guanina

guanina è un'importante base azotata ed è di fondamentale importanza per il metabolismo degli acidi nucleici nell'organismo. Può essere sintetizzato nel corpo dagli amminoacidi. Tuttavia, a causa dell'elevato dispendio energetico di questa reazione, viene spesso recuperata tramite il percorso di salvataggio.

Cos'è la guanina?

La guanina è una delle cinque basi azotate che svolgono un ruolo chiave nella struttura del DNA e dell'RNA. È anche un componente di base di altre molecole fisiologicamente importanti come la guanisina trifosfato (GTP).

La guanina è una base purinica, la cui struttura chimica di base è costituita da un anello aromatico eterociclico composto da sei atomi e da un anello a cinque membri attaccato. Nell'organismo di solito si presenta come un mononucleotide con ribosio o desossiribosio e un residuo di fosfato. Oltre all'ATP, il mononucleotide GTP è un accumulatore di energia nel contesto del metabolismo energetico. Nella doppia elica del DNA, la guanina è collegata alla citosina a base di azoto complementare tramite tre legami idrogeno.

Poiché la formazione di guanina libera è molto energivora, viene recuperata nel corpo dagli acidi nucleici mediante scissione (via di salvataggio) e riutilizzata sotto forma di mononucleotide per la sintesi degli acidi nucleici. È scomposto in acido urico nel corpo. La guanina è un solido dall'aspetto leggermente giallastro con un punto di fusione di 365 gradi. Si scioglie con la decomposizione. È insolubile in acqua, ma può essere sciolto in acidi e alcali.

Funzione, effetto e compiti

La guanina fa parte degli acidi nucleici e di vari nucleotidi e nucleosidi. Essendo un'importante base azotata, è una delle molecole centrali di tutti gli organismi.

Forma il codice genetico con le altre tre basi azotate adenina, citosina e timina. Come questi, è glicosidicamente legato allo zucchero desossiribosio nel DNA. Tre basi azotate successive codificano per un amminoacido ciascuna come cosiddetto codone. Diversi codoni codificano quindi una proteina come una catena di amminoacidi consecutivi. Il codice genetico è immagazzinato nel DNA. All'interno della doppia elica del DNA c'è una catena complementare con le rispettive basi azotate complementari. È legato alla catena codonogenica da legami idrogeno ed è responsabile della stabilità dell'informazione genetica.

All'interno dell'RNA, la guanina, insieme alle altre basi azotate, svolge un ruolo importante nella sintesi proteica. Anche i nucleosidi guanisina e deossiguanisina sono importanti prodotti intermedi nel metabolismo. Inoltre, i nucleotidi guanisina monofosfato (GMP), guanisina difosfato (GDP) e guanisina trifosfato (GTP) sono responsabili del metabolismo energetico oltre ad ATP e ADP. I nucleotidi del DNA si trovano anche come composti intermedi nel metabolismo.

Istruzione, occorrenza, proprietà e valori ottimali

La guanina è di fondamentale importanza nel metabolismo di tutti gli organismi. Poiché fa parte degli acidi nucleici, si presenta liberamente anche come prodotto intermedio del metabolismo. Nell'organismo umano può essere sintetizzato dagli amminoacidi. Tuttavia, la biosintesi è molto energivora.

Viene quindi recuperato dagli acidi nucleici sotto forma di nucleotide attraverso la via di salvataggio. Nel percorso di salvataggio, le basi puriniche libere come adenina, guanina e ipoxantina vengono tagliate dall'acido nucleico esistente e si formano nuovi mononucleotidi. Questo processo è molto più efficiente dal punto di vista energetico rispetto alla nuova sintesi della guanina e del suo mononucleotide. Il mononucleotide viene nuovamente utilizzato per la sintesi degli acidi nucleici. La via di salvataggio rappresenta quindi un processo di riciclaggio: quando la guanina viene scomposta, l'acido urico viene prodotto tramite il prodotto intermedio xantina.

La degradazione delle purine nel corpo è la principale fonte di acido urico. Negli uccelli, nei rettili e nei pipistrelli, la guanina è un importante prodotto di escrezione dell'azoto oltre all'acido urico. Poiché questo prodotto pastoso contiene poca acqua ed è anche difficile da utilizzare per la generazione di energia, viene escreto direttamente dagli uccelli e in particolare dai pipistrelli. Poiché la massa totale si riduce quando viene escreta, la capacità di questi animali di volare migliora. La guanina escreta forma ciò che è noto come guano, specialmente su terreni ricchi di calce dopo gli agenti atmosferici. Il guano è un fertilizzante molto prezioso ricco di fosforo e azoto.

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Malattie e disturbi

Se il metabolismo della guanina è disturbato, possono sorgere problemi di salute. Ad esempio, se l'enzima ipoxantina guanina fosforibosil transferasi (HGPRT) è difettoso, il percorso di salvataggio viene interrotto. Da questo si sviluppa la cosiddetta sindrome di Lesch-Nyhan.

In questa malattia, il recupero dei mononucleotidi di guaninsina dagli acidi nucleici è insufficiente. Piuttosto, c'è una maggiore degradazione della guanina. Grandi quantità di acido urico vengono prodotte nel corpo. Questo è il motivo per cui questa malattia è anche nota come sindrome da iperuricemia. Nei casi più gravi si verificano autoaggressione, deterioramento cognitivo e persino aggressività estranea. Spesso i pazienti si feriscono. I maschi sono per lo più colpiti perché la malattia autosomica recessiva è causata da una mutazione genetica sul cromosoma X.

Nelle ragazze, entrambi i cromosomi X dovrebbero essere interessati dalla mutazione, ma questo accade raramente. Se la sindrome di Lesch-Nyhan non viene curata, i bambini muoiono durante l'infanzia. La degradazione della guanina può essere inibita attraverso l'uso di farmaci e una dieta speciale. I sintomi possono così essere parzialmente alleviati. Sfortunatamente, la sindrome di Lesch-Nyhan non può essere trattata in modo causale. L'iperuricemia può anche verificarsi in connessione con altre malattie o altri difetti genetici. L'iperuricemia primaria è genetica per l'uno per cento e per il 99 per cento è causata dalla ridotta escrezione di acido urico attraverso i reni.

Esistono anche forme secondarie di iperuricemia. Ad esempio, malattie associate a un aumento del deterioramento cellulare come la leucemia o alcune malattie del sangue possono produrre più purine e quindi acido urico. Anche i farmaci o l'alcolismo possono portare a disturbi del metabolismo delle purine. Come risultato dell'aumento delle concentrazioni di acido urico, possono verificarsi attacchi di gotta a causa di precipitati di acido urico nelle articolazioni. Il trattamento prevede una dieta povera di purine e quindi anche povera di guanina.