Zasady purynowe to substancje powstające w organizmie człowieka głównie z prekursorów o niskiej masie cząsteczkowej - produktów metabolizmu węglowodanów i białek. Odgrywają ważną rolę w budowie kwasów dezoksyrybonukleinowych i rybonukleinowych, które niosą informację genetyczną. Różne zaburzenia metabolizmu puryn prowadzą do poważnych zaburzeń zdrowotnych.
Opis
Zasady purynowe są pochodnymi puryn, organicznych związków naturalnych. Najbardziej znane i powszechne z nich to adenina, guanina, kofeina, teobromina, teofilina. Ostatnie trzy substancje to bardzo słabe zasady. Kofeinę można uznać za związek prawie obojętny. Puryny nie tworzą soli z kwasami mineralnymi.
Wszystkie bazy purynowe są słabo rozpuszczalne w wodzie. Wraz z dodatkiem kwasów organicznych (benzoesowy, salicylowy), ich soli i wzrostem temperatury wzrasta rozpuszczalność kofeiny. Ta właściwość opiera się na uzyskaniuleki z jego zawartością (diuretyki, leki stosowane w leczeniu migreny, patologii zakaźnych i zatruć, którym towarzyszy depresja układu nerwowego). Teofilina i teobromina są w stanie tworzyć sole z metalami, co umożliwia ich identyfikację.
Tworzenie substancji
Synteza zasad puryn jest produkowana we wszystkich komórkach ludzkiego ciała, ale głównie w wątrobie. Podczas ich tworzenia zużywa się 6 cząsteczek ATP.
Zewnętrzny metabolizm tych substancji przebiega w kilku etapach:
- Nukleoproteiny dostają się do organizmu wraz z pożywieniem.
- Pod wpływem enzymów z klasy hydrolaz są one rozszczepiane i kwasy nukleinowe są uwalniane w jelicie.
- Sok trzustkowy hydrolizuje kwasy nukleinowe do polinukleotydów.
- W jelicie są one dalej rozkładane na mononukleotydy.
- Pod wpływem enzymów te ostatnie są przekształcane w nukleozydy zawierające zasady azotowe związane z cukrem.
- Nukleozydy są albo wchłaniane w świetle jelita, albo rozkładane na zasady purynowe i pirymidynowe.
Zasady purynowe to substancje, których tworzenie jest regulowane metodą ujemnego sprzężenia zwrotnego. Innymi słowy, produkt końcowy reakcji hamuje początkowe etapy procesu (za pomocą adenozynomonofosforanu i guanozynomonofosforanu). Kluczreakcje ich syntezy są obecnie wykorzystywane do opracowywania nowych leków przeciwnowotworowych.
Adenina i guanina
Adenina i guanina to zasady purynowe, ich pochodne aminowe. Są częścią nukleotydów, które są jednostkami monomerycznymi kwasów nukleinowych. Najważniejsze funkcje zasad purynowych w DNA to:
- przechowywanie i przekazywanie informacji genetycznych;
- udział w procesie podziału komórek;
- biosynteza białek;
- budowanie komórek.
Adenina i guanina są otrzymywane w laboratorium przez hydrolizę kwasów nukleinowych. Guanina jest również izolowana z rybich łusek i stosowana jako pigment perłowy w kosmetykach.
Inne funkcje w ciele
Oprócz kwasów nukleinowych, adenina i guanina są składnikami tak ważnych związków organicznych jak:
-
Adenozyna zaangażowana w procesy biochemiczne (przesyłanie energii i impulsów nerwowych, działanie przeciwzapalne). Naukowcy uważają, że ta substancja odgrywa rolę w regulacji snu.
- Fosforany adenozyny, które są niezbędne do syntezy ATP. Ten ostatni jest ważnym źródłem energii we wszystkich procesach biochemicznych u zwierząt.
- Adenozynofosforowe kwasy (mono-, di- i trifosforowe) uczestniczące w biosyntezie białek, regulacji hormonów, metabolizmie lipidów, tworzeniu steroidów, regulacji przepuszczalności błony komórkowej.
- nukleotydy adeninowe odpowiedzialne za obniżenie ciśnienia krwi, kurczliwości macicy i mięśnia sercowego.
Zasady purynowe to substancje biologicznie czynne, które mają następujący wpływ na organizm:
- diuretyk;
- stymulacja centralnego układu nerwowego, zwłaszcza kofeiną;
- zwiększone tętno;
- powiększenie światła naczyń krwionośnych (głównie mięśni, mózgu, serca i nerek);
- zmniejszenie zakrzepów.
Teobromina jest również stosowana w leczeniu patologii oskrzelowo-płucnych. Podobnie jak kofeina pobudza mięsień sercowy i zwiększa ilość produkowanego moczu. Wchodzi w skład past do zębów w celu przywrócenia mineralizacji szkliwa oraz zwiększenia jego twardości, odporności na próchnicę. Teobromina pozyskiwana jest z ziaren kakaowych, mielonych, odtłuszczanych i gotowanych roztworem kwasu siarkowego. Następnie jest traktowany tlenkiem ołowiu, przemywany i wytrącany amoniakiem.
