- Structura și caracteristicile
- biosinteza
- Roluri în metabolismul oxidativ și reducător
- Funcții în expresia genelor
- Funcții în metabolismul energetic
- Alte funcții
- Sinteza prebiotică
- Utilizați ca factor terapeutic și de cultură celulară
- Referințe
Adenina este nucleobază tip purinic găsit în acizi ribonucleic (ARN) și dezoxiribonucleic (ADN) al organismelor vii și virusuri. Unele dintre funcțiile acestor biopolimeri (ARN și ADN) sunt stocarea, replicarea, recombinarea și transferul informațiilor genetice.
Pentru a constitui acizi nucleici, mai întâi atomul de azot 9 al adeninei formează o legătură glicozidică cu carbonul prim 1 (C1 ') al ribozei (al ARN) sau al 2'-dezoxiribozei (ADN). În acest fel, adenina formează adenozina nucleozidică sau adenozina.
Sursa: Pepemonbu
În al doilea rând, grupa hidroxil (-OH) pe carbonul 5 ′ din zahăr (riboza sau 2′-dezoxiriboza), adenozină, formează o legătură esteră cu o grupare fosfat.
În celulele vii, în funcție de numărul de grupări de fosfați prezenți, acesta poate fi adenozina-5'-monofosfat (AMP), adenozina-5'-difosfat (ADP) și adenozina-5'-trifosfat (ATP). Există, de asemenea, echivalenți care posedă 2'-dezoxiriboză. De exemplu, deoxiadenosina-5'-monofosfat (dAMP) etc.
Structura și caracteristicile
Adenina, numită 6-aminopurină, are formula empirică C 5 H 5 N 5 și are o greutate moleculară de 135,13 g / mol, fiind purificată sub formă de solid galben pal, cu punct de fierbere de 360ºC.
Molecula sa are o structură chimică cu inel dublu cu legături duble conjugate, care este fuziunea unei pirimidine cu o grupare imidazol. Din această cauză, adenina este o moleculă heterociclică plană.
Are o solubilitate relativă de 0,10 g / mL (la 25 ºC), în soluții apoase acide și bazice, cu un pKa de 4,15 (la 25 ºC).
Din același motiv, este capabil să fie detectat prin absorbție la 263 nm (cu un coeficient de absorbție de E 1,2 mM = 13,2 M -1. Cm -1 în 1,0 M HCl), o zonă a spectrului electromagnetic corespunzător aproape de ultraviolete.
biosinteza
Biosinteza nucleotidelor purine este identică în practic toate ființele vii. Începe cu transferul unei grupe amino de la glutamină la substratul 5-fosforibosil-1-pirofosfat (PRPP) și produce 5-fosforibosilamină (PRA).
Aceasta este o reacție catalizată de glutamina-PRPP transferaza, o enzimă cheie în reglarea acestei căi metabolice.
După adăugări secvențiale ale amino acizilor glutamină, glicină, methenyl-folat, aspartatul, N 10 -formil folat la PRA, care includ condensări și de închidere a ciclului, inosin-5'-monofosfat (IMP) este produs, a cărui unitate heterociclică este hipoxantină (6-oxipurină).
Aceste completări sunt determinate de hidroliza ATP la ADP și fosfat anorganic (Pi). Ulterior, la IMP se adaugă o grupare amino din aspartat, într-o reacție cuplată cu hidroliza guanozin-trifosfatului (GTP), pentru a genera în cele din urmă AMP.
Acesta din urmă exercită controlul acestei căi biosintetice prin feedback negativ, acționând asupra enzimelor care catalizează formarea PRA și modificarea IMP.
Ca și în cazul descompunerii altor nucleotide, baza azotată a nucleotidelor de adenozină suferă un proces numit „reciclare”.
Reciclarea constă în transferul unui grup de fosfați de la PRPP la adenină și formează AMP și pirofosfat (PPi). Este o singură etapă catalizată de enzima adenină fosforibosiltransferază.
Roluri în metabolismul oxidativ și reducător
Adenina face parte din mai multe molecule importante în metabolismul oxidativ, care sunt următoarele:
- Dinucleotidă flavin adenină (FAD / FADH 2 ) și nicotinamidă adenină dinucleotidă (NAD + / NADH), care participă la reacțiile de reducere a oxidării prin transferul ionilor de hidrură (: H - ).
