एडेनिन: संरचना, जैवसंश्लेषण, कार्य - जीवविज्ञान - 2025

एडीनाइन nucleobase प्यूरीन ribonucleic एसिड (आरएनए) में पाया रहने वाले जीवों और वायरस के प्रकार और डिऑक्सीराइबोन्यूक्लिक (डीएनए) है। इन बायोपॉलिमर्स (आरएनए और डीएनए) के कुछ कार्य आनुवंशिक जानकारी के भंडारण, प्रतिकृति, पुनर्संयोजन और हस्तांतरण हैं।

न्यूक्लिक एसिड का गठन करने के लिए, एडेनिन के पहले नाइट्रोजन परमाणु में राइबोज (आरएनए के) या 2'-डीऑक्सीराइबोज (डीएनए का) के प्रमुख कार्बन 1 (C1 acids) के साथ एक ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड बनता है। इस तरह, एडेनिन न्यूक्लियोसाइड एडेनोसिन या एडेनोसिन बनाता है।

स्रोत: पेपमोनू

दूसरा, एडेनोसिन के 5 the कार्बन (राइबोज या 2′-डीऑक्सीराइबोज) के कार्बन पर हाइड्रॉक्सिल समूह (-OH), फॉस्फेट समूह के साथ एस्टर बॉन्ड बनाता है।

जीवित कोशिकाओं में, मौजूद फॉस्फेट समूहों की संख्या के आधार पर, यह एडेनोसिन-5,-मोनोफॉस्फेट (एएमपी), एडेनोसिन-5′-डाइफॉस्फेट (एडीपी) और एडेनोसिन-5′-ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) हो सकता है। 2′-deoxyribose रखने वाले समकक्ष भी मौजूद हैं। उदाहरण के लिए, डीऑक्सीएडेनोसिन-5′-मोनोफॉस्फेट (डीएएमपी), आदि।

संरचना और विशेषताएं

एडिनिन, जिसे 6-अमीनोपुरिन कहा जाता है, का अनुभवजन्य सूत्र C ₅ H ₅ N _{5 है}, और इसमें आणविक भार 135.13 g / mol है, जिसे पीला पीला ठोस के रूप में शुद्ध किया जा रहा है, जिसमें 360ºC का क्वथनांक होता है।

इसके अणु में संयुग्मित डबल बॉन्ड के साथ एक डबल रिंग रासायनिक संरचना होती है, जो एक इमेरेजोल समूह के साथ एक पिरिमिडीन का संलयन है। इस वजह से, एडेनिन एक फ्लैट हेट्रोसायक्लिक अणु है।

इसमें 4.15 के pKa (25)C) के साथ अम्लीय और बुनियादी जलीय समाधानों में 0.10 ग्राम / एमएल (25 डिग्री सेल्सियस पर) की एक सापेक्ष घुलनशीलता है।

इसी कारण से, यह इलेक्ट्रोमैग्नेटिक स्पेक्ट्रम के एक क्षेत्र में 263 एनएम (E ^{1.2 mM} = 13.2 M ^-1.cm ^-1 के 1.0 M HCl में अवशोषण गुणांक) के साथ अवशोषित होने में सक्षम है। पराबैंगनी के निकट।

जैवसंश्लेषण

प्यूरीन न्यूक्लियोटाइड जैवसंश्लेषण व्यावहारिक रूप से सभी जीवित चीजों में समान है। यह ग्लूटामाइन से सब्सट्रेट 5-फॉस्फोरिबोसिल-1-पाइरोफॉस्फेट (पीआरपीपी) में अमीनो समूह के हस्तांतरण के साथ शुरू होता है, और 5-फॉस्फोरिबोसिलमाइन (पीआरए) का उत्पादन करता है।

यह ग्लूटामाइन-पीआरपीपी ट्रांसफ़ेज़ द्वारा उत्प्रेरित एक प्रतिक्रिया है, जो इस चयापचय मार्ग के नियमन में एक महत्वपूर्ण एंजाइम है।

अमीनो एसिड ग्लूटामाइन, ग्लाइसिन, मिथेनिल-फोलेट, एस्पार्टेट, एन ¹⁰ -फॉर्माइल-फोलेट से पीआरए के क्रमिक परिवर्धन के बाद, जिसमें संघनन और अंगूठी बंद होना शामिल है, इनोसिन -5′-मोनोफॉस्फेट (आईएमपी) का उत्पादन होता है, जिसकी विषम इकाई है हाइपोक्सान्टिन (6-ऑक्सिप्यूरिन)।

