Ксантинът се образува като междинен продукт при разграждането на пуриновите нуклеотиди до пикочна киселина. По този начин той представлява централна молекула в контекста на метаболизма на нуклеиновите киселини. Когато разграждането на ксантина е нарушено, възниква така наречената ксантинурия.
Какво е ксантин?
Ксантинът представлява междинен продукт в разграждането на пурина в организма. Най-важните изходни съединения са пурините бази аденин и гуанин, които произхождат от метаболизма на нуклеиновите киселини. Също така е олово вещество от групата на ксантините. Ксантинът се състои от хетеро пръстен с шест атома, към който е прикрепен друг хетеро пръстен с пет атома. Основният скелет на ксантините съдържа a азот атом в позиции 1, 3, 7 и 9, съответно. Позиции 4 и 5 съдържат всяка въглероден атоми, които принадлежат и на двата пръстена. Останалите 9 позиции се състоят от въглероден атоми, към които са прикрепени различни атоми или групи атоми, в зависимост от съединението. В случай на ксантин, позиции 2 и 6 са хидроксилирани във всеки случай. Въпреки това, когато ароматната структура е разрушена, водород йонът на хидроксилната група мигрира към пръстена азот. В процеса се образуват двойни връзки C = O и NH единични връзки. Ксантин се появява като безцветно и кристално твърдо вещество с точка на топене от 360 градуса. Той е само слабо разтворим в студ вода и умерено разтворим в гореща вода. Освен това се разтваря в алкохол. Ксантините включват и активните съставки кофеин, теобромин, или теофилин, Между другото.
Функция, ефект и задачи
Както бе споменато по-рано, ксантинът е междинен продукт в разграждането на пурините в тялото. Обратната реакция на ксантин към пурин бази не е възможно. След като се формира, той се екскретира от тялото в преобразуване в пикочна киселина. Чрез този процес голяма част от азот в тялото се изхвърля. Пурин бази, като компоненти на нуклеинова киселина, се синтезират от аминокиселини. По време на синтеза не се образуват свободни пуринови основи, а само техните нуклеотиди. Рибоза фосфат служи като изходна молекула, към която се синтезира основната структура на пуриновата основа чрез свързване на атоми и атомни групи. Тези атомни групи произхождат от метаболизма на аминокиселините. Тъй като този процес е много енергоемък, пуриновите основи се възстановяват нуклеинова киселина чрез т. нар. спасителен път и се включи отново в нуклеиновите киселини като мононуклеотиди. Новият синтез на пуринови основи и тяхното разграждане баланс един на друг. Колкото по-добре функционира пътят за спасяване, т.е. рециклирането на пуриновите основи, толкова по-малко ксантин и по този начин пикочна киселина тялото произвежда. Когато този процес е нарушен, скоростта на метаболизма за образуване на ксантин се увеличава. Образуването на ксантин се катализира от ензима ксантиноксидаза. С помощта на ксантиноксидаза се образуват междинните продукти на разграждането на пурина, хипоксантин и ксантин. В допълнение към важната си функция като междинен продукт при разграждането на пурините, той има и стимулиращ ефект поради своята химическа структура в организма.
Образуване, поява, свойства и оптимални стойности
Ксантин се намира в кръв, мускули и черен дроб. Образува се по време на хидроксилиране на пуринови основи в позиции 2 и 6. Той също така представлява олово вещество от различни алкалоиди , като кофеин, теобромин или теофилин. Тези вещества се намират в кафе боб, какао, чаени листа, мате, гуарана или кола ядки и са известни със своя стимулиращ ефект. Същото важи и за ксантина. По този начин се казва, че ксантинът има стимулиращ ефект. Във виното се образува в малка степен по време на разлагането на дрождите. В допълнение към другите производни на ксантин, ксантинът се среща и в кафе боб, чай, мате и дори картофи. Особеният стимулиращ ефект на мате чай се казва, че се дължи на влиянието на ксантин. Подобно на другите пуринови бази, той образува нуклеозиди и нуклеотиди. По този начин нуклеозидният ксантозин се състои от захар рибофураноза и ксантин. Добре известен нуклеотид е ксантозин монофосфат (XMP), който се образува от ксантин, рибоза намлява фосфат. XMP образува в организма гуанисимонофосфат (GMP) като основен градивен елемент на РНК. Подобно на GMP, XMP също се използва като a подобрител на вкуса. Ксантин може да образува двойки основи с други пуринови бази чрез водород облигации. С помощта на 2,4-диаминопиримидин и ксантин се изследват необичайни сдвоявания на основи, за да се разберат по-добре процесите в ДНК.
Болести и разстройства
Едно разстройство, свързано с ксантин, е известно като ксантинурия. Ксантинурията е генетично предизвикано метаболитно разстройство в метаболизма на пурините. Поради мутация ензимът ксантиноксидаза (XO) не е функционален или е само частично функционален. Ксантиноксидазата е отговорна за катализирането на разграждането на хипоксантин и ксантин до пикочна киселина. Когато разграждането спре да функционира, ксантин се натрупва в кръв. Хипоксантинът може да се рециклира по спасителния път и да се върне към пуриновия метаболизъм. Това обаче вече не е възможно за ксантин. Тъй като е така вода-разтворим, може да се отдели с урината. Нивата на пикочната киселина са ниски. В редки случаи това може олово до отлагания на ксантин в мускулите или други органи. В екстремни случаи ксантиновите камъни в бъбреците водят до остри бъбрек неуспех. Ксантинурия тип II е свързана с аутизъм, забавено умствено развитие, бъбречни кисти, нефрокалциноза и намалена костната плътност, наред с други симптоми. Препоръчва се притежава включва пиене на много течности и ядене на ниско съдържание на пурин диета. Ксантинурия може да се развие и в резултат на медикаментозно лечение за подагра с алопуринол. Алопуринол инхибира ензима ксантиноксидаза за понижаване на нивата на пикочна киселина. Вместо повишено образуване на пикочна киселина, сега се увеличава ксантинът концентрация. За да се предотврати бъбрек образуване на камъни, приемът на течности трябва да се увеличи.