- Coenzima A (CoA), care participă la activarea și transferul grupărilor acil.
În timpul metabolismului oxidativ, NAD + funcționează ca un substrat acceptor de electroni (ioni de hidrură) și formează NADH. Întrucât FAD este un cofactor care acceptă electronii și devine FADH 2 .
Pe de altă parte, adenina formează nicotinamidă adenină fosfat fosfat (NADP + / NADPH), care participă la metabolismul reducător. De exemplu, NADPH este un substrat donator de electroni în timpul biosintezei lipidelor și dezoxiribonucleotidelor.
Adenina face parte din vitamine. De exemplu, niacina este precursorul NAD + și NADP + și riboflavina este precursorul FAD.
Funcții în expresia genelor
Adenina face parte din S-adenosylmethionine (SAM), care este un donor de metil radical (CH 3 ) și participă în metilarea adenina și citozina reziduurile în procariote și eucariote.
În procariote, metilarea oferă propriul sistem de recunoaștere a ADN-ului, protejând astfel ADN-ul de propriile enzime restrictive.
În eucariote, metilarea determină expresia genelor; adică stabilește ce gene trebuie exprimate și care nu ar trebui. În plus, metilările adeninei pot marca locurile de reparație pentru ADN-ul deteriorat.
Multe proteine care se leagă de ADN, cum ar fi factorii de transcripție, au resturi de aminoacizi glutamină și asparagină care formează legături de hidrogen cu atomul N 7 de adenină.
Funcții în metabolismul energetic
Adenina face parte din ATP, care este o moleculă cu energie mare; adică hidroliza sa este exergonică, iar energia liberă Gibbs este o valoare ridicată și negativă (-7,0 Kcal / mol). În celule, ATP participă la multe reacții care necesită energie, cum ar fi:
- Promovează reacții chimice endergonice catalizate de enzime care participă la metabolismul intermediar și la anabolism, prin formarea de intermediari cu energie mare sau reacții cuplate.
- Promovarea biosintezei proteice în ribozomi, permițând esterificarea aminoacizilor cu ARN-ul de transfer corespunzător (ARNt), pentru a forma aminoacil-ARNt.
- Promovează mișcarea substanțelor chimice prin membranele celulare. Există patru tipuri de proteine purtătoare: P, F, V și ABC. Tipurile P, F și V transportă ioni, iar tipul ABC poartă substraturi. De exemplu, ATPaza Na + / K + , clasa P, are nevoie de un ATP pentru a pompa două K + în celulă și trei ieșiri de Na + .
- Sporirea contracției musculare. Oferă energia care direcționează alunecarea filamentului de actină peste miozină.
- Promovarea transportului nuclear. Când subunitatea beta a receptorului heterodimeric se leagă de ATP, acesta interacționează cu componentele complexului de pori nucleari.
Alte funcții
Adenozina servește ca un ligand pentru proteinele receptorilor prezente în neuronii și celulele epiteliului intestinal, unde acționează ca un mesager extracelular sau neuromodulator, când apar modificări în metabolismul energiei celulare.
Adenina este prezentă în agenți antivirali puternici, cum ar fi arabinosiladenina (araA), care este produsă de unele microorganisme. Mai mult, este prezent în puromicină, un antibiotic care inhibă biosinteza proteinelor și este produs de microorganismele din genul Streptomyces.
În AMP servește ca substrat pentru reacțiile care generează cel de-al doilea mesager ciclic AMP (cAMP). Acest compus, produs de enzima adenilat ciclază, este esențial în majoritatea cascadelor de semnalizare intracelulară, necesare pentru proliferarea și supraviețuirea celulelor, precum și inflamația și moartea celulelor.
Sulfatul în stare liberă nu este reactiv. Odată ce intră în celulă, devine adenozină-5'-fosfosulfat (APS), și, ulterior, 3'-fosfoadenosină-5'-fosfosulfat (PAPS). La mamifere, PAPS este donatorul grupărilor de sulfați și formează esteri de sulfați organici, cum ar fi cei ai heparinei și condroitinei.
În biosinteza cisteinei, S-adenosilmetionina (SAM) servește ca un precursor pentru sinteza S-adenosilhomocisteinei, care este transformată prin mai multe etape, catalizate de enzime, în cisteină.
