Откуда берется мочевая кислота? Анализ крови и мочи на мочевую кислоту - норма, причины повышенных или пониженных значений, лечение и диета Получение мочевой кислоты.

5,75 (первая), 10,3 (вторая)

Мочевая кислота была открыта Карлом Шееле (1776) в составе мочевых камней и названа им каменной кислотой - acide lithique , затем она была найдена им в моче. Название мочевой кислоты дано Фуркруа, её элементарный состав установлен Либихом.

Первым мочевую кислоту удалось синтезировать Горбачёвскому в 1882 году при нагревании гликокола (аминоуксусной кислоты) с мочевиной до 200-230 °С.

Однако такая реакция протекает весьма сложно, и выход продукта ничтожен. Синтез мочевой кислоты возможен при взаимодействии хлоруксусной и трихлормолочной кислот с мочевиной. Наиболее ясным по механизму является синтез Беренда и Роозена (1888 г.), при котором изодиалуровая кислота конденсируется с мочевиной. Мочевую кислоту можно выделить из гуано, где её содержится до 25 %. Для этого гуано необходимо нагреть с серной кислотой (1 ч), затем разбавить водой (12-15 ч), отфильтровать, растворить в слабом растворе едкого калия, отфильтровать, осадить соляной кислотой.

При гиперурикемии возможны точечные (похожи на укусы комара) проявления аллергии.

Мочевая кислота - исходный продукт для промышленного синтеза кофеина. Синтез мурексида.

• Nakamura, T. (April 2008). . Nippon Rinsho 66 (4):.
• Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона Т. 20 с. 71

• Uric acid - Lab Tests Online
• Uric acid blood test - MedlinePlus
• International Kidney Stone Institute
• NHS Clinical Knowledge Summaries
• Uric acid: analyte monograph - the Association for Clinical Biochemistry and Laboratory Medicine

• Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники, подтверждающие написанное.

При этом, для соблюдения правил атрибуции, следует установить шаблон > на страницу обсуждения, либо указать ссылку на статью-источник в комментарии к правке.

Мочевая кислота

Мочевая кислота - бесцветные кристаллы, плохо растворимы в воде, этаноле, диэтиловом эфире, растворимы в растворах щелочей, горячей серной кислоте и глицерине.

Мочевая кислота была открыта Карлом Шееле (1776) в составе мочевых камней и названа им каменной кислотой - acide lithique, затем она была найдена им в моче.

Свойства

Является двухосновной кислотой (pK 1 = 5.75, pK 2 = 10.3), образует кислые и средние соли - ураты.

В водных растворах мочевая кислота существует в двух формах: лактамной (7,9-дигидро-1H-пурин-2,6,8(3H)-трион) и лактимной (2,6,8-тригидроксипурин) с преобладанием лактамной:

Легко алкилируется сначала по положению N-9, затем по N-3 и N-1, под действием POCl 3 образует 2,6,8-трихлорпурин.

Азотной кислотой мочевая кислота окисляется до аллоксана, под действием перманганата калия в нейтральной и щелочной среде либо перекиси водорода из мочевой кислоты образуются сначала аллантоин, затем гидантоин и парабановая кислота.

Получение

Мочевую кислоту выделяют из гуано, где её содержится до 25%.

Метод синтеза заключается в конденсации мочевины с цианоуксусным эфиром и дальнейшей изомеризации продукта в урамил (аминобарбитуровую кислоту), дальнейшей конденсации урамила с изоцианатами, изотиоцианатами или цианатом калия.

Биохимия мочевой кислоты

У человека и приматов - конечный продукт обмена пуринов (см. Пуриновые основания), образующийся в результате ферментативного окисления ксантина под действием ксантиноксидазы; у остальных млекопитающих мочевая кислота превращается в аллантоин. Небольшие количества мочевой кислоты содержатся в тканях (мозг, печень, кровь), а также в моче и поте млекопитающих и человека. При некоторых нарушениях обмена веществ происходит накопление мочевой кислоты и её кислых солей (уратов) в организме (камни в почках и мочевом пузыре, подагрические отложения, гиперурикемия). У птиц, ряда пресмыкающихся и большинства наземных насекомых мочевая кислота - конечный продукт не только пуринового, но и белкового обмена. Система биосинтеза мочевой кислоты (а не мочевины, как у большинства позвоночных) в качестве механизма связывания в организме более токсичного продукта азотистого обмена - аммиака - развилась у этих животных в связи с характерным для них ограниченным водным балансом (мочевая кислота выводится из организма с минимальным количеством воды или даже в твёрдом виде). Высохшие экскременты птиц (гуано) содержат до 25 % мочевой кислоты. Обнаружена она и в ряде растений.

Патологии обмена мочевой кислоты

Повышенное содержание мочевой кислоты в организме (крови) человека - гиперурикемия.

При гиперурикемии возможны точечные (похожи на укусы комара) проявления аллергии. Повышения содержания мочевой кислоты в организме можно избежать, уменьшив потребление кофейных напитков, особенно растворимого кофе, а также жвачки [источник не указан 444 дня ] .

Отложения кристаллов урата натрия (соль мочевой кислоты) в суставах называется подагрой.

Применение

Мочевая кислота - исходный продукт для промышленного синтеза кофеина.

• Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Мочевая кислота» в других словарях:

МОЧЕВАЯ КИСЛОТА - (acidum uricum), 2, 6, 8 триоксипурин C5H4N408. М. к. открыта Шееле (Scheele) в 1776 г. и синтезирована в 1882 г. Горбачевским (Horbaczewski) нагреванием гликоколя и мочевины, мочевины и трихлормолочной кислоты. М. к. получена также путем… … Большая медицинская энциклопедия

МОЧЕВАЯ КИСЛОТА - (триоксипурин) один из конечных продуктов азотистого обмена у многих животных и человека. Выделяется с мочой и экскрементами. При подагре отлагается в суставах и мышцах … Большой Энциклопедический словарь

МОЧЕВАЯ КИСЛОТА - МОЧЕВАЯ КИСЛОТА, нерастворимый конечный продукт БЕЛКОВОГО обмена веществ. Это главное выделяемое в экскрементах вещество у птиц и рептилий, но у человека в норме выделяется только небольшое ее количество (люди, как большинство млекопитающих,… … Научно-технический энциклопедический словарь

МОЧЕВАЯ КИСЛОТА - 2,6,8 триоксипурин. У приматов, в т. ч. у человека, М. к. конечный продукт обмена пуринов, образуется при окислении ксантина ферментом ксантиноксидазой и выводится с мочой; у др. млекопитающих М. к. окисляется до аллантоина ферментом уриказой. У… … Биологический энциклопедический словарь

мочевая кислота - uric acid мочевая кислота. Kонечный продукт катаболизма нуклеиновых кислот у млекопитающих. (Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Изд во ВНИРО, 1995 г.) … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

Мочевая кислота* - (хим. acide urique, uric aci d, Harnsä ure), С 5 Н 4N4 О 3 , открыта в 1776 г. Шееле в мочевых камнях и названа им каменной кисл. acide lithique; затем Шееле нашел М. кислоту в моче. Название М. кислоты дано Фуркруа; элементарный состав ее… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Мочевая кислота - (хим. acide urique, uric acid, Harnsäure), С5Н4N4О3, открыта в 1776 г. Шееле в мочевых камнях и названа им каменной кисл. acide lithique; затем Шееле нашел М. кислоту в моче. Название М. кислоты дано Фуркруа; элементарный состав ее установлен… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

мочевая кислота - (триоксипурин), один из конечных продуктов азотистого обмена у многих животных и человека. Выделяется с мочой и экскрементами. При подагре отлагается в суставах и мышцах. * * * МОЧЕВАЯ КИСЛОТА МОЧЕВАЯ КИСЛОТА (триоксипурин), один из конечных… … Энциклопедический словарь

мочевая кислота - šlapimo rūgštis statusas T sritis chemija formulė (HO)₃C₅HN₄ atitikmenys: angl. uric acid rus. мочевая кислота ryšiai: sinonimas – 2,6,8 purintriolis … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Мочевая кислота - I Мочевая кислота гетероциклический уреид мочевины (2, 6, 8 триоксипурин); у человека является конечным продуктом пуринового обмена. Образуется главным образом в печени в результате распада нуклеотидов (см. Нуклеиновые кислоты), дезаминирования… … Медицинская энциклопедия

Книги

• Мочевая кислота, Джесси Рассел. Эта книга будет изготовлена в соответствии с Вашим заказом по технологии Print-on-Demand. High Quality Content by WIKIPEDIA articles! Мочевая кислота - бесцветные кристаллы, плохо растворимы… ПодробнееКупить за 1125 руб

Другие книги по запросу «Мочевая кислота» >>

Мы используем куки для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать данный сайт, вы соглашаетесь с этим. Хорошо

МОЧЕВАЯ КИСЛОТА

МОЧЕВАЯ КИСЛОТА (пурин-2,6,8-трион), ф-ла I, мол. м. 168,12; бесцв. кристаллы; т.разл. 400 °С; DH 0 cгор кДж/моль; плохо раств. в воде, этаноле, диэтиловом эфире, раств. в разб. р-рах щелочей, горячей H 2 SO 4 , глицерине. В р-ре существует в таутомерном равновесии с гидроксифор-мой (ф-ла II), при этом преобладает оксо-форма.

Мочевая кислота-двухосновная к-та (рК а 5,75 и 10,3), образует кислые и средние соли (ураты). Под действием едких щелочей и конц. к-т разлагается на НСl, NH 3 , CO 2 и глицин. Легко алкилируется сначала по N-9, затем по N-3 и N-1. В гидроксиформе вступает в р-ции нуклеоф. замещения; напр., с РОСl 3 образует 2,6,8-трихлорпурин. Состав продуктов окисления мочевой кислоты зависит от условий р-ции; под действием HNO 3 образуются аллоксантин (III) и аллоксан (IV), при окислении нейтральным или щелочным р-ром КМnО 4 , а также р-рами РbО 2 и Н 2 О 2 - сначала аллантоин (V), затем гидантоин (VI) и парабановая к-та (VII). Аллоксантин с NH, дает мурексид, к-рый используют для идентификации мочевой кислоты.

М очевая кислота-продукт азотистого обмена в организме животных и человека. Содержится в тканях (мозг, печень, кровь) и поте млекопитающих. Нормальное содержание в 100 мл крови человека 2-6 мг. Мононатриевая соль-составная часть камней мочевого пузыря. Высохшие экскременты птиц (гуано) содержат до 25% мочевой кислоты и служат источником ее получения. Методы синтеза: 1) конденсация урамила (аминобарбиту-ровой к-ты) с изоцианатами, изотиоцианатами или ци-анатом К через образование псевдомочевой к-ты (VIII), напр.:

2) конденсация мочевины с цианоуксусным эфиром с послед. изомеризацией образующейся цианоацетилмочевины в ура-мил, из к-рого по первому способу получают мочевую кислоту.

М очевая кислота-исходное в-во для получения аллантоина, аллокса-на, парабановой к-ты, кофеина; компонент косметич. кремов; ингибитор коррозии; агент, способствующий равномерному прокрашиванию волокон и тканей.

Мочевая кислота. Свойства, норма, диеты и факты о мочевой кислоте

«Подагра же пошла по богачам и знатным». Эта строка из басни Крылова. Стих называется «Подагра и паук». Болезнью богатых подагру считали в былые времена, когда соль была дефицитом и стоила больших денег.

Позволить себе приправу могла лишь знать, порой, налегая на нее. В итоге, соль откладывалась в суставах, причиняя боль при движениях. Болезнь является нарушением обменных процессов.

Откладывается не просто соль, а соли мочевой кислоты. Их именуют уратами. Переизбыток же в организме мочевой кислоты называется гиперурекимией. Ее симптомом могут стать красные точки на коже, напоминающие укусы комаров.