Dekompozycja
Ostateczne substancje metabolizmu purynowych zasad nukleinowych w organizmie ludzi, naczelnych, ptaków i wielu ssaków to hipoksantyna i kwas moczowy, który jest wydalany głównie z moczem, a tylko niewielka jego ilość jest uwalniana z ciało z kałem (do 20%). Te związki, które nie są utleniane w świetle jelita, ale są wchłaniane, są również dalej rozkładane do kwasu moczowego.
Według naukowców kwasy nukleinowe, które dostają się do organizmu wraz z pożywieniem, nie są źródłem tych substancji, chociaż ich zawartość w pożywieniu sięga znacznych ilości.
Rozkład zasad purynowych u zwierząt może nastąpić do amoniaku i mocznika. Niektóre ssaki mają również enzym, taki jak oksydaza moczanowa. Zamienia kwas moczowy w alantoinę, która jest lepiej rozpuszczalna w wodzie. W zaburzeniach metabolicznych u ludzi kryształy kwasu odkładają się w mięśniach, palcach i chrząstce, prowadząc do rozwoju dny moczanowej.
Rozkład tych związków zachodzi głównie w wątrobie, jelicie cienkim i nerkach. Usunięcie kwasu moczowego przez jelita następuje wraz z żółcią, gdzie pod wpływem mikroflory związek ten rozkłada się na dwutlenek węgla i wodę. Całkowita ilość kwasu wydalanego dziennie przez zdrową osobę wynosi około 0,6 g.
Ponowne użycie
Recykling baz purynowych to zjawisko polegające na ich wielokrotnym użyciu. Proces ten obserwuje się w tkankach szybko rosnących (w zarodkach, podczas regeneracji uszkodzeń, w guzach). W takich przypadkach dochodzi do aktywnej syntezy kwasów nukleinowych, a utrata ich prekursorów (zasad purynowych) staje się niedopuszczalna.
Synteza nukleotydów odbywa się krótszą drogą, za pomocą enzymu hipoksantyna-guanina-fosforybozylotransferaza. W obecności genetycznego niedoboru tej substancji u dzieci występuje cały zespół objawów patologicznych,nazywany zespołem Lescha-Nyhana. Zewnętrznie ta rzadka i praktycznie nieuleczalna choroba objawia się upośledzeniem umysłowym, upośledzoną koordynacją ruchów i skrajną agresywnością skierowaną przeciwko sobie.
Naruszenie procesów metabolicznych
Zaburzony metabolizm zasad purynowych kwasów nukleotydowych prowadzi również do następujących patologii:
- Niedobór odporności spowodowany brakiem enzymu fosforylazy nukleozydowej.
- Choroba Girke'a jest genetycznie uwarunkowaną chorobą glikogenową.
- Ksantynuria to dziedziczny niedobór enzymu oksydazy ksantynowej.
- Tworzenie kamieni w układzie moczowym.
Dna moczanowa i kamica moczowa
W dnie moczanowej synteza kwasu moczowego znacznie przekracza ilość wydalaną z organizmu. Ponieważ rozpuszczalność soli tej substancji jest niska, gromadzą się one we krwi, tkankach miękkich i stawach. Prowadzi to do pojawienia się węzłów i rozwoju stanu zapalnego (dnawe zapalenie stawów). Jednym z objawów tej choroby jest silny ból w nocy w dużych palcach.
U mężczyzn ta patologia występuje 20 razy częściej niż u kobiet. Leczenie dny moczanowej to ścisła dieta, w której unika się pokarmów bogatych w zasady purynowe. Jako leki stosuje się allopurynol, który hamuje aktywność przekształcania zasady purynowej ksantyny w kwas moczowy, a także środki wzmagające jego wydalanie.(„Anturan”, „Zinhofen” i inne).
Naruszenie wymiany zasad purynowych jest jedną z przyczyn kamicy moczowej. Występuje u połowy osób z dną moczanową. Zwiększona zawartość moczanów w moczu prowadzi do ich odkładania się w drogach moczowych. W leczeniu zaleca się również stosowanie diety składającej się głównie z pokarmów roślinnych. Sprzyja to alkalizacji moczu i rozpuszczaniu moczanów.
Jedzenie
Naturalnymi i sztucznymi źródłami zasad purynowych kwasów nukleinowych są:
- kofeina - liście zielonej herbaty, drzewo kawowe, kakao, guarana (liana pnąca z rodzaju Paulinia), napoje bezalkoholowe (cola i inne);
- teobromina - łuska fasoli;
- teofilina - zielona herbata, kawa ziarnista.
Znajduje się również w czekoladzie, mięsie, wątrobie i czerwonym winie.
