गुआनिन: विशेषताएँ, संरचना, गठन और कार्य - जीवविज्ञान - 2025

गुआनिन एक नाइट्रोजन स्थान है जहाँ guanylate मोनोफास्फेट और deoxiguanilato 5'-5'-मोनोफास्फेट के जैवसंश्लेषण के लिए कार्य करता है। दोनों पदार्थ क्रमशः आरएनए और डीएनए के भाग हैं, जो कोशिकाओं की आनुवंशिक जानकारी को संग्रहीत करते हैं।

राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) और डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए) न्यूक्लियोटाइड से बने होते हैं, जो एक चीनी और फॉस्फेट समूह से जुड़े एक नाइट्रोजनस बेस से बने होते हैं।

स्रोत: NEUROtiker

गुआनिन, न्यूक्लिक एसिड का हिस्सा होने के अलावा, न्यूक्लियोसाइड्स मोनोफॉस्फेट, डिपॉस्फेट और ट्राइफॉस्फेट्स (जीएमपी, जीडीपी और जीटीपी) के अपने रूपों में ऊर्जा चयापचय, इंट्रासेल्युलर सिग्नल का अनुवाद, फोटोरिसेप्टर के शरीर विज्ञान जैसी प्रक्रियाओं में भाग लेता है। और पुटिका संलयन।

रासायनिक संरचना

गुआनिन (2-एमिनो-6-हाइड्रॉक्सिप्यूरिन) की रासायनिक संरचना एक हेट्रोसायक्लिक प्यूरीन रिंग है, जिसमें दो जुड़े हुए छल्ले की एक प्रणाली शामिल है: एक रिंग पाइरीमिडीन है और दूसरी रिंग इमीडाजोल है।

गनीन की विषमकोणीय अंगूठी कुछ संयुग्मित दोहरे बांडों के साथ सपाट है। इसके अतिरिक्त, इसमें C-1 और N-6 समूहों के बीच, दो टॉटोमेरिक फॉर्म, कीटो और एनोल फॉर्म हैं।

विशेषताएँ

गुआनिन की विशेषताएं इस प्रकार हैं:

- ग्वानिन एक अपोलर पदार्थ है। यह पानी में अघुलनशील है, लेकिन यह मजबूत एसिड या ठिकानों के केंद्रित समाधान में घुलनशील है।

- इसे एक सफेद ठोस के रूप में अलग किया जा सकता है, जिसमें अनुभवजन्य सूत्र C ₅ H ₅ N ₅ O और आणविक भार 151.3 g / mol है।

- डीएनए की 260 एनएम पर प्रकाश को अवशोषित करने की संपत्ति, आंशिक रूप से, गुआनिन की रासायनिक संरचना के कारण है।

- डीएनए में, गुआनिन तीन हाइड्रोजन बॉन्ड बनाता है। C-6 कार्बोनिल समूह एक हाइड्रोजन बांड स्वीकर्ता है, N-1 समूह और C-2 अमीनो समूह हाइड्रोजन हाइड्रोजन दाता हैं।

इस कारण से, यह एक गाइनिन और साइटोसिन के बीच एक बंधन को तोड़ने के लिए अधिक ऊर्जा लेता है, एक थाइमिन के साथ एक एडेनिन की तुलना में, चूंकि बाद वाला जोड़ा केवल दो हाइड्रोजन बांडों द्वारा जुड़ा हुआ है।

- सेल में, यह हमेशा न्यूक्लिक एसिड के भाग के रूप में या GMP, GDP और GTP के रूप में पाया जाता है, कभी भी इसके मुक्त रूप में नहीं होता है।

जैवसंश्लेषण

अन्य प्यूरिनों की तरह, गुआनिन अणु को एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं के माध्यम से 5-फॉस्फोरिबोसिल-1-पाइरोफॉस्फेट (पीआरपीपी) से डे नोवो संश्लेषित किया जाता है।

पहले चरण में एक अमीनो समूह के अलावा, ग्लूटामाइन से, पीआरपीपी और 5-फॉस्फोरिबोसिलमाइन (पीआरए) का गठन होता है।

इसके बाद, एक क्रम में, PRA में ग्लाइसिन, एस्पार्टेट, ग्लूटामाइन, फॉर्मेट और कार्बन डाइऑक्साइड के अलावा होता है। इस तरह, एक मध्यवर्ती मेटाबोलाइट जिसे इनोसिन 5'-मोनोफॉस्फेट (आईएमपी) कहा जाता है।

इस प्रक्रिया के दौरान, एटीपी (एडेनोसिन 5'-ट्राइफॉस्फेट) के हाइड्रोलिसिस से मुक्त ऊर्जा का उपयोग किया जाता है, जो एडीपी (एडेनोसिन 5'-डिपोस्फेट) और पाई (अकार्बनिक फॉस्फेट) का उत्पादन करता है।

छोटा सा भूत का ऑक्सीकरण NAD ⁺ (निकोटीनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड) पर निर्भर है, जो xanthine 5'-monophosphate (XMP) का उत्पादन करता है। बाद में एक्सएमपी के लिए एक एमिनो समूह के अतिरिक्त गनीलेट अणु का उत्पादन होता है।

शुरुआत में, जब पीआरए बनता है, और अंत में, जब ऑक्सीकरण होता है, तो ग्लानिलेट बायोसिंथेसिस का विनियमन होता है। विनियमन नकारात्मक प्रतिक्रिया से होता है: एक जीएमपी न्यूक्लियोटाइड दोनों चरणों में एंजाइम को रोकता है।