Разрушение суставов при повышенной мочевой кислоте

В современности они проявляются не только на богачах. Соль доступна всем, как и многие другие продукты, содержащие ураты. Бывает и пониженное содержание мочевины. Но, прежде чем разбирать диагнозы, ознакомимся со свойствами кислоты.

Героиню статьи открыл Карл Шееле. Шведский химик извлек вещество из почечных камней. Поэтому, химик назвал соединение каменной кислотой. Уже после Шееле обнаружил кислоту в моче, но переименовывать вещество не стал.

Это сделал Антуан Фуркруа. Однако, установить элементарный состав соединения не смог ни он, ни Шееле. Формулу кислоты узнал Лютус Либих спустя почти век, в середине 19-го столетия. В молекуле героини статьи оказались 5 атомов углерода, 4 водорода, столько же азота и 3 кислорода.

Мочевая кислота не случайно откладывается в виде камней в почках. Вещество плохо растворимо в воде – основе человеческого организма. Этанол и диэтиловый эфир соединение тоже «не берут». Диссоциация возможна лишь в растворах щелочей. В серной кислоте и глицерине мочевина растворяется при нагреве.

Мочевая кислота в организме представляет карбоновые кислоты. Они биогенны. Правда, в продуктах героини статьи нет. Зато, в них встречаются пурины, нужные для образования соединения. Больше всего их в мясе и алкоголе.

Особенно активно мочевая кислота в крови синтезируется после употребления пива. Много пуринов и в репе, щавеле, баклажанах, редьке, бобовых и винограде. Цитрусовые тоже в списке.

Формула мочевой кислоты

Пуринам из пищи нужно лишь расщепиться, получится кислота. Вывод: героиня статьи является производной пурина. Кислота выводит из организма лишний азот. Это у птиц и рептилий. У человека это делает мочевина. Она является продуктом распада белков. Кислоту же организм производит при распаде нуклеиновых кислот.

В организме мочевая кислота свойства проявляет таутомерии. Это способность легко менять строение. Количество атомов в молекуле и элементы не меняются. Меняется их положение. Разные строения одного вещества именуются изомерами.

Героиня статьи переходит из лактам в лактимное состояние и обратно. Последнее проявляется только в растворах. В твердом состоянии норма мочевой кислоты – лактамный изомер. Ниже приведены их структурные формулы.

Качественно определить героиню статьи можно реакцией окисления. К мочевому соединению добавляют бромную воду, азотную кислоту или пероксид водорода. В первом этапе реакции получается аллюксан-диаллуровая кислота.

Она преобразуется в аллоксатин. Остается обдать его аммиаком. Образуется мурексид. У него темно- красные кристаллы. По ним и понимают, что в изначальной смеси имели дело с мочевой кислотой.

Симптомы переизбытка героини статьи, или недостатка относят к заболеваниям. Однако, присутствие кислоты в организме несет и пользу. Во-первых, соединение стимулирует центральную нервную систему.

Как? Мочевая кислота выступает посредником между адреналином и его двойником норадреналином. Биологические свойства гормонов схожи. Героиня статьи растягивает их действие. В физиологии это именую пролонгацией.

Вторая роль мочевой кислоты – антиоксидантное действие. Вещество захватывает и выводит из организма свободные радикалы. К тому же, героиня статьи препятствует злокачественному перерождению клеток. Но, почему избыток соединения становится опасен? Давайте разбираться.

Уровень мочевой кислоты в организме

Причины повышенной мочевой кислоты указывались. Указывалось и то, что вещество плохо растворимо в воде. В расцвете сил ее в организмепроцентов. У пожилых людей уровень снижается до 40%.

Меж тем, есть предел, который способен раствориться в таком объеме жидкости, как правило, крови. Повышенная мочевая кислота в перенасыщенном растворе выпадает в осадок, кристаллизуется.

Узлы, возникающие при повышенном уровне мочевой кислоты

Склеиваясь меж собой, утрамбовываясь, кристаллы кислоты формируют камни. Они оседают в почках и суставах. Организм воспринимает образования, как непрошенных гостей. Их облепляют макрофаги – агенты иммунной системы.

Они выискивают чужаков, проглатывают и переваривают. Проглотить и переварить крохотные бактерии – одно, но крупные камни – совсем другое. Макрофаги начинают разрушаться, высвобождая гидролитические элементы.

Последние способны с помощью воды расщепить соли и кислоту. Разрушенные макрофаги, по сути, гнойные разлагающиеся массы. Идет реакция воспаления. Она болезненна. Поэтому страдающие подагрой и не могут ходить, или передвигаются с трудом.

Повышенная мочевая кислота в анализе крови может выдать зарождающуюся болезнь. На начальной стадии ее проще вылечить, или «законсервировать». Узнаем, какие показатели героини статьи в анализах должны насторожить.

Норма мочевой кислоты в организме

Мочевая кислота у мужчин и женщин имеет одинаковую норму. На весь организм приходятся 1-1,5 грамма. Столько же выводится каждый день. При этом, 40% вещества поступают с едой, остальное синтезирует организм.

Последняя доля кислоты неизменна, ведь нуклеиновые кислоты расщепляться не перестану. Поэтому, важно следить за количеством солей мочевого соединения, поступающих извне.

Если в рационе много соленого, копченого, мясного да спиртного, риск возникновения камней в почках и подагры вырастает в разы. В разы вырастает риск каменных образований и при почечной недостаточности. Орган начинает не справляться с выведением мочевой кислоты из организма.

Пониженная мочевая кислота – тоже тревожный сигнал. Во-первых, нормальный уровень героини статьи отвечает за жизненный тонус человека. Во-вторых, сброс показателей мочевого вещества может свидетельствовать о проблемах с печенью.

Если выводят героиню статьи почки, то вырабатывает её именно печень. Возникает вопрос, почему орган не справляется со своими функциями.

Порой, мочевая кислота у женщин и мужчин понижается закономерно, временно, не несет серьезной угрозы. Речь, к примеру, об ожогах. Когда они обширны, падает не только уровень кислоты, но и гемоглобина.

Пройдет ожог, восстановятся и функции организма. То же касается состояния токсикоза при беременности. Мочевого соединения в организме становится меньше в первом триместре.

Именно в этот период беременности большинство женщин страдают от тошноты и нежелания есть. Это, кстати, и объясняет изменение состава крови. Кислота меньше поступает с пищей.

Воспаление суставов при подагре, которая является следствием повышенной мочевой кислоты в организме

Вещества мало в питании и у тех, кто отказался от белкового рациона, или часто пьет крепкие кофе, чай. Эти напитки обладают мочегонным действием. Выводится больше соединения, чем успевает поступать в организм.

Последним фактором, снижающим уровень героини статьи, является прием ряда препаратов. Среди них: глюкоза, аспирин, триметоприм. Все средства относятся к салицилатам, то есть, содержат салициловую кислоту. Чтобы она повлияла на показатели мочевого соединения, нужны либо большие дозы, либо длительный прием.

Из вышесказанного понятно, что популярный запрос «диета при мочевой кислоте» - некорректный. При пониженном и повышенном уровнях вещества рекомендуются разные рационы. Ознакомимся с обоими вариантами.

Диеты при пониженном и повышенном уровнях мочевой кислоты

Начнем с повышенных показателей мочевой кислоты в крови. Если один из основных источников уратов мясо, нужно ли отказываться от него. Становиться веганом нет нужды.

Главное, перейти на употребление исключительно нежирного мяса и только в варено-паренном виде. От каждодневного приема белковой пищи лучше отказаться. Мясные же блюда 3-4 раза в неделю – норма. Только вот бульоны придется отложить в «долгий ящик».

Диета - основа при лечении повышенной мочевой кислоте

Придется убрать из рациона не только бульоны, жареное, но и копчения, маринады. Воды же, напротив, рекомендовано пить больше, дабы избыток кислоты выводился с мочой. Но, рекомендация действует для пациентов со здоровыми почками. При их недостаточности водный режим обговаривается с врачом отдельно.

Лучше всего с выводом героини статьи справляется не простая, а минеральная вода. С ней сравнимы настой на семенах льна, соки моркови и сельдерея. Запастись стоит, так же, настойками почек березы и клюквенным морсом.

Алкоголь противопоказан. Если выпивка неизбежна, нужно останавливаться на малом количестве водки. Несколько рюмок – предел. Это объем, которого хватит минимум на неделю.

Желая снизить уровень мочевой кислоты, некоторые начинают голодать. Результат сие дает обратный. Вроде, лишаешь организм 40% кислоты, поступающих с пищей … Только вот воспринимается это, как стрессовая ситуация.

В шоковом состоянии системы организма резко увеличивают выработку мочевого соединения, подобно тому, как запасают жир, пережив трудные в пищевом плане времена. Так что, морить себя голодом нужды нет. Питаться нужно полноценно и часто, дробя пищу на небольшие порции.

При повышенной мочевой кислоте нельзя есть мясо

Не сложно догадаться, что диета при пониженной мочевой кислоте обратна уже приведенной. Налегать на алкоголь, конечно, не стоит. Зато, в мясных блюдах, жаренном и прочих вкусностях себе можно не отказывать при отсутствии прочих противопоказаний, к примеру, диабета.

Отказывать не стоит и в солнечных ванных. При нахождении на солнце начинается перекисное окисление липидов. Борясь с ним, организм выбрасывает в кровь повышенную дозу мочевого соединения. Ожидать ее стоит и при активных занятиях спортом.

Интересные факты о мочевой кислоте

Напоследок приведем несколько любопытных фактов. Ученые не могут объяснить разность уровня героини статьи в зависимости от группы крови. Так, у обладателей 3-го типа показатели кислоты завышены чаще, чем у носителей крови 1-ой, 2-ой и 4-ой групп. Резус фактор на уровень мочевого вещества не влияет.

Повышенное содержание кислоты в крови ведет не только к подагре и «подогревает» жизненный тонус, но и стимулирует мыслительную активность. Вспомним, Пушкина, Дарвина, да Винчи, Ньютона, Петра 1-го, Эйнштейна.

Документально подтверждено, что все они страдали подагрой. Значит, уровень мочевой кислоты в организмах гениев зашкаливал. Были ли они носителями 3-ей группы крови, не известно. Как бы то ни было, можно тешить себя мыслями о гениальности. Главное, не забывать за грезами о правильном питании и посещениях врача.

Интересно и то, что мочевая кислота нужна не только организму. Вещество используют промышленники. С помощью неё они синтезируют кофеин. Процесс идет в 2-е стадии.

Сначала на мочевую кислоту воздействуют формамидом, а проще говоря, амином муравьиной кислоты. Итогом реакции становится ксантин – одно из пуриновых оснований. Его метилируют демитилсульфатом.

С этого начинается вторая стадия реакции. Она дает кофеин. Хотя, при изменении условий протекания взаимодействия можно получить и теобромин. Он составляет какао. Для синтеза последнего нужен нагрев до 70-ти градусов и присутствие метанола. Кофеин же получают при комнатной температуре в слабощелочной среде.

/ 3_Spetsialnye_Razdely

В растительном и животном мире широко распространены гидроксипроизводные пурина, важнейшими из которых являются мочевая кислота, ксантин и гипоксантин. Эти соединения образуются в орга­низме при метаболизме нуклеиновых кислот.

Мочевая кислота. Это кристаллическое, плохо растворимое в воде веще­ство содержится в небольшом количестве в тканях и моче млекопитающих. У птиц и рептилий мочевая кислота выступает как вещество, выводящее из организма избыток азота (аналогично мочевине у млекопитающих). Гуано (высохшие экскременты морских птиц) содержит до 25% мочевой кислоты и служит источником ее получения.

Для мочевой кислоты характерна лактам-лактимная таутомерия . В кристаллическом состоянии мочевая кислота находится в лактатной (оксо-) форме, а в растворе между лактамной и лактимной формами устанавливается динамическое равновесие, в котором преобладает лактатная форма.

