Purin

Purin
Strukturformel
Struktur von Purin
Allgemeines
Name Purin
Andere Namen
  • 7H-Imidazo(4,5-d)pyrimidin
  • 3,5,7-Triazaindol
  • Kurzzeichen R (Purin)
Summenformel C5H4N4
CAS-Nummer 120-73-0
PubChem 1044
Kurzbeschreibung

Farblose Nadeln [1]

Eigenschaften
Molare Masse 120,11 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Schmelzpunkt

217 °C[1]

Löslichkeit
Sicherheitshinweise
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [2]
keine Gefahrensymbole
R- und S-Sätze R: keine R-Sätze
S: 22-24/25
LD50

800 mg·kg−1 (Ratte i.p.)[3]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Purin (R) ist eine heterobicyclische aromatische organische Verbindung mit vier Stickstoffatomen. Purine sind neben Pyrimidinen wichtige Bausteine der Nukleinsäuren. Sie sind nicht essentiell, sondern werden vom menschlichen Körper selbst gebildet. Tierische Lebensmittel enthalten viele Purine, da diese in Haut und Innereien in hoher Konzentration enthalten sind. Beim Menschen werden sie zu Harnsäure abgebaut und über die Nieren ausgeschieden; bei verschiedenen anderen Tierarten erfolgt ein weitergehender Abbau (beispielsweise zu Allantoin bei Rindern). Daher leitet sich auch der Name von lat. purus = rein und acidum uricum = Harnsäure ab, da es das „reine“ Grundgerüst der Harnsäure ist, die 1898 von Emil Fischer erstmals synthetisiert wurde.

Inhaltsverzeichnis

Struktur

Das Molekül kann als kondensiertes Ringsystem, zusammengesetzt aus den beiden Heterocyclen Pyrimidin (rot) und Imidazol (grün), aufgefasst werden. Deshalb lautet sein systematischer Name 7H-Imidazol[4,5-d]pyrimidin.

Purin-Grundgerüst (9H-Isomer)

Das 7H-Purin steht mit seinem Isomer, dem 9H-Purin, in einem tautomeren Gleichgewicht.

Tautomerie des Purins

Abgeleitete Moleküle

Purine

Übersicht

Werden die Wasserstoffatome in den Positionen 2, 6 und 8 durch andere Reste ersetzt, ergeben sich verschiedene substituierte Purine:

Purinderivate
Name Grundstruktur R6 R2 R8
Purin Strukturformel von Purin –H –H –H
Adenin –NH2 –H –H
Guanin –OH –NH2 –H
Harnsäure –OH –OH –OH
Hypoxanthin –OH –H –H
6-Purinthiol –SH –H –H
6-Thioguanin –SH –NH2 –H
Xanthin –OH –OH –H

Tautomerie

Tautomerie der Purine

Auf Grund der Molekül-Abschnitte mit dem Grundmuster N=C–X–H (mit X = O, S oder NH) besteht die Möglichkeit der Tautomerie. (Siehe dort Lactam-Lactim-, Thiolactam-Thiolactim- und Ketimin-Enamin-Tautomerie):

Purin-Alkaloide

Vom Grundgerüst des Xanthins leiten sich auch einige Alkaloide, die Purinalkaloide, ab:

Purinalkaloide
Name Grundstruktur R1 R2 R3
Koffein Strukturformel der Purinalkaloide –CH3 –CH3 –CH3
Theobromin –H –CH3 –CH3
Theophyllin –CH3 –CH3 –H

Rezeptoren

Purine binden an spezifische Rezeptoren in der Zellmembran, sog. purinerge Rezeptoren. Es gibt ionotrope und metabotrope purinerge Rezeptoren. Der physiologische Agonist dieser Rezeptoren ist ATP.

Biologische Bedeutung

trans-Zeatin

Biosynthese

De-novo-Biosynthese

Flussdiagramm der De-novo-Biosynthese der Purine

Die Purine werden im Organismus nicht als freie Moleküle synthetisiert, sondern stets als Nukleotide. Ausgangsmolekül ist das α-D-Ribose-5-phosphat, ein Zwischenprodukt des Pentosephosphatzyklus. Darauf wird das Grundgerüst des Purins schrittweise aufgebaut, wobei verschiedene Moleküle die einzelnen Bestandteile liefern:

Edukte der De-novo-Biosynthese von Purin

Das Endprodukt dieser Synthesekette ist das Inosinmonophosphat (IMP), das Nukleotid des Hypoxanthins, welches in weiteren Schritten zu den Nukleotiden des Xanthinosins, Adenosins oder Guanosins umgebaut wird.

