ยวข้องกับความรู้สึกเหนื่อยล้า

การเผาผลาญของ Purine

สังเคราะห์

การสังเคราะห์ด้วยพิวรีนเริ่มต้นด้วยกระดูกสันหลังของไรโบส -5- ฟอสเฟต เอนไซม์ phosphoribosyl pyrophosphate synthetase มีหน้าที่เร่งปฏิกิริยาการเติมไพโรฟอสเฟต

ต่อจากนั้นเอนไซม์กลูตามีน - พีอาร์พีพีอะมิโนทรานสเฟอเรสหรืออะมิโดฟอสฟอสฟอร์ไรโบซิลทรานสเฟอเรสซึ่งกระตุ้นปฏิกิริยาระหว่าง PRPP (คำย่อเพื่อกำหนดสารประกอบที่ผลิตในขั้นตอนก่อนหน้าคือ phosphoribosyl pyrophosphate) และกลูตามีนเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ 5-phosphoribosyl amine

สารประกอบหลังทำหน้าที่เป็นกระดูกสันหลังสำหรับชุดของการเพิ่มโมเลกุลขั้นตอนสุดท้ายคือการก่อตัวของไอโนซีนโมโนฟอสเฟตเรียกย่อว่า IMP

IMP สามารถติดตามการแปลง AMP หรือ GMP โครงสร้างเหล่านี้สามารถถูกฟอสโฟรีเลตเพื่อสร้างโมเลกุลพลังงานสูงเช่น ATP หรือ GTP เส้นทางนี้ประกอบด้วย 10 ปฏิกิริยาของเอนไซม์

โดยทั่วไปกระบวนการสังเคราะห์พิวรีนทั้งหมดขึ้นอยู่กับพลังงานสูงโดยต้องใช้ ATP หลายโมเลกุล การสังเคราะห์ De novo purine ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในไซโทพลาซึมของเซลล์ตับ

ความต้องการอาหาร

ทั้งพิวรีนและไพริมิดีนผลิตในปริมาณที่เพียงพอในเซลล์ดังนั้นจึงไม่มีข้อกำหนดที่จำเป็นสำหรับโมเลกุลเหล่านี้ในอาหาร อย่างไรก็ตามเมื่อมีการใช้สารเหล่านี้จะถูกนำกลับมาใช้ใหม่

โรคที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญของพิวรีน: โรคเกาต์

ภายในเซลล์ผลลัพธ์อย่างหนึ่งของการเผาผลาญของเบส puric คือการผลิตกรดยูริก (C ₅ H ₄ N ₄ O ₃ ) เนื่องจากการกระทำของเอนไซม์ที่เรียกว่า xanthine oxidase

ในคนที่มีสุขภาพแข็งแรงมักพบกรดยูริกในเลือดและปัสสาวะในระดับต่ำ อย่างไรก็ตามเมื่อค่าปกติเหล่านี้สูงขึ้นสารนี้จะค่อยๆสะสมในข้อต่อของร่างกายและในอวัยวะบางส่วนเช่นไต

องค์ประกอบของอาหารเป็นปัจจัยกำหนดในการผลิตโรคเกาต์เนื่องจากการบริโภคองค์ประกอบที่อุดมไปด้วยพิวรีนอย่างต่อเนื่อง (แอลกอฮอล์เนื้อแดงอาหารทะเลปลาและอื่น ๆ ) สามารถเพิ่มความเข้มข้นของกรดยูริกได้

อาการของภาวะนี้คือมีผื่นแดงบริเวณที่ได้รับผลกระทบและปวดอย่างรุนแรง เป็นหนึ่งในประเภทของโรคข้ออักเสบที่มีผลต่อผู้ป่วยเนื่องจากการสะสมของไมโครคริสตัล

อ้างอิง

1. Alberts, B. , Bray, D. , Hopkin, K. , Johnson, AD, Lewis, J. , Raff, M. , … & Walter, P. (2013) ชีววิทยาของเซลล์ที่จำเป็น การ์แลนด์วิทยาศาสตร์.
2. Borea, PA, Gessi, S. , Merighi, S. , Vincenzi, F. , & Varani, K. (2018). เภสัชวิทยาของตัวรับอะดีโนซีน: ความล้ำสมัย บทวิจารณ์ทางสรีรวิทยา, 98 (3), 1591-1625
3. เบรดี้, S. (2011). ประสาทเคมีพื้นฐาน: หลักการของระบบประสาทระดับโมเลกุลเซลล์และการแพทย์ ข่าววิชาการ.
4. Cooper, GM และ Hausman, RE (2007) เซลล์: วิธีการทางโมเลกุล วอชิงตันดีซีซันเดอร์แลนด์แมสซาชูเซตส์
5. Devlin, TM (2004) ชีวเคมี: ตำราที่มีการใช้งานทางคลินิก ฉันย้อนกลับ
6. Firestein, GS, Budd, R. , Gabriel, SE, McInnes, IB, & O'Dell, JR (2016) ตำรา E-Book ของ Kelley and Firestein's Rheumatology วิทยาศาสตร์สุขภาพเอลส์เวียร์
7. Griffiths, AJ (2002). การวิเคราะห์ทางพันธุกรรมสมัยใหม่: การรวมยีนและจีโนม Macmillan
8. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005) ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการวิเคราะห์ทางพันธุกรรม Macmillan
9. Koolman, J. , & Röhm, KH (2005). ชีวเคมี: ข้อความและแผนที่ Panamerican Medical Ed.
10. Mikhailopulo, IA และ Miroshnikov, AI (2010) แนวโน้มใหม่ของเทคโนโลยีชีวภาพนิวคลีโอไซด์ แอคตานาทูร่า 2 (5).
11. Passarge, E. (2009). ข้อความพันธุศาสตร์และแผนที่ Panamerican Medical Ed.
12. Pelley, JW (2550). ชีวเคมีแบบบูรณาการของ Elsevier มอสบี้.
13. ซีเกล, GJ (1999). ประสาทเคมีพื้นฐาน: ด้านโมเลกุลเซลล์และการแพทย์ Lippincott-Raven