Мочевая кислота является двухосновной кислотой и образует соли - ураты - соответственно с одним или двумя эквивалентами щелочи (дигидро- и гидроураты).

Дигидроураты щелочных металлов и гидроурат аммония нерастворимы в воде . При некоторых заболеваниях, например при подагре и мочекаменной болезни, нера­створимые ураты наряду с мочевой кислотой откладываются в суставах и мочевыводя­щих путях.

Окисление мочевой кислоты, а также ксантина и его производных лежит в основе качественного метода определения этих соединений, называемого мурексидной пробой (качественная реакция) .

При действии таких окислителей, как азотная кислота, пероксид водорода или бромная вода, размыкается имидазольный цикл и первоначально образуются пиримидиновые производныеаллоксан идиалуровая кислота . Эти соединения превраща­ются далее в своеобразный полуацеталь -аллоксантин , при обработке кото­рого аммиаком получаютсятемно-красные кристаллы мурексида - аммоние­вой соли пурпуровой кислоты (в ее енольной форме).

Конденсированные гетероциклы: пурин – строение, ароматичность; производные пурина – аденин, гуанин, их таутомерия (вопр. 22).

Аденин и гуанин. Эти два аминопроизводныгх пурина, показанные ниже в виде 9Н-таутомеров, являются компонентами нуклеиновых кислот.

Аденин входит также в состав ряда коферментов и природных антибиоти­ков. Оба соединения встречаются и в свободном виде в растительныгх и животныгх тканях. Гуанин, например, содержится в чешуе рыб (из которой его и выделяют) и придает ей характерный блеск.

Аденин и гуанин обладают слабыми кислотными и слабыми основными свойствами. Оба образуют соли с кислотами и основаниями; пикраты удобны для идентификации и гравиметрического анализа.

Структурные аналоги аденина и гуанина, действующие по принципу анти­метаболитов этих нуклеиновых оснований, известны как ве­щества, подавляющие рост опухолевый клеток. Из десятков соединений, оказав­шихся эффективными в эксперименте на животных, некоторые используются и в отечественной клиническом практике, например меркаптопурин и тиогуанин (2-амино-6-меркаптопурин). Из других лекарственных средств на базе пурина следует упомянуть иммунодепрессант азатиоприн и антигерпесный препарат ацикловир (известный и как зовиракс).

Нуклеозиды: строение, классификация, номенклатура; отношение к гидролизу.

Важнейшими гетероциклическими основаниями служат производные пи­римидина и пурина, которые в химии нуклеиновых кислот принято называть нуклеиновыми основаниями.

Нуклеиновые основания. Для нуклеиновых оснований приняты сокращенные обозначения, со­ставленные из первых трех букв их латинских названий.

К числу важнейших нуклеиновых оснований относятся гидрокси- и ами­нопроизводные пиримидина - урацил, тимин, цитозини пурина -аденин и гуанин. Нуклеиновые кислоты различаются входящими в их состав гетероциклическими основаниями. Так, урацил входит только в РНК, а тимин - только в ДНК.

Аро­матичность гетероциклов в структуре нуклеиновых оснований лежит в основе их относительно высокой термодинамической стабильности. В замещенномпиримидиновом цикле в лактамных формах нуклеиновых основа­ний шестиэлектронное π-облако образуется за счет 2 р-электронов двойной связиC=Cи 4 электронов двух неподеленных пар атомов азота. В молекуле цитози­на ароматический секстет возникает при участии 4 электронов двух π-связей (C=CиC=N) и неподеленной пары электронов пиррольного азота. Делокализация π-электронного облака по всему гетероциклу осуществляется с участиемsp 2 -гибридизованного атома углерода карбонильной группы (одного - в цитозине, гуанине и двух - в урациле, тимине). В карбонильной группе вследствие сильной поляризацииπ-связиC=Оp-орбиталь атома углерода становится как бы вакантной и, следовательно, спо­собной принять участие в делокализации неподеленной пары электронов соседнего амидного атома азота. Ниже с помощью резонансных структур урацила показана де­локализацияp-электронов (на примере одного лактамного фрагмента):

Строение нуклеозидов. Нуклеиновые основания образуют сD-рибозой или 2-дезокси-D-рибозойN-гликозиды, которые в химии нуклеиновый кислот называютнуклеозидамии конкретно - рибонуклеозидами или дезоксирибонуклеозидами соответственно.

D-Рибоза и 2-дезокси-D-рибоза в составе природныгх нуклеозидов нахо­дятсяв фуранозной форме , т. е. в виде остатковβ-D-рибофуранозы или 2-дезокси-β-D-рибофуранозы. В формулах нуклеозидов атомы углерода в фуранозных циклах нумеруются цифрой со штрихом.N -Гликозидная связь осуществляется между аномерным атомом С-1′ рибозы (или дезоксирибозы) и атомомN-1 пиримидинового илиN-9 пуринового основания.

(!) Природные нуклеозиды всегда являютсяβ-аномерами .

Построение названия нуклеозидов иллюстрируется следующими приме­рами:

Однако наиболее употребительными являются названия, производимые от тривиального названия соответствующего гетероциклического основания с суффиксом -идин у пиримидиновытх (например, уридин) и -озин у пуриновых (гуанозин) нуклеозидов. Сокращенные названия нуклеозидов представляют со­бой однобуквенный код, где используется начальная буква латинского названия нуклеозида (с добавлением латинской буквыdв случае дезоксинуклеозидов):

Аденин + Рибоза → Аденозин (А)

Аденин + Дезоксирибоза → Дезоксиаденозин (dA)

Цитозин + Рибоза → Цитидин (С)

Цитозин + Дезоксирибоза → Дезоксицитидин (dC)

Исключением из этого правила является название «тимидин » (а не «дезокситимидин»), которое используется для дезоксирибозида тимина, входя­щего в состав ДНК. Если же тимин связан с рибозой, то соответствующий нуклеозид называют риботимидином.

Являясь N-гликозидами, нуклеозиды отно­сительно устойчивых к щелочам , нолегко гидролизуются при нагревании в присутствии кислот . Пиримидиновые нуклеозиды более устойчивы к гидро­лизу, чем пуриновые.

Имеющейся «небольшой» раз­ницы в строении или конфигурации одного атома углерода (например, С-2′) в углеводном остатке оказывается достаточным, чтобы вещество играло роль ингибитора биосинтеза ДНК. Этот принцип используется при создании но­вых лекарственных средств методом молекулярной модификации природных моделей.

Нуклеотиды: строение, номенклатура, отношение к гидролизу.

Нуклеотидыобразуются в результате частичного гидролиза нуклеиновых кислот, либо путем синтеза. Они содержатся в значительных количествах во всех клетках. Нуклеотиды являютсяфосфатами нуклеозидов .

В зависимости от природы углеводного остатка различают дезоксирибонуклеотиды ирибонуклеотиды . Фосфорная кислота обычно этерифицирует спиртовый гидроксил приС-5′ или приС-З’в остатках дезоксирибозы (дезоксирибонуклеотиды) или рибозы (рибонуклеотиды). В молекуле нуклеотида для связывания трех структурных компонентов используютсясложноэфирная связь иN -гликозидная связь .

Принцип строения мононуклеотидов

Нуклеотиды можно рассматривать как фосфаты нуклеозидов (эфиры фосфорной кислоты) и каккислоты (в связи с наличием протонов в остат­ке фосфорной кислоты). За счет фосфатного остатка нуклеотидыпроявляют свойства двухоснов­ной кислоты и в физиологических условиях при рН

7 находятся в полностью ионизированном состоянии.

Для нуклеотидов используют два вида названий. Один из них включает наименование нуклеозида с указанием положения в нем фосфатно­го остатка, например аденозин-3′-фосфат, уридин-5′-фосфат. Другой вид на­званий строится путем добавления сочетания -иловая кислота к названию ос­татка нуклеинового основания, например 3′-адениловая кислота, 5′-уридиловая кислота.

В химии нуклеотидов также принято использование сокращенных назва­ний . Свободные мононуклеотиды, т. е. не находящиеся в составе полинуклеотидной цепи, называют как монофосфаты с отражением этого признака в сокращенном коде буквой «М». Например, аденозин-5′-фосфат имеет сокра­щенное название АМР (в отечественной литературе - АМФ, аденозинмоно- фосфат) и т. п.

Для записи последовательности нуклеотидных остатков в составе полинуклеотидных цепей применяется другой вид сокращений с использованием однобуквенного кода для соответствующего нуклеозидного фрагмента. При этом 5′-фосфаты записываются с добавлением латинской буквы «р» перед од­нобуквенным символом нуклеозида, 3′-фосфаты - после однобуквенного символа нуклеозида. Например, аденозин-5′-фосфат - рА, аденозин-3′-фосфат - Ар и т. п..

Нуклеотиды способны гидролизоваться в присутствии сильных неорга­нических кислот (НС1, НВr, Н 2 SО 4) инекоторых органических кислот (СС1 3 СООН, НСООН, СН 3 СООН) поN-гликозидной связи, фосфорноэфир­ная связь проявляет при этом относительную устойчивость. В то же время под действием фермента 5′-нуклеотидазы гидролизуется сложноэфирная связь, аN- гликозидная связь сохраняется.

Нуклеотидные коферменты: АТФ–строение, отношение к гидролизу.

Нуклеотиды имеют большое значение не только как мономерные едини­цы полинуклеотидных цепей различных видов нуклеиновых кислот. В живых организмах нуклеотиды являются участниками важнейших биохимических процессов. Особенно они важны в роли коферментов , т. е. веществ, тесно свя­занных с ферментами и необходимых для проявления ими ферментативной активности. Во всех тканях организма в свободном состоянии содержатся моно-, ди- и трифосфаты нуклеозидов.

Особенно известны аденинсодержащие нуклеотиды :

Аденозин-5′-фосфат (АМР, или в русской литературе АМФ);

Аденозин-5′-дифосфат (ADP, или АДФ);

Аденозин-5′-трифосфат (АТР, или АТФ).

Нуклеотиды, фосфорилированные в разной степени, способны к взаимо­превращениям путем наращивания или отщепления фосфатных групп. Дифосфатная группа содержит одну, а трифосфатная - две ангидридные связи, обладающие большим запасом энергии и поэтому называемые макроэргическими . При расщеплении макроэргической связи Р-О выделяется -32 кДж/моль. С этим связана важнейшая роль АТФ как «поставщика» энергии во всех живых клетках.

В приведенной выше схеме взаимопревращений формулы АМФ, АДФ и АТФ со­ответствуют неионизированному состоянию молекул этих соединений. С участием АТФ и АДФ в организме осуществляется важнейший биохи­мический процесс - перенос фосфатных групп.

Нуклеотидные коферменты: НАД + и НАДФ + – строение, алкилпиридиниевый ион и его взаимодействие с гидрид–ионом как химическая основа окислительного действия, НАД + .

Никотинамидадениндинуклеотиды. К этой группе соединений относят­сяникотинамидадениндинуклеотид (NAD, или НАД) и его фосфат (NADP, или НАДФ). Эти соединения выполняют важную ролькоферментов в реакциях биологического окисления органических субстратов путем их дегидрирования (с участием ферментов дегидрогеназ). Поскольку эти коферменты являются участниками окислительно-восстановительных реакций, то они могут существовать как в окисленной (НАД+, НАДФ+), так и в восстановленной (НАДН, НАДФН) формах.

Структурным фрагментом НАД + и НАДФ + являетсяникотинамидный ос­таток в видепиридиниевого иона . В составе НАДН и НАДФН этот фрагмент превращается в остаток замещенного 1,4-дигидропиридина.