ये परिवर्धन एटीपी के हाइड्रोलिसिस से एडीपी और अकार्बनिक फॉस्फेट (पाई) द्वारा संचालित होते हैं। इसके बाद, एस्पार्टेट से एक एमिनो समूह को आईएमपी में जोड़ा जाता है, एक प्रतिक्रिया में गुआनोसिन-ट्राइफॉस्फेट (जीटीपी) के हाइड्रोलिसिस के साथ मिलकर, आखिरकार एएमपी उत्पन्न करता है।

नकारात्मक प्रतिक्रिया के माध्यम से इस बायोसिंथेटिक मार्ग का उत्तरार्द्ध अभ्यास नियंत्रित करता है, एंजाइमों पर कार्य करता है जो पीआरए के गठन और आईएमपी के संशोधन को उत्प्रेरित करता है।

अन्य न्यूक्लियोटाइड्स के टूटने के साथ, एडेनोसाइन न्यूक्लियोटाइड्स के नाइट्रोजनस बेस को पुनर्नवीनीकरण नामक एक प्रक्रिया से गुजरना पड़ता है। "

पुनर्चक्रण में पीआरपीपी से एडेनिन तक फॉस्फेट समूह का स्थानांतरण होता है, और एएमपी और पायरोफॉस्फेट (पीपीपी) बनता है। यह एंजाइम एडेनिन फॉस्फोरिबोसिलट्रांसफेरेज़ द्वारा उत्प्रेरित एकल चरण है।

ऑक्सीडेटिव और रिडेक्टिव मेटाबॉलिज्म में भूमिका

एडेनिन ऑक्सीडेटिव चयापचय में कई महत्वपूर्ण अणुओं का हिस्सा है, जो निम्नलिखित हैं:

1. फ्लेविन एडेनिन डायन्यूक्लियोटाइड (एफएडी / एफएडीएच ₂) और निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (एनएडी ⁺ / एनएडीएच), जो हाइड्राइड आयनों को स्थानांतरित करके ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रियाओं में भाग लेते हैं: (एच ^-)।
2. कोएंजाइम ए (सीओए), जो एसाइल समूहों के सक्रियण और हस्तांतरण में भाग लेता है।

ऑक्सीडेटिव चयापचय के दौरान, एनएडी ⁺ एक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता सब्सट्रेट (हाइड्राइड आयन) के रूप में कार्य करता है और एनएडीएच बनाता है। जबकि FAD एक कोफ़ेक्टर है जो इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है और FADH ₂ बन जाता है ।

दूसरी ओर, एडेनिन रूपों में निकोटिनामाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट (एनएडीपी ⁺ / एनएडीपीएच) होता है, जो कि उपापचयी चयापचय में भाग लेता है। उदाहरण के लिए, एनएडीपीएच लिपिड और डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड बायोसिंथेसिस के दौरान एक इलेक्ट्रॉन दाता सब्सट्रेट है।

एडेनिन विटामिन का हिस्सा है। उदाहरण के लिए, नियासिन NAD ⁺ और NADP ⁺ का अग्रदूत है और राइबोफ्लेविन FAD का अग्रदूत है।

जीन अभिव्यक्ति में कार्य

एडेनिन एस-एडेनोसिलमेथिओनिन (एसएएम) का हिस्सा है, जो एक मिथाइल रेडिकल डोनर (-CH ₃) है और प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स में एडेनिन और साइटोसिन अवशेषों के मिथाइलेशन में भाग लेता है।

प्रोकैरियोट्स में, मिथाइलेशन अपनी डीएनए मान्यता प्रणाली प्रदान करता है, जिससे डीएनए अपने स्वयं के प्रतिबंधात्मक एंजाइमों से बचाता है।

यूकेरियोट्स में, मिथाइलेशन जीन की अभिव्यक्ति को निर्धारित करता है; यही है, यह स्थापित करता है कि कौन सा जीन व्यक्त किया जाना चाहिए और कौन सा नहीं होना चाहिए। इसके अलावा, एडेनिन मिथाइलेशन क्षतिग्रस्त डीएनए के लिए मरम्मत स्थलों को चिह्नित कर सकते हैं।