Wiederverwertung der Basen (Salvage-Pathway)

Hauptartikel: Salvage-Pathway

Beim Abbau der RNA entstehen neben den Mononukleotiden auch freie Basen und Nukleoside. Die Mononukleotide können dadurch wieder zurückgewonnen werden, dass die Purinbasen mit phosphorylierter Ribose und die Nucleoside durch Kinasen ihre Phosphatgruppe wieder erhalten.

Im Verbund mit Ribose/Desoxy-Ribose: Reduktion der Ribonukleotide

Um als Bausteine der DNA dienen zu können, muss die Ribose (Zucker) der Nukleotide am C-2-Atom reduziert werden, die Hydroxy-Gruppe wird durch ein Wasserstoffatom ersetzt (nun heißt die Ribose Desoxy-Ribose) und es entstehen die Desoxy-Ribonukleotide. Bei RNA hingegen wird Ribose und nicht Desoxyribose als Zucker verwendet. RNA kommt gewöhnlich nicht als doppelsträngiges Molekül (wie DNA) vor.

Abbau der Basen

Von den Nucleosiden und Nucleotiden werden als erstes die Basen abgespalten. Diese werden zu Harnsäure oxidiert. Diese ist bei Landreptilien, Vögeln, vielen Insekten und Primaten das Endprodukt, das über den Harn ausgeschieden wird. Andere Tiere bilden aus der Harnsäure Allantoin, Harnstoff oder Ammoniak.

Medizinische Bedeutung

Krankheiten

Je nach Ort der Störung im Purin-Stoffwechsel ergeben sich verschiedene Krankheitsbilder:

  • Das Lesch-Nyhan-Syndrom ist auf einen Mangel eines Enzyms (Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase, HGPRT) innerhalb der Wiederverwertung der Basen (Salvage-Pathway) zurückzuführen. In dessen Folge häufen sich die Substrate 5-P-Ribosyl-PP sowie die Purine Hypoxanthin u. Guanin an, wobei letztere damit auch zu einer Anhäufung von Harnsäure führen. Diese verursacht Gicht, geistige Behinderung und Verhaltensauffälligkeiten.
  • Die Gicht ist eine Folge von Hyperurikämie, eine erhöhte Konzentration von Harnsäure im Blut (mehr als 0,4 mmol/l). Unterhalb dieser Konzentration stehen im Blut genügend Eiweiße zur Verfügung, um die in Wasser schwerlösliche Harnsäure zu transportieren und ihre Ausfällung zu verhindern. Ist der Harnsäure-Wert zu hoch, reicht dieses Schutz-System nicht mehr aus und es kommt zu Ablagerungen in Gelenken, Sehnenscheiden und Nierenmark.
  • SCID (schwerer kombinierter Immundefekt) ist auf eine 50-fache Erhöhung der dATP-Konzentration zurückzuführen. Dadurch ist die empfindliche Balance in der Konzentration der DNA-Bausteine gestört und es kommt zu Störungen der DNA-Synthese, die vor allem die Zellen des Immunsystems (T- und B-Zellen) betrifft.
  • Adenylosuccinase-Mangel, eine seltene Erbkrankheit, die zu geistiger Behinderung führen kann und oft schon im Kindesalter tödlich verläuft. Betroffenes Enzym ist die Adenylosuccinatlyase.

Arzneistoffe

Purin-Derivate und Purin-Analoga spielen als Antimetaboliten eine Rolle: Azathioprin unterdrückt das Immunsystem, 8-Azaguanin, 6-Purinthiol und 6-Thioguanin werden gegen bestimmte Krebsformen eingesetzt, Allopurinol gegen Gicht. N-Hydroxy-Purin und Purin-N-Oxide wirken carcinogen (krebserregend).

Einzelnachweise

  1. a b c d Thieme Chemistry (Hrsg.): Römpp Online. Version 3.1. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2007.
  2. Datenblatt Purin bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 27. Dezember 2007.
  3. Purin bei ChemIDplus.

Siehe auch

Weblinks

Wikibooks Wikibooks: Purin-Stoffwechsel – Lern- und Lehrmaterialien

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  • Purin — Le purin d orties est un excellent engrais biologique. Le purin est un déchet liquide produit par les élevages d animaux domestiques. Il est constitué principalement d urines complétées éventuellement de la phase liquide s écoulant d un tas de… …   Wikipédia en Français

  • purin — nm., urine animale : dyura nf. (Bellevaux, Saxel.002) ; rnon nm. (Alex, Sallenôves, St Sylvestre, Seynod.103, Thônes.004, Villards Thônes.028) ; vrin nm. (Albanais.001), R. => Venin ; sâva (Thorens Glières), swâva nf. (Leschaux), R. Sève ;… …   Dictionnaire Français-Savoyard

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