В ходе биологического дегидрирования, являющегося особым случаем окисления, субстрат теряет два атома водорода, т. е. два протона и два элект­рона (2Н+, 2е) или протон и гидрид-ион (Н+ и Н). Кофермент НАД+ рассматривается как акцептор гидрид-иона . В результате восстановления за счет присоединения гидрид-иона пиридиниевое кольцо переходит в 1,4-дигидропиридиновый фрагмент. Данный процесс обратим.

В ходе окисления ароматический пиридиниевый цикл переходит в неарома­тический 1,4-дигидропиридиновый цикл. В связи с потерей ароматичности возраста­ет энергия НАДН по сравнению с НАД+. Увеличение энергетического содержания происходит за счет части энергии, выделяющейся в результате превращения спирта в альдегид. Таким образом, НАДН запасает энергию, которая затем расходуется в дру­гих биохимических процессах, требующих энергетических затрат.

Нуклеиновые кислоты: РНК и ДНК, первичная структура.

Нуклеиновые кислоты занимают исключительное место в процессах жиз­недеятельности живых организмов. Они осуществляют хранение и передачу генетической информации и являются инструментом, с помощью которого происходит управление биосинтезом белков.

Нуклеиновые кислотыпредставляют собой высокомолекулярные соеди­нения (биополимеры), построенные из мономерных единиц - нуклеотидов, в связи с чем нуклеиновые кислоты называют также полинуклеотидами.

Структуракаждого нуклеотида включает остатки углевода, гетероцикли­ческого основания и фосфорной кислоты. Углеводными компонентами нук­леотидов являются пентозы:D-рибоза и 2-дезокси-D-рибоза.

По этому признаку нуклеиновые кислоты делятся на две группы:

рибонуклеиновые кислоты (РНК), содержащие рибозу;

дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), содержащие дезоксирибозу.

Первичная структура нуклеиновых кислот. ДНК и РНК имеют общие черты вструктуре макромолекул :

Каркас их полинуклеотидных цепей состоит из чередующихся пентозных и фосфатных остатков;

Каждая фосфатная группа образует две сложноэфирные связи: с атомом С-З’ предыдущего нуклеотидного звена и с атомом С-5′ - последующего нуклео­тидного звена;

Нуклеиновые основания образуют с пентозными остатками N-гликозидную связь.

Приведено строение произвольного участка цепи ДНК, вы­бранного в качестве модели с включением в нее четырех основных нуклеино­вых оснований - гуанина (G), цитозина (С), аденина (А), тимина (Т). Принцип построения полинуклеотидной цепи РНК такой же, как и у ДНК, но с двумя отличиями: пентозным остатком в РНК служитD-рибофураноза, а в наборе нуклеиновых оснований используется не тимин (как в ДНК), а урацил.

(!)Один конец полинуклеотидной цепи, на котором находится нуклеотид со свободной 5′-ОН-группой, называется5′-концом . Другой конец цепи, на котором находится нуклеотид со свободной З’-ОН-группой, называетсяЗ’-концом .

Нуклеотидные звенья записываются слева направо, начиная с 5′-концевого нуклеотида. Запись строения цепи РНК осуществляется по таким же прави­лам, при этом буква «d» опускается.

С целью установления нуклеотидного состава нуклеиновых кислот прово­дят их гидролиз с последующей идентификацией полученных продуктов. ДНК и РНК ведут себя по-разному в условиях щелочного и кислотного гид­ролиза. ДНК устойчивы к гидролизу в щелочной среде , в то время какРНК очень быстро гидролизуются до нуклеотидов, которые, в свою очередь, спо­собны отщеплять остаток фосфорной кислоты с образованием нуклеозидов.N -Гликозидные связи устойчивы в щелочной и нейтральной средах . Поэтому для их расщепленияиспользуется кислотный гидролиз . Оптимальные результаты дает ферментативный гидролиз с исполь­зованием нуклеаз, в том числе и фосфодиэстеразы змеиного яда, которые рас­щепляют сложноэфирные связи.

Наряду с нуклеотидным составом важнейшей характеристикой нуклеино­вых кислот являетсянуклеотидная последовательность , т. е. порядок чередова­ния нуклеотидных звеньев. Обе эти характеристики входят в понятие первич­ная структура нуклеиновых кислот.

Первичная структура нуклеиновых кислот определяется последовательно­стью нуклеотидных звеньев, связанных фосфодиэфирными связями в не­прерывную цепь полинуклеотида.

Общий подход к установлению последовательности нуклеотидных звень­ев заключается в использовании блочного метода. Сначала полинуклеотидную цепь направленно расщепляют с помощью ферментов и химических ре­агентов на более мелкие фрагменты (олигонуклеотиды), которые расшифро­вывают специфическими методами и по полученным данным воспроизводят последовательность строения всей полинуклеотидной цепи.

Знание первичной структуры нуклеиновых кислот необходимо для выяв­ления связи между их строением и биологической функцией, а также для по­нимания механизма их биологического действия.

Комплементарность оснований лежит в основе закономерностей, кото­рым подчиняется нуклеотидный состав ДНК. Эти закономерности сформу­лированыЭ. Чаргаффом :

Количество пуриновых оснований равно количеству пиримидиновых оснований;

Количество аденина равно количеству тимина, а количество гуанина равно количеству цитозина;

Количество оснований, содержащих аминогруппу в положениях 4 пири­мидинового и 6 пуринового ядер, равно количеству оснований, содержащих в этих же положениях оксогруппу. Это означает, что сумма аденина и цитозина равна сумме гуанина и тимина.

Для РНК эти правила либо не выполняются, либо выполняются с некото­рым приближением, поскольку в РНК содержится много минорных оснований.

Комплементарность цепей составляет химическую основу важнейшей функции ДНК - хранения и передачи наследственных признаков. Сохран­ность нуклеотидной последовательности является залогом безошибочной пе­редачи генетической информации. Изменение последовательности основа­ний в любой цепи ДНК приводит к устойчивым наследственным изменени­ям, а следовательно, и к изменениям в строении кодируемого белка. Такие изменения называют мутациями . Мутации могут происходить в результате за­мены какой-либо комплементарной пары оснований на другую. Причиной такой замены может служить сдвиг таутомерного равновесия.

Например, в случае гуанина сдвиг равновесия в сторону лактимной формы обусловлива­ет возможность образования водородных связей с необычным для гуанина ос­нованием - тимином и возникновение новой пары гуанин-тимин вместо традиционной пары гуанин-цитозин.

Замена «нормальных» пар оснований передается затем при «переписыва­нии» (транскрипции) генетического кода с ДНК на РНК и приводит в итоге к изменению аминокислотной последовательности в синтезируемом белке.

Алкалоиды: химическая классификация; основные свойства, образование солей. Представители: хинин, никотин, атропин.

Алкалоидыпредставляют собой большую группу природных азотсодержа­щих соединений преимущественно растительного происхождения. Природные алкалоиды служат моделями для создания новых лекарственных препаратов, часто более эффективных и в то же время более простых по структуре.

В настоящее время в зависимости от происхождения атома азота в структуре молекулы, среди алкалоидов выделяют:

Истинные алкалоиды – соединения, которые образуются из аминокислот и содержат атом азота в составе гетероцикла (гиосциамин, кофеин, платифиллин).

Протоалкалоиды – соединения, которые образуются из аминокислот и содержат алифатический атом азота в боковой цепи (эфедрин, капсаицин).

Псевдоалкалоиды – азотсодержащие соединения терпеновой и стероидной природы (соласодин).

В классификацииалкалоидов существует два подхода.Химическая клас­сификация основана на строении углеродно-азотного скелета:

Производные пиридина и пиперидина (анабазин, никотин).

С конденсированными пирролидиновыми и пиперидиновыми кольцами (производные тропана) - атропин, кокаин, гиосциамин, скополамин.

Производные хинолина (хинин).

Производные изохинолина (морфин, кодеин, папаверин).

Производные индола (стрихнин, бруцин, резерпин).

Производные пурина (кофеин, теобромин, теофилин).

Производные имидазола (пилокарпин)

Стероидные алкалоиды (соласонин).

Ациклические алкалоиды и алкалоиды с экзоциклическим атомом азота (эфедрин, сферофизин, колхамин).

В основу другого вида классификации алкалоидов положен ботанический признак, согласно которому алкалоиды объединяют по растительным источ­никам.

Большинство алкалоидов обладает основными свойствами , с чем связано их название. В растениях алкалоиды содержатся в виде солей с органическими кис­лотами (лимонной, яблочной, винной, щавелевой).

Выделение из растительного сырья:

1-ый способ (экстракция в виде солей):

2-ой способ (экстракция в виде оснований):

Основные (щелочные) свойстваалкалоидов выражены в различной степени. В природе чаще встречаются алкалоиды, которые относятся к третичным, реже - к вторичным либо к четвертичным аммонийным основаниям.

Благодаря основному характеру алкалоиды образуют соли с кислотами разной степени прочности. Соли алкалоидов легко разлагаются под действием едких щелочей и аммиака . При этом выделяются свободные основания.

Благодаря основному характеру, алкалоиды при взаимодействии с кислотами образуют соли . Это свойство используется при выделении и очистке алкалоидов, их количественном определении и получении препаратов.

Алкалоиды-солихорошорастворимы в воде и этаноле (особенно в разбавленном) при нагревании,плохо или совсем не растворимы в органических растворителях (хлороформ, этиловый эфир и др.). В качествеисключения можно назвать скополамина гидробромид, гидрохлориды кокаина и некоторых опийных алкалоидов.

Алкалоиды-основанияобычноне растворяются в воде , но легко растворяются в органических растворителях.Исключение составляют никотин, эфедрин, анабазин, кофеин, которые хорошо растворяются как в воде, так и в органических растворителях.

Хинин - алкалоид, выделенный из коры хинного дерева (Cinchona oficinalis ) - представляет собой бесцветные кристаллы очень горького вкуса. Хинин и его производные обладают жаропонижающим и антималярийным действием

Никотин - основной алкалоид табака и махорки. Никотин весьма ядовит, смертельная доза для человека составляет 40 мг/кг, причем при­родный левовращающий никотин в 2-3 раза токсичнее синтетического пра­вовращающего.

Атропин - рацемическая форма гиосциамина, обладает холиноблокирующим действием (спазмолитическим и мидриатическим).

Алкалоиды: метилированные ксантины (кофеин, теофиллин, теобромин); кислотно-основные свойства; их качественные реакции.

Пуриновые алкалоиды следует рассматривать как N-метилированные ксантины – в основе ядро ксантина (2,6-дигидроксопурин). Наиболее известными представителями этой группы являютсякофеин (1,3,7-триметилксантин),теобромин (3,7-диметилксантин) итеофиллин (1,3-диметилксантин), которые содержатся в зернах кофе и чае, шелухе какао-бо­бов, в орехах кола. Кофе­ин, теобромин и теофиллин широко применяются в медицине. Кофеин ис­пользуется преимущественно как психостимулятор, теобромин и теофиллин - как сердечно-сосудистые средства.

Для продолжения скачивания необходимо собрать картинку.

Побочный продукт метаболизма пуриновых оснований, находящийся в плазме крови в форме натриевого основания, – это мочевая кислота или каменная, содержание которой в крови, моче является одним из диагностических маркеров, симптомом воспалительных процессов, отложений кристаллов, нарушений метаболизма пуринов. Как высокий, так и низкий показатель свидетельствует о патологических механизмах в организме.

Что такое мочевая кислота

Органическое вещество, образующееся как побочный продукт обмена пуринов при метаболизме, называют мочевой (каменной) кислотой. Нормальное ее содержание не наносит вреда тканям организма, но при повышенной концентрации в крови, начинает накапливаться в хрящах, суставах, вызывая их активное воспаление. Кристаллы соли способствуют повышению риска развития острых воспалений. Повышенный уровень вещества происходит тогда, когда мочевыделительная система плохо функционирует (при камнях в почках). Повышение мочевой кислоты в крови называют гиперурикемией.