Sinteza prebiotică
Experimental, s-a demonstrat că păstrarea cianurii de hidrogen (HCN) și amoniacul (NH 3 ) închise , în condiții de laborator similare cu cele care au predominat pe Pământul timpuriu, adenina este produsă în amestecul rezultat. Acest lucru se produce fără a fi necesară prezența unei celule vii sau a unui material celular.
Condițiile prebiotice includ absența oxigenului molecular liber, o atmosferă extrem de reducătoare, radiații ultraviolete intense, arcuri electrice mari precum cele generate în furtuni și temperaturi ridicate. Aceasta presupune că adenina a fost principala și cea mai abundentă bază de azot formată în timpul chimiei prebiotice.
Astfel, sinteza adeninei ar constitui un pas cheie care ar face posibilă originea primelor celule. Acestea trebuiau să aibă o membrană care să formeze un compartiment închis, în interiorul căruia se vor găsi moleculele necesare pentru a construi primii polimeri biologici necesari pentru auto-perpetuare.
Utilizați ca factor terapeutic și de cultură celulară
Adenina este, împreună cu alți compuși chimici organici și anorganici, un ingredient esențial în rețeta folosită în toate laboratoarele de biochimie, genetică, biologie moleculară și microbiologie din lume, pentru a crește celule viabile în timp.
Acest lucru se datorează faptului că soiurile de celule sălbatice normale pot detecta și captura adenină disponibilă din mediul înconjurător și o pot utiliza pentru a sintetiza nucleozidele proprii de adenină.
Aceasta este o formă de supraviețuire a celulelor, care economisește resurse interne prin sintetizarea moleculelor biologice mai complexe de la precursori simpli luați din exterior.
În modelele experimentale de boală renală cronică, șoarecii au o mutație a genei fosfatibosiltransferazei adeninei care produce o enzimă inactivă. Acești șoareci sunt administrați soluții comerciale care conțin adenină, citrat de sodiu și glucoză, intravenos, pentru a promova recuperarea rapidă.
Acest tratament se bazează pe faptul că PRPP, metabolitul inițial pentru biosinteza purinei, este sintetizat din riboza-5-fosfat pe calea fosfatului pentoză, al cărui metabolit de pornire este glucoza-6-fosfat. Cu toate acestea, multe dintre aceste soluții nu sunt aprobate de organismele internaționale de reglementare pentru uz uman.
Referințe
- Burnstock, G. 2014. Purine și purinoceptori. Prezentare generală a biologiei moleculare. Referințe Module în Științe Biomedicale. Adresa Web Word Wide: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801238-3.04741-3
- Claramount, D. și colab. 2015. Modele animale de boală cronică pediatrică. Nefrologie, 35 (6): 517-22.
- Coade, S. și Pearson, J. 1989. Metabolismul nucleotidelor de adenină. Cercetarea circulației, 65: 531-37
- Dawson, R. și colab. 1986. Date pentru cercetarea biochimică. Clarendon Press, Oxford.
- DrougBank. 2019. Adenine Chemichal Sheet. Adresa Web Word Wide: https://www.drugbank.ca/drugs/DB00173
- Horton, R; Moran, L; Scrimgeour, G; Perry, M. și Rawn, D. 2008. Principiile biochimiei. Ediția a IV-a. Pearson Education.
- Knight, G. 2009. Receptori purinergici. Enciclopedia Neuroștiinței. 1245-1252. Adresa Web Word Wide: https://doi.org/10.1016/B978-008045046-9.00693-8
- Mathews, Van Holde, Ahern. 2001. Biochimie. Ediția a 3-a.
- Murgola, E. 2003. Adenină. Enciclopedia de genetică. Adresa Web Word Wide: https://doi.org/10.1006/rwgn.2001.0008
- Murray, R; Granner, D; Mayes, P. And Rodwell, V. 2003. Biografia chimică ilustrată a lui Harper. Ediția a 26- a . Companiile McGraw-Hill.
- Nelson, DL & Cox, M. 1994. Lehninger. Principiile biochimiei. Ediția a IV-a. Ed Omega.
- Sigma-Aldrich. 2019. Foaie chimică adenină. Adresa Web Word Wide: https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/ga8626?lang=ro