न्यूक्लियोटाइड्स के चयापचय में गिरावट के दौरान, नाइट्रोजनस बेस को पुनर्नवीनीकरण किया जाता है। GMP का गठन एंजाइम हाइपोक्सानथिन-ग्वानिन फॉस्फोरिबोसिलट्रांसफेरेज़ द्वारा किया जाता है, जो पीआरपीपी से गुआनिन में एक फॉस्रिबोसिल समूह को स्थानांतरित करता है।

समारोह

चूंकि ग्वानिन अपने स्वतंत्र रूप में नहीं पाया जाता है, इसलिए इसके कार्य जीएमपी, जीडीपी और जीटीपी के साथ जुड़े हुए हैं। उनमें से कुछ नीचे वर्णित हैं:

- गुआनोसिन 5'-ट्राइफॉस्फेट (जीटीपी) मुक्त ऊर्जा के भंडार के रूप में कार्य करता है। GTP के गामा फॉस्फेट समूह को एटीपी बनाने के लिए एडेनोसिन 5'-ट्राइफॉस्फेट (ADP) में स्थानांतरित किया जा सकता है। यह प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है, और न्यूक्लियोसाइड डिपोस्फेट किनेज द्वारा उत्प्रेरित है।

- जीएमपी न्यूक्लियोटाइड का सबसे स्थिर रूप है जिसमें ग्वानिन होता है। हाइड्रोलिसिस के माध्यम से, जीएमपी चक्रीय जीएमपी (सीजीएमपी) बनाता है, जो कि अनुवाद पथों में इंट्रासेल्युलर सिग्नलिंग के दौरान एक दूसरा संदेशवाहक है। उदाहरण के लिए, गंध के फोटोरिसेप्टर और केमोरसेप्टर कोशिकाओं में।

- एंडोथेलियम की कोशिकाओं में नाइट्रिक ऑक्साइड के जैवसंश्लेषण के दौरान, सीजीएमपी चिकनी मांसपेशियों की रक्त वाहिकाओं की छूट में भाग लेता है।

- GTP गामा फॉस्फेट के हाइड्रोलिसिस राइबोसोम में प्रोटीन बायोसिंथेसिस के लिए एक मुफ्त ऊर्जा स्रोत के रूप में कार्य करता है।

- डीएनए प्रतिकृति और प्रतिलेखन के दौरान डीएनए डबल हेलिक्स को अलग करने के लिए हेलिकेज एंजाइम को जीटीपी हाइड्रोलिसिस से मुक्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

- हिप्पोकैम्पस के न्यूरॉन्स में, वोल्टेज-गेटेड सोडियम चैनलों की कार्रवाई को जीटीपी के हाइड्रोलिसिस द्वारा जीडीपी में विनियमित किया जाता है।

संबंधित रोग

रक्त और मूत्र में यूरिक एसिड का उच्च स्तर तीन अलग-अलग चयापचय दोषों के साथ जुड़ा हुआ है, जिसे हम नीचे देखेंगे।

लेस्च-नाहन सिंड्रोम

यह एचपीआरटी (हाइपोक्सैन्थिन-ग्वानिन फॉस्फोरिबोसिल ट्रांसफ़ेज़) की कमी की विशेषता है, एक एंजाइम जो हाइपोक्सैन्थिन और गुआनिन के पुनर्चक्रण के लिए महत्वपूर्ण है। इस मामले में, पीआरपीपी का स्तर बढ़ता है और प्यूरीन संश्लेषण के प्रारंभिक चरण के दो महत्वपूर्ण नियामक आईएमपी और जीएमपी नहीं बनते हैं। यह सब purines के डे नोवो जैवसंश्लेषण का पक्षधर है।

बढ़ी हुई पीआरपीपी सिंथेज़ गतिविधि

इससे PRPP के स्तर में वृद्धि होती है। यह मेटाबोलाइट ग्लूटामाइन PRPP-amidotranferase के एक उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है, जो 5-फॉस्फोरिबोसिलैमाइन के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार है, जिससे प्यूरिन के डे नोवो बायोसिंथेसिस बढ़ जाते हैं।

वॉन गिएर्के सिंड्रोम

यह एक प्रकार मैं ग्लाइकोजन भंडारण से संबंधित बीमारी है। इस सिंड्रोम के मरीजों में एक दोषपूर्ण ग्लूकोज 6-फॉस्फेट होता है। यह ग्लूकोज 6-फॉस्फेट के स्तर में वृद्धि का उत्पादन करता है, जिसका उपयोग पेन्थस फॉस्फेट के माध्यम से राइबोस 5-फॉस्फेट के संश्लेषण के लिए किया जाता है।

राइबोस 5-फॉस्फेट पीआरपीपी बायोसिंथेसिस के लिए शुरुआती मेटाबोलाइट है। पिछले दो मामलों के समान, इससे प्यूरिन के डे नोवो बायोसिंथेसिस में वृद्धि होती है।

रक्त और मूत्र में यूरिक एसिड बढ़ने से लक्षण दिखाई देते हैं जिन्हें आमतौर पर गाउट के रूप में जाना जाता है। लेसच न्हान सिंड्रोम के मामले में, रोगियों में पूरी तरह से एचपीआरपी एंजाइम की गतिविधि का अभाव है, जिससे पक्षाघात और मानसिक मंदता सहित अन्य लक्षणों की अभिव्यक्ति होती है।

एचपीआरपी जीन एक्स गुणसूत्र पर है। इसलिए, इस जीन में उत्परिवर्तन पुरुषों को प्रभावित करते हैं। न्यूरोलॉजिकल समस्याओं के इलाज के लिए कोई उपचार नहीं है। बढ़े हुए यूरिक एसिड से जुड़े लक्षणों का इलाज एलोप्यूरिनॉल से किया जाता है।

संदर्भ

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