Формула

Органическое вещество, относится к классу двухосновных кислот, имеет вид белых кристаллов. При метаболизме в организме человека образует кислые и средние соли, называемые уратами. Существует в двух формах – лактамной и ликтимной. Впервые обнаружена была шведским фармацевтом-химиком Шееле в 1776 г, синтезирована искусственным методом Горбачёвским в 1882 г.

Анализ на мочевую кислоту в крови

Измерение содержания этого метаболита не является стандартным анализом, назначается врачом в случае подозрения на заболевания, нарушающие метаболизм или нормальное функционирование почек. Для исследования на содержание кислоты в плазме, кровь берут из вены утром натощак, в количестве 5-10 мл. Биохимический анализ в лаборатории делается около суток при помощи специальных сывороток, ферментов.

Что показывает мочевая кислота в анализе крови

Содержание метаболита показывает, в каком состоянии находятся все основные системы организма, тип и качество питания, степень функционирования метаболизма. Повышенный уровень мочевой кислоты означает нарушение работы почек, печени, или обмена веществ. Некачественное питание, повышение или понижение содержания фруктозы в рационе сразу отражается на количестве кислоты в плазме крови. Избыточный синтез вещества приводит к отложению лишних солей, нарушению нормального обмена нуклеиновых кислот.

Расшифровка анализа крови

Количество метаболитов пуриновых оснований в биохимическом анализе крови старого образца обозначаются сокращением «моч. кислот», в новых электронных, клинических компьютерных программах – латинской аббревиатурой «UA». Содержание вещества выражается киломолями на литр плазмы крови, что обозначает количество молекул, содержащихся в крови.

Норма

Если анализ показывает, что содержание метаболита находится на границе верхней или нижней нормы, лечащему врачу необходимо назначить дополнительные лабораторные, инструментальные исследования, более подробно собрать анамнез пациента. Крайний показатель может свидетельствовать о развивающемся патологическом механизме, ранняя диагностика которого позволит избежать многих симптомов и осложнений (заболеваний почек). Физиологическая норма мочевой кислоты в крови составляет:

• у детей до 14 лет – 120 - 320 мкмоль/л;
• у взрослых женщин - 150 - 350 мкмоль/л;
• у взрослых мужчин - 210 - 420 мкмоль/л.

Мочевая кислота в крови повышена

В терапии различают два вида гиперурикемии: первичная и вторичная. Идиопатическим или первичным называют заболевание, возникшее вследствие наследования мутировавшего гена, который отвечает за нормальный процесс расщепления пуринов. Диагностируется у детей на первом году жизни, встречается редко. Вторичная гиперурикемия возникает по ряду причин: патологии органов (заболевания печени), неправильное питание. Часто встречается у пожилых людей, в совокупности с артритом, больных подагрой.

Симптомы избытка

При незначительном повышении уровня метаболита, самочувствие пациента не изменяется. Существенный урон здоровью наносит постоянно высокая или повторяющаяся гиперурикемия. Клиническая картина, ее интенсивность при этом зависит от возраста больного:

1. У детей до 14-15 лет появляются постоянные признаки проблем с кожей: сыпь, шелушения, зуд, развитие псориаза. Влияет на физическое развитие детей младше трех лет.
2. Мужчины старше 50-55 лет страдают болями в суставах при движении и в покое, отечность конечностей, приступы подагры.
3. Мужчины и женщины среднего возраста страдают от сильного зуда, мокнущей сыпи на теле, боли.
4. У женщин страдает микрофлора влагалища, учащаются приступы обострения кандидоза. Гиперурикемия приводит к длительным нарушениям менструального цикла.

Причины

Гиперурикемию могут вызывать две основные причины увеличения концентрации мочевых оснований: нарушение их выведения почками и повышенный распад пуринов. Кроме того, некоторые лекарственные препараты могут вызвать повышенную концентрацию метаболитов при обмене пуринов, например, диуретики. Высокое содержание может быть вызвано образованием их депо – накоплению кристаллической соли.

Причинами депонирования могут стать:

1. Заболевания мочевыделительной системы. Когда почки не справляются с функцией фильтрации, метаболиты оседают, откладываются в тканях суставов, развивается подагра.
2. Эндокринные болезни. Сахарный диабет, склонность к ацидозу вызывают интенсивное расщепление пуринов, и, как следствие, высокую концентрацию конечных метаболитов, которые не успевает выводиться почками.
3. Неправильное питание, голодание, переизбыток мяса в пище, молочной продукции.

Мочевая кислота понижена

Снижение концентрации метаболита диагностируется врачом, когда два и более биохимических анализа плазмы крови показали концентрацию кислоты ниже границы нижней нормы. Состояние обусловлено уменьшением продукции метаболита, увеличением выделения из организма вместе с мочой, желчью, распадом кислоты под воздействием фермента уриказы, являющегося компонентом некоторых препаратов для борьбы с подагрой.

Причины

Среди причин, вызывающих снижение количества метаболитов пуринов выделяют следующие:

• наследственный дефицит ксантиноксидазы – болезнь, при которой не происходит превращения ксантина до конечного метаболита, из-за отсутствия ферментов;
• приобретенный дефицит ксантиноксидазы;
• низкопуриновая или низкобелковая диета;
• повышенное выделение вещества с мочой;
• синдром Фанкони – обратное всасывание кислоты в канальцах почек максимально снижено;
• семейная почечная гипоурикемия – наследственное заболевание, вызванное мутацией генов, отвечающих за обратное всасывание метаболитов пурина;
• увеличение внеклеточного объема жидкости.

Лечение

Терапия состояния гипоурикемии заключается в диагностике заболевания, вызвавшего снижение содержания метаболита. Если болезнь носит наследственный, неизлечимый характер, врач назначает лекарственные средства, купирующие симптомы заболевания. Обязательной основой терапии является диета, изменение образа жизни. Пациенту, для контроля состояния, назначаются анализа каждую неделю, затем каждый месяц.

Как понизить уровень мочевой кислоты в крови

Для уменьшения концентрации метаболита применяют лекарственную терапию: диуретики, ферментные препараты, лекарства, снижающие абсорбцию вещества почечными канальцами. Для фонового лечения, чтобы снизить содержание побочных веществ, обязательна корректировка питания – снижение употребления пищи, содержащей большое количество пуринов, их оснований. Диета при повышенной мочевой кислоте у женщин обязательно должна включать жиры животного происхождения – это предупреждает дисбаланс половых гормонов.

Медикаментозная терапия

Для лечения сниженного или повышенного уровня кислоты применяются следующие лекарственные препараты:

1. Аллопуринол. Лекарственное средство, выпускаемое в форме таблеток, по 30 или 50 шт. в упаковке. Гипоурикемическое, противоподагрическое средство. Предотвращает синтезирование фермента ксантиноксидазы, которая усиливает выработку пуриновых оснований до конечных метаболитов, продуктов обмена. Из положительных характеристик можно выделить накопительный эффект, мягкое постепенное воздействие. Минусом препарата является агрессивное действие на сердечно-сосудистую систему.
2. Этамид. Используется для понижения концентрации кислоты, путем уменьшения ее реабсорбции почечными канальцами. Имеет таблетированную форму выпуска, противопоказан детям до 14 лет, пациентам с почечной недостаточностью, помогает вывести излишки солей. Положительной особенностью лекарства является эффект уменьшения синтеза пуринов, снижает содержание солей натрия, отрицательной – сильное воздействие на почки, что может спровоцировать недостаточность органа.
3. Сульфинпиразон. Увеличивает выведение кислоты почками при помощи усиленного диуреза. Форма выпуска – капли или таблетки. Капли назначают преимущественно детям. Плюсы использования лекарства – мягкое, но сильное действие. Минусы – выводит из организма калий и натрий.
4. Бензброманон. Предотвращает реабсорбцию метаболита обратно в кровяное русло. Выпускается в форме капсул, таблеток. Противопоказан для людей с болезнями почек. Плюсы применения лекарства – накопительный эффект терапии, минусы – способствует задержки солей, воды в межклеточной жидкости.

Диета

При диагностировании у пациента изменения нормального уровня кислоты, ему назначают специальную диету. Корректирование питания не излечит заболевание, но поможет привести уровень метаболита в пределы нормы. Список запрещенных и разрешенных продуктов зависит от того, повышено содержание вещества или понижено. При высоком уровне запрещено употреблять белковую пищу, фруктозу. Если содержание вещества понижено, то эти продукты питания, наоборот, обязательны для употребления.

Лечение народными средствами

Для снижения уровня кислоты, для увеличения выведения ее почками, рекомендуется употреблять настои, отвары листьев березы, брусники, корня дягиля, лаврового листа. Травы способствуют выведению почками кислоты, уменьшая ее содержание. Готовить напиток из настоя следует следующим образом:

• на стакан кипятка следует добавить две столовые ложки сухих трав;
• накрыть крышкой на 2-3 часа;
• употреблять по столовой ложке 2 раза в день до еды.

Травы, корни считаются сильнодействующими средствами для выведения солей. Для борьбы с воспалением суставов, выведения мочевого основания, лечения подагры можно приготовить самодельную мазь из корня лопуха. Репейник обладает отличным противовоспалительным эффектом, усиливает выведение вредных веществ, наблюдается снижение мочевой кислоты в крови, кислотности мочи. Если кислота повышена, при регулярном использовании, пациенты отмечают уменьшение болевого синдрома, спад отека сустава. Итак, делать мазь из корня репейника следует следующим образом:

• взять 4-5 единиц перемолотого корня лопуха, вазелин, столовую ложку спирта;
• смешать до консистенции густой сметаны;
• нанести на больной сустав;
• завернуть в полотенце или пеленку;
• оставить на ночь.

Как повысить мочевую кислоту

После обнаружение низкой концентрации вещества, врач должен назначить дополнительные исследования для выявления болезни или состояния, которое вызвало снижение количества конечного метаболита пуринов. Назначают лекарственные препараты, специальную диету с повышенным содержанием белка, витамины, снижение употребления соли. Для того чтобы ликвидировать понижение содержания кислоты в крови необходимо устранить причину его появления. Помогает снизить риск гипоринумии правильный режим употребление чистой воды.

Видео

Внимание! Иформация представленная в статье носит ознакомительный характер. Материалы статьи не призывают к самостоятельному лечению. Только квалифицированный врач может поставить диагноз и дать рекомендации по лечению исходя из индивидуальных особенностей конкретного пациента.

1. Является мощным стимулятором центральной нервной системы, ингибируя фосфодиэстеразу, которая служит посредником действия гормонов адреналина и норадреналина. Мочевая кислота пролонгирует (продлевает) действие этих гормонов на ЦНС.

2. Обладает антиоксидантными свойствами – способна взаимодействовать со свободными радикалами.

Уровень мочевой кислоты в организме контролируется на генетическом уровне. Для людей с высоким уровнем мочевой кислоты характерен повышенный жизненный тонус.

Однако повышенное содержание мочевой кислоты в крови (гиперурикемия ) небезопасно. Сама мочевая кислота и, особенно, ее соли ураты (натриевые соли мочевой кислоты) плохо растворимы в воде. Даже при незначительном повышении концентрации они начинают начинают выпадать в осадок и кристаллизоваться, образуя камни. Кристаллы воспринимаются организмом как чужеродный объект. В суставах они фагоцитируются макрофагами, сами клетки при этом разрушаются, из них освобождаются гидролитические ферменты. Это приводит к воспалительной реакции, сопровождающейся сильнейшими болями в суставах. Такое заболевание называется подагра . Другое заболевание, при котором кристаллы уратов откладываются в почечной лоханке или в мочевом пузыре, известно как мочекаменная болезнь .

Для лечения подагры и мочекаменной болезни применяются:

ингибиторы фермента ксантиноксидазы. Например, аллопуринол – вещество пуриновой природы, является конкурентным ингибитором фермента. Действие этого препарата приводит к повышению концентрации гипоксантина. Гипоксантин и его соли лучше растворимы в воде, и легче выводятся из организма.

