ПІРИМІДИНИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, БУДОВА, ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025

У пиримидинов циклічно молекули багаті азотом. Вони входять до складу нуклеотидів, які, в свою чергу, є основними структурними складовими нуклеїнових кислот.

Крім присутності в нуклеїнових кислотах, нуклеотиди, що утворюються піримідинами, мають важливу роль як внутрішньоклітинних месенджерів і беруть участь у регуляції шляхів біосинтезу глікогену та фосфоліпідів.

Джерело: BruceBlaus. Співробітники Blausen.com (2014). «Медична галерея Blausen Medical 2014». WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436.

Основна відмінність піримідину від пурину полягає в структурі: перше складається з одного кільця, в той час як в другому ми знаходимо кільце піримідинів, приєднане до імідазольного кільця.

Кільця піримідину містяться також у деяких синтетичних препаратах, таких як барбітурати та препарати, що застосовуються для лікування ВІЛ.

Характеристика та структура

Піримідини - це ароматичні хімічні сполуки, структура яких циклічна (єдине кільце) і плоска.

Найбільш поширеними в природі піримідинами є урацил (молекулярна формула 2,4-дигідроксипіримідин), цитозин (2-гідрокси-4-амінопіримідин) і тимін (2,4-дигідрокси-5-метилпіримідин).

Молярна маса становить близько 80 г / моль, з щільністю 1,016 г / см. Вони розчинні у воді і завдяки своїм кільцям вони мають властивість поглинати світло максимум 260 нанометрів.

Особливості

-Структурні блоки нуклеїнових кислот

Нуклеїнові кислоти - це біополімери, що складаються з мономерів, званих нуклеотидами. У свою чергу, нуклеотиди складаються з: (i) п'ятивуглецевого цукру, (ii) фосфатної групи та (iii) азотистої основи.

Піримідини в ДНК та РНК

Основи азоту - це плоскі циклічні сполуки, які класифікуються на пурини та піримідини.

У порівнянні з пуриковими основами піримідини менші (пам’ятайте, що структура першого складається з двох зрощених кілець, а одне з них - піримідинове кільце).

Цей факт має наслідки, коли мова йде про сполучення у подвійній спіралі ДНК: щоб встановити стійку структуру, пурини лише пару з одним піримідином.

Як ми вже згадували раніше, три найбільш поширені в природі піримідини - урацил, цитозин та тимін.

Однією з принципових відмінностей між ДНК та РНК є склад піримідинів, що складають її структуру. Урацил і цитозин входять до складу нуклеотидів у РНК. На відміну від них цитозин і тимін містяться в ДНК.

Однак невеликі кількості нуклеотидів тиміну виявляються в трансферних РНК.

У нуклеотидах піримідини зв'язуються з вуглецем 1 рибози через азот, розташований у положенні 1.

-Екстрацелюлярні месенджери

Нуклеотиди, що містять піримідини (а також пурини), - це молекули, які виконують роль позаклітинного месенджера. Вони відповідають за регулювання різних функцій практично в кожній клітині організму.

Ці нуклеотиди вивільняються з пошкоджених клітин або вони можуть секретуватися нелітичним шляхом і взаємодіяти зі специфічними рецепторами клітинної мембрани.

Специфічні мембранні рецептори називаються рецепторами P2 і класифікуються на дві сім'ї: P2Y або метаботропні та P2X або іонотропні.

-Проміжний метаболізм

Нуклеотиди піримідину беруть участь у шляхах біологічного синтезу інших компонентів. Прикладом такої участі є шлях біосинтезу глікогену та фосфоліпідів.

Пошкодження ДНК

Одне з найпоширеніших уражень у молекулі ДНК виникає на рівні піримідинів, зокрема при утворенні димерів між основами тиміну. Тобто між двома з цих молекул утворюється зв’язок.

Це відбувається через ультрафіолетове випромінювання (від впливу сонця), яке отримує ДНК, або через вплив мутагенних агентів.

Утворення цих піримідинових димерів спотворює подвійну спіраль ДНК, викликаючи проблеми, коли справа стосується реплікації чи транскрипції. Фермент, відповідальний за корекцію цієї події, називається фотолязою.

Метаболізм піримідину

-Синтез

Огляд

Синтез азотистих основ - як пуринів, так і піримідинів - є основним елементом для життя, оскільки вони є сировиною для синтезу нуклеїнових кислот.

Загальна схема синтезу піримідинів відрізняється в принциповому аспекті від синтезу пуринів: кільце піримідинів збирається перед закріпленням на рибозі-5-фосфаті.

Реакції

Молекула, яка називається карбамоїл аспартатом, має всі елементи (атоми), необхідні для синтезу піримідинового кільця. Це утворюється за допомогою реакції конденсації між аспартатом і карбомоїлфосфатом.

Попередник карбомоїлфосфату утворюється в цитоплазмі клітини реакцією, катализируемой ферментом карбамоїлфосфатсинтетазою, субстратами якої є діоксид вуглецю (CO ₂ ) та АТФ. З'єднанням, що утворюється в результаті окислення карбамоїл аспартату, є оротова кислота.

Цікаво, що карбамоїлфосфатна синтетаза є ферментом, загальним для описаного шляху та циклу сечовини. Однак вони відрізняються деякими аспектами, пов'язаними з їх діяльністю; Наприклад, ця версія ферменту використовує глютамін, а не NH ₃ як джерело азоту .

Після того, як кільце замкнене, воно може бути перетворене на інші сполуки, такі як трифосфат уридин (UTP), цитидин трифосфат (CTP) та тимідилат.

Деградація

У печінці відбуваються катаболічні (або розпадні) реакції за участю піримідинів. На відміну від пуринів, речовини, що утворюються внаслідок катаболізму, не утворюють кристалів при їх накопиченні, подія, яка викликає подагру у пацієнтів, які накопичують цю відходи.

Утворені сполуки - це вуглекислий газ, вода та сечовина. Цитозин може перейти до іншого піримідину (урацилу), а потім продовжити шлях деградації у кількох проміжних продуктах.

Вимоги до дієти

Піримідини, як і пурини, синтезуються клітиною в кількості, що відповідає вимогам клітини. Саме з цієї причини в раціоні немає мінімальних вимог до азотистих основ. Однак, коли ці молекули споживаються, організм має здатність їх переробляти.

Список літератури

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Основна клітинна біологія. Гарленд Наука.
2. Cooper, GM, & Hausman, RE (2007). Клітина: молекулярний підхід. Вашингтон, округ Колумбія, Сандерленд, Массачусетс.
3. Griffiths, AJ (2002). Сучасний генетичний аналіз: інтеграція генів і геномів. Макміллан.
4. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Вступ до генетичного аналізу. Макміллан.
5. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Біохімія: текст та атлас. Panamerican Medical Ed.
6. Пасаж, Е. (2009). Генетичний текст та атлас. Panamerican Medical Ed.