Xanthine

Xanthine phát sinh như một sản phẩm trung gian trong quá trình phân hủy nucleotide purine thành axit uric. Do đó, nó đại diện cho một phân tử trung tâm trong bối cảnh chuyển hóa axit nucleic. Nếu sự phân hủy xanthine xảy ra, cái được gọi là xanthine niệu xảy ra.

Xanthine là gì?

Xanthine là một sản phẩm trung gian trong quá trình phân hủy purine trong cơ thể sinh vật. Các hợp chất khởi đầu quan trọng nhất là các gốc purine adenine và guanine, bắt nguồn từ quá trình chuyển hóa axit nucleic. Nó cũng là chất dẫn đầu trong nhóm xanthine.

Xanthine bao gồm một dị vòng có sáu nguyên tử, mà một dị vòng khác có năm nguyên tử được nối với nhau. Cấu trúc cơ bản của xanthines chứa một nguyên tử nitơ ở các vị trí 1, 3, 7 và 9. Vị trí 4 và 5 đều chứa các nguyên tử cacbon thuộc cả hai vòng. Phần còn lại trong tổng số 9 vị trí bao gồm các nguyên tử cacbon mà các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác nhau được liên kết tùy thuộc vào hợp chất. Trong trường hợp xanthine, vị trí 2 và 6 được hydroxyl hóa.

Tuy nhiên, với sự phá vỡ cấu trúc hương thơm, ion hydro của nhóm hydroxyl di chuyển đến nitơ vòng. Trong quá trình này, liên kết đôi C = O và liên kết đơn NH được hình thành. Xanthine là một chất rắn không màu và kết tinh với nhiệt độ nóng chảy 360 độ. Nó chỉ hòa tan ít trong nước lạnh và hòa tan vừa phải trong nước nóng. Nó cũng hòa tan trong rượu. Xanthines cũng bao gồm các thành phần hoạt tính caffein, theobromine và theophylline.

Chức năng, tác dụng và nhiệm vụ

Như đã đề cập trước đó, xanthine là một sản phẩm trung gian trong quá trình phân hủy purin trong cơ thể. Phản ứng ngược từ xanthine thành các gốc purine là không thể. Khi đã phát sinh, nó sẽ được cơ thể đào thải ra ngoài, chuyển hóa thành axit uric.

Quá trình này loại bỏ một phần lớn nitơ trong cơ thể. Các gốc purin là thành phần của axit nucleic được tổng hợp từ axit amin. Không có bazơ purine tự do nào được tạo ra trong quá trình tổng hợp, chỉ có nucleotide của chúng. Ribose photphat đóng vai trò là phân tử khởi đầu, trên đó cấu trúc cơ bản của gốc purin được tổng hợp bằng cách thêm các nguyên tử và nhóm nguyên tử. Các nhóm nguyên tử này đến từ quá trình chuyển hóa axit amin. Vì quá trình này tiêu tốn rất nhiều năng lượng, các gốc purin được thu hồi từ các axit nucleic thông qua con đường được gọi là con đường cứu trợ và tái kết hợp vào axit nucleic dưới dạng mononucleotide.

Sự tổng hợp mới của các cơ sở purine và sự phân hủy của chúng được cân bằng. Con đường cứu vãn càng tốt, tức là tái chế các gốc purin, hoạt động, thì càng ít xanthine và do đó cũng tạo ra axit uric trong cơ thể. Khi quá trình này bị rối loạn, tỷ lệ trao đổi chất để tạo thành xanthine tăng lên. Sự hình thành xanthine được xúc tác bởi enzyme xanthine oxidase. Với sự trợ giúp của xanthine oxidase, các sản phẩm trung gian của quá trình phân hủy purine, hypoxanthine và xanthine, được hình thành. Ngoài chức năng quan trọng là sản phẩm trung gian phân hủy nhân purin, cấu trúc hóa học trong cơ thể còn có tác dụng kích thích.

Giáo dục, sự xuất hiện, thuộc tính và giá trị tối ưu

Xanthine được tìm thấy trong máu, cơ và gan. Nó được tạo ra trong quá trình hydroxyl hóa các gốc purin ở vị trí 2 và 6. Nó cũng là chất dẫn đầu của các ancaloit khác nhau như caffeine, theobromine hoặc theophylline. Những chất này được tìm thấy trong hạt cà phê, ca cao, lá trà, mate, hạt guarana hoặc cola và được biết đến với tác dụng kích thích.

Đối với xanthine cũng vậy. Xanthine có tác dụng kích thích. Trong rượu vang, nó được hình thành ở một mức độ nhỏ khi men phân hủy. Ngoài các dẫn xuất xanthine khác, xanthine cũng được tìm thấy trong hạt cà phê, trà, bạn đời và thậm chí trong khoai tây. Tác dụng kích thích đặc biệt của trà bạn đời được cho là do ảnh hưởng của xanthine. Giống như các cơ sở purine khác, nó tạo thành nucleoside và nucleotide. Xanthosine nucleoside bao gồm đường ribofuranose và xanthine.

Một nucleotide nổi tiếng là xanthosine monophosphate (XMP), được hình thành từ xanthine, ribose và phosphate. Guanisimonophosphate (GMP) được hình thành từ XMP trong cơ thể như một khối xây dựng cơ bản của RNA. Giống như GMP, XMP cũng được sử dụng như một chất điều vị. Xanthine có thể tạo cặp bazơ với các bazơ purin khác thông qua liên kết hydro. Với sự trợ giúp của 2,4-diaminopyrimidine và xanthine, các cặp base bất thường được nghiên cứu để hiểu rõ hơn về các quá trình trong DNA.

Bệnh & Rối loạn

Một căn bệnh liên quan đến xanthine được gọi là xanthinuria. Xanthinuria là một rối loạn chuyển hóa di truyền trong quá trình chuyển hóa purin. Do đột biến, enzym xanthine oxidase (XO) không hoặc chỉ có một phần chức năng.

Xanthine oxidase có nhiệm vụ xúc tác sự phân hủy hypoxanthine và xanthine thành acid uric. Khi sự phân hủy ngừng hoạt động, xanthine sẽ tích tụ trong máu. Hypoxanthine có thể được tái chế thông qua con đường cứu cánh và quay trở lại quá trình chuyển hóa purine. Tuy nhiên, điều này không còn khả thi đối với xanthine. Vì nó hòa tan trong nước nên nó có thể được bài tiết qua nước tiểu. Nồng độ axit uric thấp. Trong một số trường hợp hiếm hoi, điều này có thể dẫn đến lắng đọng xanthine trong cơ hoặc các cơ quan khác. Trong trường hợp nghiêm trọng, sỏi xanthine trong thận dẫn đến suy thận cấp tính.

Xanthin niệu loại II có liên quan đến chứng tự kỷ, chậm phát triển trí tuệ, nang thận, thận hư, và giảm mật độ xương, trong số những thứ khác. Uống nhiều và chế độ ăn ít purin được khuyến khích là liệu pháp. Xanthin niệu cũng có thể phát triển từ việc điều trị bệnh gút bằng thuốc allopurinol. Allopurinol hoạt động bằng cách ngăn chặn enzym xanthine oxidase để giảm nồng độ axit uric. Thay vì tăng sản xuất axit uric, nồng độ xanthine tăng lên. Để ngăn ngừa sự hình thành sỏi thận, phải tăng lượng nước uống vào.