диетическое питание, исключающее продукты, богатые нуклеиновыми кислотами, пуринами и их аналогами: икра рыб, печень, мясо, кофе и чай.

соли лития, поскольку они лучше растворимы в воде, чем ураты натрия.

Синтез нуклеиновых кислот синтез мононуклеотидов

Для синтеза мононуклеотидов de novo необходимы очень простые вещества: CO 2 и рибозо-5-фосфат (продукт 1-го этапа ГМФ-пути). Синтез происходит с затратой АТФ. Кроме этого, необходимы заменимые аминокислоты, которые синтезируются в организме, поэтому даже при полном голодании синтез нуклеиновых кислот не страдает.

РОЛЬ АМИНОКИСЛОТ В СИНТЕЗЕ МОНОНУКЛЕОТИДОВ

Аспарагин . Является донором амидной группы.

Аспарагиновая кислота .

а) Является донором аминогруппы

Глицин

а) Является донором активного С 1 .

б) Участвует в синтезе всей молекулой.

Серин . Является донором активного С 1 .

ПЕРЕНОС ОДНОУГЛЕРОДНЫХ ФРАГМЕНТОВ

В организме человека существуют ферменты, которые могут извлекать из некоторых аминокислот С 1 -группу. Такие ферменты являются сложными белками. В качестве кофермента содержат производное витамина В С – фолиевой кислоты . Фолиевой кислоты много в зеленых листьях, к тому же, этот витамин синтезируется микрофлорой кишечника. В клетках организма фолиевая кислота (ФК) дважды восстанавливается (к ней присоединяется водород) с участием фермента НАДФ . Н 2 -зависимой редуктазы , и превращается в тетрагидрофолиевую кислоту (ТГФК).

Активный С­ 1 извлекается из глицина или серина.

В каталитическом центре фермента, содержащего ТГФК, имеются две –NH-группы, которые участвуют в связывании активного С 1 . Схематически процесс можно представить так:

НАДН 2 , который образуется в обратной реакции, может быть использован для восстановления пирувата в лактат (гликолитическая оксидоредукция). Реакция катализируется ферментом глицинсинтетазой. После этого метилен-ТГФК отделяется от белковой части фермента, и затем возможны два варианта ее превращений:

Метилен-ТГФК может стать небелковой частью ферментов синтеза мононуклеотидов.

Метиленовая группировка может видоизменяться до:

Эти группировки связаны только с одним из атомов азота ТГФК, но тоже могут стать субстратами для синтеза мононуклеотидов.

Поэтому любая из группировок, связанная с ТГФК, называется активным С 1 .

Для синтеза любого из нуклеотидов требуется активная форма рибозо-фосфата - фосфорибозилпирофосфат (ФРПФ), образующаяся в следующей реакции:

Фосфорибозилпирофосфаткиназа (ФРПФ-киназа) является ключевым ферментом для синтеза всех мононуклеотидов. Ингибируется этот фермент по принципу отрицательной обратной связи избытком АМФ и ГМФ. При генетическом дефекте ФРПФ-киназы наблюдается потеря чувствительности фермента к действию своих ингибиторов. В результате возрастает продукция пуриновых мононуклеотидов, а, значит, и скорость их разрушения, что приводит к увеличению концентрации мочевой кислоты – наблюдается подагра.

После образования ФРПФ реакции синтеза пуриновых и пиримидиновых мононуклеотидов различны.

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ РАЗЛИЧИЯ В СИНТЕЗЕ ПУРИНОВЫХ И ПИРИМИДИНОВЫХ МОНОНУКЛЕОТИДОВ:

Особенностью синтеза пуриновых нуклеотидов является то, что циклическая структура пуринового азотистого основания постепенно достраивается на активной форме рибозо-фосфата, как на матрице. При циклизации получается уже готовый пуриновый мононуклеотид.

При синтезе пиримидиновых мононуклеотидов сначала образуется циклическа структура пиримидинового азотистого основания, которая в готовом виде переносится на рибозу – на место пирофосфата.

СИНТЕЗ ПУРИНОВЫХ МОНОНУКЛЕОТИДОВ (АМФ и ГМФ)

Существует 10 общих и 2 специфических стадии. В результате общих реакций образуется пуриновый мононуклеотид, являющийся общим предшественником будущих АМФ и ГМФ – инозинмонофосфат (ИМФ). ИМФ в качестве азотистого основания содердит гипоксантин.

Пуриновое кольцо строится из СО 2 , аспарагиновой кислоты, глутамина, глицина и серина. Эти вещества либо полностью включаются в пуриновую структуру, или передают для ее построения отдельные группировки.

Аспарагиновая кислота отдает аминогруппу и превращается в фумаровую кислоту.

Глицин: 1) полностью включается в структуру пуринового азотистого основания; 2) является источником одноуглеродного радикала.

Серин: тоже является донором одноуглеродного радикала.

ФРПФ + глутамин -------> глутамат + ФФ + фосфорибозиламин

Фермент, который катализирует эту реакцию, называется фосфорибозиламидотрансфераза. Он является ключевым ферментом синтеза всех пуриновых мононуклеотидов. Регулируется по принципу отрицательной обратной связи. Аллостерическими ингибиторами этого фермента являются АМФ и ГМФ.

На второй стадии фосфорибозиламин взаимодействует с глицином.

Третья стадия - включение углеродного атома, донором которого является глицин или серин.

Затем достраивается шестичленный фрагмент пуринового кольца:

4-ая стадия - карбоксилирование с помощью активной формы СО 2 при участии витамина Н - биотина.

5-ая стадия - аминирование с участием аминогруппы из аспартата.

6-ая стадия - аминирование за счет аминогруппы глутамина.

7-ая, заключительная стадия - включение одноуглеродного фрагмента (с участием ТГФК), и образуется готовый ИМФ.

Затем протекают специфические реакции, в результате которых ИМФ превращается либо в АМФ, либо в ГМФ. При таком превращении в молекуле появляется аминогруппа, причем в случае превращения в АМФ - на месте ОН-группы. При образовании АМФ источником азота является аспарагиновая кислота, а для образования ГМФ необходим глутамин.

В некоторых тканях есть альтернативный способ синтеза – реутилизация (повторное использование) пуриновых азотистых оснований, которые образовались при распаде нуклеотидов.

Ферменты, катализирующие реакции реутилизации, наиболее активны в быстроделящихся клетках (эмбриональные ткани, красный костный мозг, раковые клетки), а также в тканях головного мозга. На схеме видно, что фермент гуанингипоксантинФРПФтрансфераза обладает более широкой субстратной специфичностью, чем аденинФРПФтрансфераза – помимо гуанина, может переносить и гипоксантин - образуется ИМФ. У человека встречается генетический дефект этого фермента - “болезнь Леша-Нихана”. Для таких больных характерны выраженные морфологические изменения в головном и костном мозге, умственная и физическая отсталость, агрессия, аутоагрессия. В эксперименте на животных синдром аутоагрессии моделируется путем скармливания им кофеина (пурина) в больших дозах, который ингибирует процесс реутилизации гуанина.

Мочевая кислота имеет вид бесцветных кристаллов. Она практически не растволяется в эфире и воде. Впервые данное вещество было открыто Карлом Шееле еще в далеком 1775 году. Он смог отыскать его в камнях, поэтому вещество получила наименование «каменная кислота». Конечное название было дано французом Антуаном Фукура, так как он нашел данный компонент в моче. Элементарный состав был описан ученым Либихом.

Получение Мочевой кислоты

Впервые синтез был произведен Горабачевским в 1882 году. Тогда он нагрел мочевину с гликоколой до температуры в +230 градусов. Естественно, данной процедурой сегодня уже никто не пользуется. Во-первых, она отличается своей трудоемкостью. Во-вторых, удается синтезировать ничтожно малую часть продукта. Добыть искомую кислоту можно при синтезе мочевины с трихлормолочной, а также хлоруксусной. Наиболее подходящий принцип получения был разработан Роозеном и Берендом. Он заключается в конденсировании мочевины с изодиалуровой кислотой.

Используется процесс добычи из гуано. Здесь около четверти от всего состава — мочевая кислота. Для добычи сам состав необходимо прогреть с серной кислотой, а после растворить в большом объеме воды. Далее все отфильтровывается, растворяется в едком калии. Осадка происходит при помощи соляной кислоты. Также сегодня активно применяется способ конденсации мочевины с использованием цианоускусного эфира. Но и здесь также потребуется дополнительная обработка для того, чтобы получить чистый продукт. Сегодня технологии достаточно хорошо отлажены, позволяют добывать мочевую кислоту в необходимых количествах.

Какие функции она выполняет?

Это мощнейший стимулятор ЦНС, который ингибирует фосфодиэстеразу. Он необходим для того, чтобы наладить воздействие между норадреналином и адреналином. Также молочная кислота нудна для того, чтобы увеличить продолжительность действия данных гормонов. Вещество хорошо взаимодействует со свободными радикалами, служит в качестве антиоксиданта.

Количество мочевой кислоты в организме человека контролируется на уровне генетики. Если у человека в организме ее много, то он отличается отличным тонусом, высокой активностью.

При этом, чрезмерное повышенное содержание данного вещества в крови опасно. Сама кислота и, в особенности, ее соли практически не растворяются в воде. Даже при несущественном повышении объема они выпадают в осадок, происходит процесс кристаллизации, как следствие, происходит образование камней. Кристаллы организм воспринимает в качестве чужеродных компонентов. В суставной ткани они фагоцитируются, что приводит к разрушению клеток и появлению гидролитических ферментах. Данный процесс приводит к воспалению, сопровождающемуся серьезными болями в суставах. Именно так и образуется подагра. Если же дело касается скопления в уретре, то возникает мочекаменная болезнь.

Как можно справиться с двумя перечисленными болезнями?

В первую очередь следует позаботиться о выводе всех неблагоприятных веществ. Отлично справляется с поставленной задачей аллопуринол. Также пациенту назначается специальная диета, в продуктах которой нет нуклеиновых кислот. Отлично помогают и соки лития.

Применение Мочевой кислоты

Сложность заключается в том, что сегодня мочевая кислота содержится в большом количестве продуктов. Список их следует знать, так как переизбыток данного компонента может привести к серьезным болезням суставов и мочевого пузыря. В каких же продуктах мочевой кислоты много? В первую очередь это пшеничных хлеб, йогурты, колбаса, дрожжи. Исследования показывают, что переизбыток вещества имеется в пиве, колбасе, твороге и прочих. Особенно опасной врачи считают сыворотку, это показывают и результаты исследований, которые проводились в последние годы. Это не значит, что от данных продуктов следует полностью отказаться. Нет, но не следует потреблять их сверх нормы. Современная промышленность активно занимается тем, что добывает из молочной кислоты кофеин, который активно используется в чае и прочих бодрящих напитках. Ведь, как известно, данный компонент способствует повышению тонуса.

Нельзя не отметить, что мочевая кислота сегодня не используется в лекарственных препаратах, так как бесконтрольное потребление может привести к подагре. Сегодня на рынке наиболее распространены способствуют выводу данного компонента из организма, в последние пару десятилетий они пользуются повышенной популярностью, так количество заболевших мочекаменной болезнью и подагрой постепенно увеличивается.

Мочевая кислота активно применяется в высших и средних учебных заведениях в качестве реагента. Активно ее закупают исследовательские лаборатории для проведения опытов. Как видите, данный компонент пользуется высокой популярностью, его используют в самых разнообразных сферах. При этом, многие относятся к нему с опаской, постоянно пытаются отыскать список продуктов, в которых он находится. Если не злоупотреблять алкоголем и молочными продуктами, то никаких особых проблем возникать не должно. В любом случае, всем людям в возрасте больше 30 лет следует хотя бы раз в несколько лет проверять уровень молочной кислоты.