कई प्रोटीन जो डीएनए में बाँधते हैं, जैसे प्रतिलेखन कारक, में अमीनो एसिड अवशेष ग्लूटामाइन और शतावरी होते हैं जो एडेनिन के एन ⁷ परमाणु के साथ हाइड्रोजन बांड बनाते हैं ।

ऊर्जा चयापचय में कार्य

एडेनिन एटीपी का हिस्सा है, जो एक उच्च ऊर्जा अणु है; अर्थात्, इसकी हाइड्रोलिसिस एक्सर्जोनिक है, और गिब्स मुक्त ऊर्जा एक उच्च और नकारात्मक मूल्य (-7.0 किलो कैलोरी / मोल) है। कोशिकाओं में, एटीपी कई प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है जिन्हें ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जैसे:

- उच्च ऊर्जा मध्यवर्ती या युग्मित प्रतिक्रियाओं के गठन के माध्यम से मध्यवर्ती चयापचय और उपचय में भाग लेने वाले एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित एंडर्जिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देना।

- राइबोसोम में प्रोटीन बायोसिंथेसिस को बढ़ावा दें, अमीनो एसिड-टीआरएनए बनाने के लिए अपने संबंधित स्थानांतरण आरएनए (टीआरएनए) के साथ अमीनो एसिड के एस्टरीकरण की अनुमति देकर।

- कोशिका झिल्लियों के माध्यम से रासायनिक पदार्थों की गति को बढ़ावा देना। वाहक प्रोटीन चार प्रकार के होते हैं: पी, एफ, वी, और एबीसी। पी, एफ और वी प्रकार आयनों और एबीसी प्रकार के सब्सट्रेट ले जाते हैं। उदाहरण के लिए, Na ⁺ / K ⁺ ATPase, क्लास P को सेल में दो K ⁺ पंप करने के लिए ATP की जरूरत है और थ्री ^{+ आउट} ।

- पेशी संकुचन बूस्ट। ऊर्जा प्रदान करता है जो एक्टिन फिलामेंट को मायोसिन पर ग्लाइड करता है।

- परमाणु परिवहन को बढ़ावा देना। जब हेटेरोडिमेरिक रिसेप्टर का बीटा सबयूनिट एटीपी से जुड़ता है, तो यह परमाणु विहीन परिसर के घटकों के साथ इंटरैक्ट करता है।

अन्य कार्य

एडेनोसिन न्यूरॉन्स और आंतों के उपकला की कोशिकाओं में मौजूद रिसेप्टर प्रोटीन के लिए एक लिगैंड के रूप में कार्य करता है, जहां सेलुलर ऊर्जा चयापचय में परिवर्तन होने पर यह एक बाह्य या न्यूरोमोड्यूलेटर मैसेंजर के रूप में कार्य करता है।

एडिनिन शक्तिशाली एंटीवायरल एजेंट जैसे अरबिनोइलाडेनिन (आरा) में मौजूद है, जो कुछ सूक्ष्मजीवों द्वारा निर्मित होता है। इसके अलावा, यह puromycin में मौजूद है, एक एंटीबायोटिक जो प्रोटीन बायोसिंथेसिस को रोकता है और जीनस स्ट्रेप्टोमी के सूक्ष्मजीवों द्वारा निर्मित होता है।

एएमपी में यह प्रतिक्रियाओं के लिए एक सब्सट्रेट के रूप में कार्य करता है जो दूसरा मैसेंजर चक्रीय एएमपी (सीएमपी) उत्पन्न करता है। एंजाइम एडिनाइलेट साइक्लेज द्वारा निर्मित यह यौगिक, ज्यादातर इंट्रासेल्युलर सिग्नलिंग कैस्केड में आवश्यक है, सेल प्रसार और अस्तित्व के लिए आवश्यक है, साथ ही साथ सूजन और कोशिका मृत्यु भी।

इसकी मुक्त अवस्था में सल्फेट प्रतिक्रियाशील नहीं है। एक बार जब यह सेल में प्रवेश करता है, तो यह एडेनोसिन -5'-फॉस्फोसल्फेट (एपीएस), और बाद में 3'-फॉस्फोडेनोसिन-5'-फॉस्फोसल्फेट (पीएपीएस) बन जाता है। स्तनधारियों में, PAPS सल्फेट समूहों का दाता है और हेपरिन और चोंड्रोइटिन जैसे कार्बनिक सल्फेट एस्टर बनाता है।

