Пуриновые основания - это... Определение понятия, содержание пуринов в продуктах, влияние на организм

Пуриновые основания – это вещества, которые образуются в организме человека в основном из низкомолекулярных предшественников - продуктов метаболизма углеводов и белков. Они играют важную роль в построении дезоксирибонуклеиновой и рибонуклеиновой кислот, несущих в себе генетическую информацию. Различные нарушения обмена пуринов приводят к тяжелым расстройствам здоровья.

Описание

Пуриновые основания – это производные пурина, органические природные соединения. Наиболее известными и распространенными из них являются аденин, гуанин, кофеин, теобромин, теофиллин. Последние три вещества являются очень слабыми основаниями. Кофеин можно считать практически нейтральным соединением. Пурины не образуют соли с минеральными кислотами.

Все пуриновые основания плохо растворяются в воде. При добавлении органических кислот (бензойной, салициловой), их солей и увеличении температуры растворимость кофеина повышается. На этом свойстве основано получение лекарственных препаратов с его содержанием (мочегонные средства, средства для лечения мигрени, инфекционных патологий и отравлений, сопровождающихся угнетением нервной системы). Теофиллин и теобромин способны формировать соли с металлами, что дает возможность их идентифицировать.

Образование веществ

Синтез пуриновых оснований производится во всех клетках организма человека, но главным образом – в печени. На их формирование затрачивается 6 молекул АТФ.

Внешний обмен этих веществ проходит в несколько этапов:

1. Нуклеопротеины поступают в организм вместе с пищей.

2. Под воздействием ферментов класса гидролаз происходит их расщепление и освобождение нуклеиновых кислот в кишечнике.

3. Панкреатический сок гидролизует нуклеиновые кислоты до полинуклеотидов.

4. В кишечнике происходит их дальнейшее расщепление до мононуклеотидов.

5. Под воздействием ферментов последние превращаются в нуклеозиды, содержащие азотистые основания, связанные с сахаром.

6. Нуклеозиды или всасываются в просвете кишечника, или разлагаются до пуриновых и пиримидиновых оснований.

Пуриновые основания – это вещества, регулирование образования которых производится по способу обратной отрицательной связи. Другими словами, конечный продукт реакции подавляет начальные стадии процесса (с помощью аденозинмонофосфата и гуанозинмонофосфата). Ключевые реакции их синтеза в настоящее время используются для разработки новых противоопухолевых средств.

Аденин и гуанин

Аденин и гуанин – это пуриновые основания, его аминопроизводные. Они входят в состав нуклеотидов, являющихся мономерными звеньями нуклеиновых кислот. Важнейшими функциями пуриновых оснований в ДНК являются:

• хранение и передача генетической информации;

• участие в процессе деления клеток;

• биосинтез белков;

• построение клеток.

Аденин и гуанин в лабораторных условиях получают путем гидролиза нуклеиновых кислот. Гуанин выделяют также из рыбьей чешуи и используют в косметических средствах в качестве перламутрового пигмента.

Другие функции в организме

Кроме нуклеиновых кислот, аденин и гуанин являются составляющими таких важных органических соединений, как:

• Аденозин, участвующий в биохимических процессах (передача энергии и нервных импульсов, противовоспалительное действие). Ученые полагают, что это вещество играет определенную роль в регулировании сна.

• Аденозинфосфаты, которые необходимы для синтеза АТФ. Последняя является важным источником энергии во всех биохимических процессах у животных.

• Аденозинфосфорные кислоты (моно-, ди- и трифосфорные), участвующие в биосинтезе белков, управлении гормонами, липидном обмене, образовании стероидов, регулировании проницаемости клеточных мембран.

• Адениновые нуклеотиды, отвечающие за снижение кровяного давления, сократительную способность матки и сердечной мышцы.

Пуриновые основания – это биологически активные вещества, которые оказывают следующее действие на организм:

• мочегонное;

• стимулирование ЦНС, особенно ярко выраженное у кофеина;

• учащение пульса;

• увеличение просвета кровеносных сосудов (главным образом тех, которые находятся в мышцах, головном мозге, сердце и почках);

• уменьшение тромбообразования.