В растительном и животном мире широко распространены гидроксипроизводные пурина, важнейшими из которых являются мочевая кислота, ксантин и гипоксантин. Эти соединения образуются в орга­низме при метаболизме нуклеиновых кислот.

Мочевая кислота . Это кристаллическое, плохо растворимое в воде веще­ство содержится в небольшом количестве в тканях и моче млекопитающих. У птиц и рептилий мочевая кислота выступает как вещество, выводящее из организма избыток азота (аналогично мочевине у млекопитающих). Гуано (высохшие экскременты морских птиц) содержит до 25% мочевой кислоты и служит источником ее получения.

Для мочевой кислоты характерна лактам-лактимная таутомерия . В кристаллическом состоянии мочевая кислота находится в лактатной (оксо-) форме, а в растворе между лактамной и лактимной формами устанавливается динамическое равновесие, в котором преобладает лактатная форма.

Мочевая кислота является двухосновной кислотой и образует соли - ураты - соответственно с одним или двумя эквивалентами щелочи (дигидро- и гидроураты).

Дигидроураты щелочных металлов и гидроурат аммония нерастворимы в воде . При некоторых заболеваниях, например при подагре и мочекаменной болезни, нера­створимые ураты наряду с мочевой кислотой откладываются в суставах и мочевыводя­щих путях.

Окисление мочевой кислоты, а также ксантина и его производных лежит в основе качественного метода определения этих соединений, называемого мурексидной пробой (качественная реакция) .

При действии таких окислителей, как азотная кислота, пероксид водорода или бромная вода, размыкается имидазольный цикл и первоначально образуются пиримидиновые производныеаллоксан идиалуровая кислота . Эти соединения превраща­ются далее в своеобразный полуацеталь -аллоксантин , при обработке кото­рого аммиаком получаютсятемно-красные кристаллы мурексида - аммоние­вой соли пурпуровой кислоты (в ее енольной форме).

Конденсированные гетероциклы: пурин – строение, ароматичность; производные пурина – аденин, гуанин, их таутомерия (вопр. 22).

Аденин и гуанин . Эти два аминопроизводныгх пурина, показанные ниже в виде 9Н-таутомеров, являются компонентами нуклеиновых кислот.

Аденин входит также в состав ряда коферментов и природных антибиоти­ков. Оба соединения встречаются и в свободном виде в растительныгх и животныгх тканях. Гуанин, например, содержится в чешуе рыб (из которой его и выделяют) и придает ей характерный блеск.

Аденин и гуанин обладают слабыми кислотными и слабыми основными свойствами. Оба образуют соли с кислотами и основаниями; пикраты удобны для идентификации и гравиметрического анализа.

Структурные аналоги аденина и гуанина, действующие по принципу анти­метаболитов этих нуклеиновых оснований, известны как ве­щества, подавляющие рост опухолевый клеток. Из десятков соединений, оказав­шихся эффективными в эксперименте на животных, некоторые используются и в отечественной клиническом практике, например меркаптопурин и тиогуанин (2-амино-6-меркаптопурин). Из других лекарственных средств на базе пурина следует упомянуть иммунодепрессант азатиоприн и антигерпесный препарат ацикловир (известный и как зовиракс).

Нуклеозиды: строение, классификация, номенклатура; отношение к гидролизу.

Важнейшими гетероциклическими основаниями служат производные пи­римидина и пурина, которые в химии нуклеиновых кислот принято называть нуклеиновыми основаниями.

Нуклеиновые основания . Для нуклеиновых оснований приняты сокращенные обозначения, со­ставленные из первых трех букв их латинских названий.

К числу важнейших нуклеиновых оснований относятся гидрокси- и ами­нопроизводные пиримидина - урацил, тимин, цитозин и пурина -аденин и гуанин . Нуклеиновые кислоты различаются входящими в их состав гетероциклическими основаниями. Так, урацил входит только в РНК, а тимин - только в ДНК.

Аро­матичность гетероциклов в структуре нуклеиновых оснований лежит в основе их относительно высокой термодинамической стабильности. В замещенномпиримидиновом цикле в лактамных формах нуклеиновых основа­ний шестиэлектронное π-облако образуется за счет 2 р-электронов двойной связиC=Cи 4 электронов двух неподеленных пар атомов азота. В молекуле цитози­на ароматический секстет возникает при участии 4 электронов двух π-связей (C=CиC=N) и неподеленной пары электронов пиррольного азота. Делокализация π-электронного облака по всему гетероциклу осуществляется с участиемsp 2 -гибридизованного атома углерода карбонильной группы (одного - в цитозине, гуанине и двух - в урациле, тимине). В карбонильной группе вследствие сильной поляризацииπ-связиC=Оp-орбиталь атома углерода становится как бы вакантной и, следовательно, спо­собной принять участие в делокализации неподеленной пары электронов соседнего амидного атома азота. Ниже с помощью резонансных структур урацила показана де­локализацияp-электронов (на примере одного лактамного фрагмента):

Строение нуклеозидов . Нуклеиновые основания образуют сD-рибозой или 2-дезокси-D-рибозойN-гликозиды, которые в химии нуклеиновый кислот называютнуклеозидами и конкретно - рибонуклеозидами или дезоксирибонуклеозидами соответственно.

D-Рибоза и 2-дезокси-D-рибоза в составе природныгх нуклеозидов нахо­дятсяв фуранозной форме , т. е. в виде остатковβ-D-рибофуранозы или 2-дезокси-β-D-рибофуранозы. В формулах нуклеозидов атомы углерода в фуранозных циклах нумеруются цифрой со штрихом.N -Гликозидная связь осуществляется между аномерным атомом С-1" рибозы (или дезоксирибозы) и атомомN-1 пиримидинового илиN-9 пуринового основания.

(! ) Природные нуклеозиды всегда являютсяβ-аномерами .

Построение названия нуклеозидов иллюстрируется следующими приме­рами:

Однако наиболее употребительными являются названия, производимые от тривиального названия соответствующего гетероциклического основания с суффиксом -идин у пиримидиновытх (например, уридин) и -озин у пуриновых (гуанозин) нуклеозидов. Сокращенные названия нуклеозидов представляют со­бой однобуквенный код, где используется начальная буква латинского названия нуклеозида (с добавлением латинской буквыdв случае дезоксинуклеозидов):

Аденин + Рибоза → Аденозин (А)

Аденин + Дезоксирибоза → Дезоксиаденозин (dA)

Цитозин + Рибоза → Цитидин (С)

Цитозин + Дезоксирибоза → Дезоксицитидин (dC)

Исключением из этого правила является название «тимидин » (а не «дезокситимидин»), которое используется для дезоксирибозида тимина, входя­щего в состав ДНК. Если же тимин связан с рибозой, то соответствующий нуклеозид называют риботимидином.

Являясь N-гликозидами, нуклеозиды отно­сительно устойчивых к щелочам , нолегко гидролизуются при нагревании в присутствии кислот . Пиримидиновые нуклеозиды более устойчивы к гидро­лизу, чем пуриновые.

Имеющейся «небольшой» раз­ницы в строении или конфигурации одного атома углерода (например, С-2") в углеводном остатке оказывается достаточным, чтобы вещество играло роль ингибитора биосинтеза ДНК. Этот принцип используется при создании но­вых лекарственных средств методом молекулярной модификации природных моделей.

Нуклеотиды: строение, номенклатура, отношение к гидролизу.

Нуклеотиды образуются в результате частичного гидролиза нуклеиновых кислот, либо путем синтеза. Они содержатся в значительных количествах во всех клетках. Нуклеотиды являютсяфосфатами нуклеозидов .

В зависимости от природы углеводного остатка различают дезоксирибонуклеотиды ирибонуклеотиды . Фосфорная кислота обычно этерифицирует спиртовый гидроксил приС-5" или приС-З" в остатках дезоксирибозы (дезоксирибонуклеотиды) или рибозы (рибонуклеотиды). В молекуле нуклеотида для связывания трех структурных компонентов используютсясложноэфирная связь иN -гликозидная связь .

Принцип строения мононуклеотидов

Нуклеотиды можно рассматривать как фосфаты нуклеозидов (эфиры фосфорной кислоты) и каккислоты (в связи с наличием протонов в остат­ке фосфорной кислоты). За счет фосфатного остатка нуклеотидыпроявляют свойства двухоснов­ной кислоты и в физиологических условиях при рН ~7 находятся в полностью ионизированном состоянии.

Для нуклеотидов используют два вида названий. Один из них включает наименование нуклеозида с указанием положения в нем фосфатно­го остатка, например аденозин-3"-фосфат, уридин-5"-фосфат. Другой вид на­званий строится путем добавления сочетания -иловая кислота к названию ос­татка нуклеинового основания, например 3"-адениловая кислота, 5"-уридиловая кислота.

В химии нуклеотидов также принято использование сокращенных назва­ний . Свободные мононуклеотиды, т. е. не находящиеся в составе полинуклеотидной цепи, называют как монофосфаты с отражением этого признака в сокращенном коде буквой «М». Например, аденозин-5"-фосфат имеет сокра­щенное название АМР (в отечественной литературе - АМФ, аденозинмоно- фосфат) и т. п.

Для записи последовательности нуклеотидных остатков в составе полинуклеотидных цепей применяется другой вид сокращений с использованием однобуквенного кода для соответствующего нуклеозидного фрагмента. При этом 5"-фосфаты записываются с добавлением латинской буквы «р» перед од­нобуквенным символом нуклеозида, 3"-фосфаты - после однобуквенного символа нуклеозида. Например, аденозин-5"-фосфат - рА, аденозин-3"-фосфат - Ар и т. п..

Нуклеотиды способны гидролизоваться в присутствии сильных неорга­нических кислот (НС1, НВr, Н 2 SО 4) инекоторых органических кислот (СС1 3 СООН, НСООН, СН 3 СООН) поN-гликозидной связи, фосфорноэфир­ная связь проявляет при этом относительную устойчивость. В то же время под действием фермента 5"-нуклеотидазы гидролизуется сложноэфирная связь, аN- гликозидная связь сохраняется.

Нуклеотидные коферменты: АТФ–строение, отношение к гидролизу.

Нуклеотиды имеют большое значение не только как мономерные едини­цы полинуклеотидных цепей различных видов нуклеиновых кислот. В живых организмах нуклеотиды являются участниками важнейших биохимических процессов. Особенно они важны в роли коферментов , т. е. веществ, тесно свя­занных с ферментами и необходимых для проявления ими ферментативной активности. Во всех тканях организма в свободном состоянии содержатся моно-, ди- и трифосфаты нуклеозидов.

Особенно известны аденинсодержащие нуклеотиды :

Аденозин-5"-фосфат (АМР, или в русской литературе АМФ);

Аденозин-5"-дифосфат (ADP, или АДФ);

Аденозин-5"-трифосфат (АТР, или АТФ).

Нуклеотиды, фосфорилированные в разной степени, способны к взаимо­превращениям путем наращивания или отщепления фосфатных групп. Дифосфатная группа содержит одну, а трифосфатная - две ангидридные связи, обладающие большим запасом энергии и поэтому называемые макроэргическими . При расщеплении макроэргической связи Р-О выделяется -32 кДж/моль. С этим связана важнейшая роль АТФ как «поставщика» энергии во всех живых клетках.

Взаимопревращения фосфатов аденозина.

В приведенной выше схеме взаимопревращений формулы АМФ, АДФ и АТФ со­ответствуют неионизированному состоянию молекул этих соединений. С участием АТФ и АДФ в организме осуществляется важнейший биохи­мический процесс - перенос фосфатных групп.

Нуклеотидные коферменты: НАД + и НАДФ + – строение, алкилпиридиниевый ион и его взаимодействие с гидрид–ионом как химическая основа окислительного действия, НАД + .