सिस्टीन बायोसिंथेसिस में, एस-एडेनोसिलमेथिओनिन (एसएएम) एस-एडेनोसिलहोमोसिस्टीन के संश्लेषण के लिए अग्रदूत के रूप में कार्य करता है, जो कि कई चरणों में परिवर्तित होकर, एंजाइम से उत्प्रेरित होकर सिस्टीन में बदल जाता है।

प्रीबायोटिक संश्लेषण

प्रयोगात्मक रूप से, यह दिखाया गया है कि हाइड्रोजन साइनाइड (एचसीएन) और अमोनिया (एनएच ₃) को संलग्न रखते हुए, प्रयोगशाला स्थितियों के तहत, जो प्रारंभिक पृथ्वी पर प्रबल होते हैं, एडेनिन परिणामस्वरूप मिश्रण में उत्पन्न होता है। यह किसी भी जीवित कोशिका या सेलुलर सामग्री की आवश्यकता के बिना मौजूद होता है।

प्रीबायोटिक स्थितियों में मुक्त आणविक ऑक्सीजन की अनुपस्थिति, एक अत्यधिक कम करने वाला वातावरण, तीव्र पराबैंगनी विकिरण, बड़े बिजली के आर्क्स जैसे कि तूफान और उच्च तापमान में उत्पन्न होते हैं। यह मानता है कि प्रीबायोटिक रसायन विज्ञान के दौरान एडेनिन मुख्य और सबसे प्रचुर मात्रा में नाइट्रोजन आधार था।

इस प्रकार, एडेनिन का संश्लेषण एक महत्वपूर्ण कदम होगा जो पहली कोशिकाओं की उत्पत्ति को संभव बना देगा। इनमें एक झिल्ली होती थी जो एक बंद डिब्बे का निर्माण करती थी, जिसके अंदर आत्म-परिशोधन के लिए आवश्यक पहले जैविक पॉलिमर के निर्माण के लिए आवश्यक अणु पाए जाते थे।

एक चिकित्सीय और सेल संस्कृति कारक के रूप में उपयोग करें

एडेनिन अन्य कार्बनिक और अकार्बनिक रासायनिक यौगिकों के साथ-साथ, दुनिया में सभी जैव रसायन, आनुवांशिकी, आणविक जीव विज्ञान और माइक्रोबायोलॉजी प्रयोगशालाओं में इस्तेमाल होने वाले व्यंजनों में एक आवश्यक घटक है, जो समय के साथ व्यवहार्य हैं।

इसका कारण यह है कि जंगली सामान्य कोशिका किस्में आसपास के वातावरण से उपलब्ध एडेनिन का पता लगा सकती हैं और उनका उपयोग कर सकती हैं और अपने स्वयं के एडेनिन न्यूक्लियोसाइड को संश्लेषित करने के लिए इसका उपयोग कर सकती हैं।

यह कोशिका अस्तित्व का एक रूप है, जो बाहर से लिए गए सरल अग्रदूतों से अधिक जटिल जैविक अणुओं को संश्लेषित करके आंतरिक संसाधनों को बचाता है।

क्रोनिक किडनी रोग के प्रायोगिक मॉडल में, चूहों में एडीनिन फॉस्फोरिबोसिलट्रांसफेरेज जीन में एक उत्परिवर्तन होता है जो एक निष्क्रिय एंजाइम पैदा करता है। इन चूहों को तेजी से वसूली को बढ़ावा देने के लिए, एडेनिन, सोडियम साइट्रेट और ग्लूकोज युक्त वाणिज्यिक समाधान प्रशासित किया जाता है।

यह उपचार इस तथ्य पर आधारित है कि PRPP, प्यूरीन जैवसंश्लेषण के लिए प्रारंभिक मेटाबोलाइट, पेन्टोज़ फॉस्फेट मार्ग के माध्यम से राइबोस-5-फॉस्फेट से संश्लेषित होता है, जिसका शुरुआती मेटाबोलाइट ग्लूकोज-6-फॉस्फेट है। हालांकि, इनमें से कई समाधान मानव उपयोग के लिए अंतरराष्ट्रीय नियामक निकायों द्वारा अनुमोदित नहीं हैं।

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