Теобромин используется также для лечения бронхолегочных патологий. Как и кофеин, он вызывает возбуждение сердечной мышцы и увеличивает количество выделяемой мочи. Его включают в состав зубных паст для восстановления минерализации эмали и повышения ее твердости, устойчивости к кариесу. Теобромин получают из зерен какао, растертых, обезжиренных и прокипяченных с раствором серной кислоты. После этого его обрабатывают оксидом свинца, промывают и осаждают с помощью аммиака.

Распад

Конечными веществами метаболизма пуриновых нуклеиновых оснований в теле человека, приматов, птиц и многих млекопитающих служат гипоксантин и мочевая кислота, которая выделяется в основном вместе с мочой, и лишь небольшое ее количество высвобождается из организма вместе с калом (до 20%). Те соединения, которые не окислились в просвете кишечника, а всосались, в дальнейшем также разлагаются до мочевой кислоты.

Как считают ученые, нуклеиновые кислоты, поступающие в организм вместе с пищей, не являются источниками этих веществ, хотя содержание их в продуктах питания достигает значительного количества.

Распад пуриновых оснований у животных может происходить до аммиака и мочевины. У некоторых млекопитающих имеется также фермент, как уратоксидаза. Она преобразует мочевую кислоту в аллантоин, который лучше растворяется в воде. При нарушении обмена веществ у человека кристаллы кислоты откладываются в мышцах, пальцах и хрящах, приводя к развитию подагры.

Разложение этих соединений в основном протекает в печени, тонком кишечнике и почках. Удаление мочевой кислоты через кишечник происходит вместе с желчью, где под воздействием микрофлоры это соединение распадается на углекислый газ и воду. Общее количество кислоты, выводимое у здорового человека в сутки, составляет около 0,6 г.

Повторное использование

Реутилизация пуриновых оснований – это явление, заключающееся в их повторном применении. Данный процесс наблюдается в тканях, которые быстро растут (у эмбрионов, во время регенерации повреждений, в опухолях). В этих случаях идет активный синтез нуклеиновых кислот, и потеря их предшественников (пуриновых оснований) становится недопустимой.

Синтез нуклеотидов происходит по более короткому пути, с помощью фермента гипоксантиин-гуанин-фосфорибозилтрансферазы. При наличии генетической недостаточности данного вещества у детей возникает целый комплекс патологических симптомов, которые называют синдромом Леша-Нихана. Внешне эта редкая и практически неизлечимая болезнь проявляется в виде умственной отсталости, ухудшения координации движений и крайней агрессивности, направленной и против самого себя.

Нарушение обменных процессов

Нарушение метаболизма пуриновых оснований нуклеотидных кислот приводит также к следующим патологиям:

• Иммунодефицит, причиной которого является отсутствие фермента нуклеозид-фосфорилазы.

• Болезнь Гирке - генетически обусловленное гликогеновое заболевание.

• Ксантинурия - наследственная недостаточность фермента ксантиноксидазы.

• Образование камней в мочевыводящей системе.

Подагра и мочекаменная болезнь

При подагре синтез мочевой кислоты намного превышает ее количество, выводимое из организма. Так как растворимость солей этого вещества невелика, то они накапливаются в крови, мягких тканях, суставах. Это приводит к появлению узлов и развитию воспаления (подагрический артрит). Один из симптомов данного заболевания – сильные боли по ночам в больших пальцах ног.

У мужчин эта патология встречается в 20 раз чаще, чем у женщин. Лечение подагры заключается в строгой диете с исключением продуктов, богатых пуриновыми основаниями. В качестве медикаментозных препаратов применяют аллопуринол, который подавляет активность превращения пуринового основания ксантина в мочевую кислоту, а также средства для усиления ее выведения ("Антуран", "Цинхофен" и другие).

Нарушение обмена пуриновых оснований – одна из причин мочекаменной болезни. Она выявляется у половины людей, больных подагрой. Повышенное содержание уратов в моче приводит к их отложению в мочевыводящих путях. В качестве лечения также рекомендуется соблюдать диету, состоящую преимущественно из растительной пищи. Это способствует защелачиванию мочи и растворению уратов.

Питание

Природными и искусственными источниками пуриновых оснований нуклеиновых кислот служат:

• кофеин – листья зеленого чая, кофейное дерево, какао, гуарана (вьющаяся лиана рода Пауллиния), прохладительные напитки (кола и другие);

• теобромин – бобовая шелуха;

• теофиллин – зеленый чай, зерна кофе.

Также эти соединения содержатся в шоколаде, мясе, печени и красном вине.