Никотинамидадениндинуклеотиды . К этой группе соединений относят­сяникотинамидадениндинуклеотид (NAD, или НАД) и его фосфат (NADP, или НАДФ). Эти соединения выполняют важную ролькоферментов в реакциях биологического окисления органических субстратов путем их дегидрирования (с участием ферментов дегидрогеназ). Поскольку эти коферменты являются участниками окислительно-восстановительных реакций, то они могут существовать как в окисленной (НАД+, НАДФ+), так и в восстановленной (НАДН, НАДФН) формах.

Структурным фрагментом НАД + и НАДФ + являетсяникотинамидный ос­таток в видепиридиниевого иона . В составе НАДН и НАДФН этот фрагмент превращается в остаток замещенного 1,4-дигидропиридина.

В ходе биологического дегидрирования, являющегося особым случаем окисления, субстрат теряет два атома водорода, т. е. два протона и два элект­рона (2Н+, 2е) или протон и гидрид-ион (Н+ и Н). Кофермент НАД+ рассматривается как акцептор гидрид-иона . В результате восстановления за счет присоединения гидрид-иона пиридиниевое кольцо переходит в 1,4-дигидропиридиновый фрагмент. Данный процесс обратим.

В ходе окисления ароматический пиридиниевый цикл переходит в неарома­тический 1,4-дигидропиридиновый цикл. В связи с потерей ароматичности возраста­ет энергия НАДН по сравнению с НАД+. Увеличение энергетического содержания происходит за счет части энергии, выделяющейся в результате превращения спирта в альдегид. Таким образом, НАДН запасает энергию, которая затем расходуется в дру­гих биохимических процессах, требующих энергетических затрат.

Нуклеиновые кислоты: РНК и ДНК, первичная структура.

Нуклеиновые кислоты занимают исключительное место в процессах жиз­недеятельности живых организмов. Они осуществляют хранение и передачу генетической информации и являются инструментом, с помощью которого происходит управление биосинтезом белков.

Нуклеиновые кислоты представляют собой высокомолекулярные соеди­нения (биополимеры), построенные из мономерных единиц - нуклеотидов, в связи с чем нуклеиновые кислоты называют также полинуклеотидами.

Структура каждого нуклеотида включает остатки углевода, гетероцикли­ческого основания и фосфорной кислоты. Углеводными компонентами нук­леотидов являются пентозы:D-рибоза и 2-дезокси-D-рибоза.

По этому признаку нуклеиновые кислоты делятся на две группы:

рибонуклеиновые кислоты (РНК), содержащие рибозу;

дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), содержащие дезоксирибозу.

Матричные (мРНК);

Рибосомные (рРНК);

Транспортные (тРНК).

Первичная структура нуклеиновых кислот. ДНК и РНК имеют общие черты вструктуре макромолекул :

Каркас их полинуклеотидных цепей состоит из чередующихся пентозных и фосфатных остатков;

Каждая фосфатная группа образует две сложноэфирные связи: с атомом С-З" предыдущего нуклеотидного звена и с атомом С-5" - последующего нуклео­тидного звена;

Нуклеиновые основания образуют с пентозными остатками N-гликозидную связь.

Приведено строение произвольного участка цепи ДНК, вы­бранного в качестве модели с включением в нее четырех основных нуклеино­вых оснований - гуанина (G), цитозина (С), аденина (А), тимина (Т). Принцип построения полинуклеотидной цепи РНК такой же, как и у ДНК, но с двумя отличиями: пентозным остатком в РНК служитD-рибофураноза, а в наборе нуклеиновых оснований используется не тимин (как в ДНК), а урацил.

(!) Один конец полинуклеотидной цепи, на котором находится нуклеотид со свободной 5"-ОН-группой, называется5"-концом . Другой конец цепи, на котором находится нуклеотид со свободной З"-ОН-группой, называетсяЗ"-концом .

Нуклеотидные звенья записываются слева направо, начиная с 5"-концевого нуклеотида. Запись строения цепи РНК осуществляется по таким же прави­лам, при этом буква «d» опускается.

С целью установления нуклеотидного состава нуклеиновых кислот прово­дят их гидролиз с последующей идентификацией полученных продуктов. ДНК и РНК ведут себя по-разному в условиях щелочного и кислотного гид­ролиза. ДНК устойчивы к гидролизу в щелочной среде , в то время какРНК очень быстро гидролизуются до нуклеотидов, которые, в свою очередь, спо­собны отщеплять остаток фосфорной кислоты с образованием нуклеозидов.N -Гликозидные связи устойчивы в щелочной и нейтральной средах . Поэтому для их расщепленияиспользуется кислотный гидролиз . Оптимальные результаты дает ферментативный гидролиз с исполь­зованием нуклеаз, в том числе и фосфодиэстеразы змеиного яда, которые рас­щепляют сложноэфирные связи.

Наряду с нуклеотидным составом важнейшей характеристикой нуклеино­вых кислот являетсянуклеотидная последовательность , т. е. порядок чередова­ния нуклеотидных звеньев. Обе эти характеристики входят в понятие первич­ная структура нуклеиновых кислот.

Первичная структура нуклеиновых кислот определяется последовательно­стью нуклеотидных звеньев, связанных фосфодиэфирными связями в не­прерывную цепь полинуклеотида.

Общий подход к установлению последовательности нуклеотидных звень­ев заключается в использовании блочного метода. Сначала полинуклеотидную цепь направленно расщепляют с помощью ферментов и химических ре­агентов на более мелкие фрагменты (олигонуклеотиды), которые расшифро­вывают специфическими методами и по полученным данным воспроизводят последовательность строения всей полинуклеотидной цепи.

Знание первичной структуры нуклеиновых кислот необходимо для выяв­ления связи между их строением и биологической функцией, а также для по­нимания механизма их биологического действия.

Комплементарность оснований лежит в основе закономерностей, кото­рым подчиняется нуклеотидный состав ДНК. Эти закономерности сформу­лированыЭ. Чаргаффом :

Количество пуриновых оснований равно количеству пиримидиновых оснований;

Количество аденина равно количеству тимина, а количество гуанина равно количеству цитозина;

Количество оснований, содержащих аминогруппу в положениях 4 пири­мидинового и 6 пуринового ядер, равно количеству оснований, содержащих в этих же положениях оксогруппу. Это означает, что сумма аденина и цитозина равна сумме гуанина и тимина.

Для РНК эти правила либо не выполняются, либо выполняются с некото­рым приближением, поскольку в РНК содержится много минорных оснований.

Комплементарность цепей составляет химическую основу важнейшей функции ДНК - хранения и передачи наследственных признаков. Сохран­ность нуклеотидной последовательности является залогом безошибочной пе­редачи генетической информации. Изменение последовательности основа­ний в любой цепи ДНК приводит к устойчивым наследственным изменени­ям, а следовательно, и к изменениям в строении кодируемого белка. Такие изменения называют мутациями . Мутации могут происходить в результате за­мены какой-либо комплементарной пары оснований на другую. Причиной такой замены может служить сдвиг таутомерного равновесия.

Например, в случае гуанина сдвиг равновесия в сторону лактимной формы обусловлива­ет возможность образования водородных связей с необычным для гуанина ос­нованием - тимином и возникновение новой пары гуанин-тимин вместо традиционной пары гуанин-цитозин.

Замена «нормальных» пар оснований передается затем при «переписыва­нии» (транскрипции) генетического кода с ДНК на РНК и приводит в итоге к изменению аминокислотной последовательности в синтезируемом белке.

Алкалоиды: химическая классификация; основные свойства, образование солей. Представители: хинин, никотин, атропин.

Алкалоиды представляют собой большую группу природных азотсодержа­щих соединений преимущественно растительного происхождения. Природные алкалоиды служат моделями для создания новых лекарственных препаратов, часто более эффективных и в то же время более простых по структуре.

В настоящее время в зависимости от происхождения атома азота в структуре молекулы, среди алкалоидов выделяют:

Истинные алкалоиды – соединения, которые образуются из аминокислот и содержат атом азота в составе гетероцикла (гиосциамин, кофеин, платифиллин).

Протоалкалоиды – соединения, которые образуются из аминокислот и содержат алифатический атом азота в боковой цепи (эфедрин, капсаицин).

Псевдоалкалоиды – азотсодержащие соединения терпеновой и стероидной природы (соласодин).

В классификации алкалоидов существует два подхода.Химическая клас­сификация основана на строении углеродно-азотного скелета:

Производные пиридина и пиперидина (анабазин, никотин).

С конденсированными пирролидиновыми и пиперидиновыми кольцами (производные тропана) - атропин, кокаин, гиосциамин, скополамин.

Производные хинолина (хинин).

Производные изохинолина (морфин, кодеин, папаверин).

Производные индола (стрихнин, бруцин, резерпин).

Производные пурина (кофеин, теобромин, теофилин).

Производные имидазола (пилокарпин)

Стероидные алкалоиды (соласонин).

Ациклические алкалоиды и алкалоиды с экзоциклическим атомом азота (эфедрин, сферофизин, колхамин).

В основу другого вида классификации алкалоидов положен ботанический признак, согласно которому алкалоиды объединяют по растительным источ­никам.

Большинство алкалоидов обладает основными свойствами , с чем связано их название. В растениях алкалоиды содержатся в виде солей с органическими кис­лотами (лимонной, яблочной, винной, щавелевой).

Выделение из растительного сырья:

1-ый способ (экстракция в виде солей):

2-ой способ (экстракция в виде оснований):

Основные (щелочные) свойства алкалоидов выражены в различной степени. В природе чаще встречаются алкалоиды, которые относятся к третичным, реже - к вторичным либо к четвертичным аммонийным основаниям.

Благодаря основному характеру алкалоиды образуют соли с кислотами разной степени прочности. Соли алкалоидов легко разлагаются под действием едких щелочей и аммиака . При этом выделяются свободные основания.

Благодаря основному характеру, алкалоиды при взаимодействии с кислотами образуют соли . Это свойство используется при выделении и очистке алкалоидов, их количественном определении и получении препаратов.

Алкалоиды-соли хорошорастворимы в воде и этаноле (особенно в разбавленном) при нагревании,плохо или совсем не растворимы в органических растворителях (хлороформ, этиловый эфир и др.). В качествеисключения можно назвать скополамина гидробромид, гидрохлориды кокаина и некоторых опийных алкалоидов.

Алкалоиды-основания обычноне растворяются в воде , но легко растворяются в органических растворителях.Исключение составляют никотин, эфедрин, анабазин, кофеин, которые хорошо растворяются как в воде, так и в органических растворителях.

Представители.

Хинин - алкалоид, выделенный из коры хинного дерева (Cinchona oficinalis ) - представляет собой бесцветные кристаллы очень горького вкуса. Хинин и его производные обладают жаропонижающим и антималярийным действием

Никотин - основной алкалоид табака и махорки. Никотин весьма ядовит, смертельная доза для человека составляет 40 мг/кг, причем при­родный левовращающий никотин в 2-3 раза токсичнее синтетического пра­вовращающего.

Атропин - рацемическая форма гиосциамина, обладает холиноблокирующим действием (спазмолитическим и мидриатическим).

Алкалоиды: метилированные ксантины (кофеин, теофиллин, теобромин); кислотно-основные свойства; их качественные реакции.

Пуриновые алкалоиды следует рассматривать как N -метилированные ксантины – в основе ядро ксантина (2,6-дигидроксопурин). Наиболее известными представителями этой группы являютсякофеин (1,3,7-триметилксантин),теобромин (3,7-диметилксантин) итеофиллин (1,3-диметилксантин), которые содержатся в зернах кофе и чае, шелухе какао-бо­бов, в орехах кола. Кофе­ин, теобромин и теофиллин широко применяются в медицине. Кофеин ис­пользуется преимущественно как психостимулятор, теобромин и теофиллин - как сердечно-сосудистые средства.