分子結構
鳥嘌呤是嘌呤類有機化合物,是由一個嘧啶環和一個咪唑環稠和而成的,是嘌呤的一種,由碳和氮
原子組成具有特徵性雙環結構,並與
胞嘧啶(cytosine)以三個
氫鍵相連。在生物體內起著重要的作用,鳥嘌呤不僅自身可以有多種異構體,還具有4種DNA鹼基中最小的絕熱電離勢,以游離或
結合態存在於
海鳥糞中,是五種不同核鹼中的其中之一,並同時存在於脫氧核醣核酸及
核醣核酸中。
鹼基的修飾和擴展,會引起癌變或其他病變;氧化鹼基的積累容易導致衰老且鳥嘌呤是最容易被氧化的鹼基,所以DNA的氧化通常發生在鳥嘌呤鹼基上,鳥嘌呤(G)的C8位是最易受氧化的位置,容易形成開環的Fapy-G(鳥嘌呤)和8-oxo-G(鳥嘌呤)等。G其中一種損傷是開環後形成的Fapy-G,普遍認為它能阻止DNA合成,並且具有細胞毒性,在原核細胞和真核細胞中可以被修復。
生理生化
鳥嘌呤核苷酸的鹽酸鹽單水合物100℃失水,200℃失
氯化氫成鳥嘌呤。為核酸中嘌呤型鹼基之一。存在於DNA和RNA中,可從鳥糞或魚鱗水解製得,也可以用2,6,8-三氯嘌呤與NaOH水溶液、NH3、HI反應而合成製得。在生物體內,一般是先合成
次黃嘌呤核苷酸,經氧化生成黃嘌呤苷酸,再經氨基化生成鳥嘌呤核苷酸,而由鳥嘌呤及其核苷合成鳥嘌呤核苷酸只是核苷酸代謝的一種
補救合成途徑。通過
鳥苷酸環化酶催化產生3',5'-
環鳥苷酸(3',5'-cyclic guanylic acid,cGMP)。在生物體內,它的含量極少,但具有重要的生理功能,與cAMP對代謝調控有拮抗效應。cGMP也像cAMP一樣在細胞中作為胞內信使起信號傳遞的作用。鳥嘌呤在DNA雙螺旋結構中與
胞嘧啶配對。
製備
主要原料:2,4,5—三氨基—6—羥基嘧啶硫酸鹽、氨水、88%甲酸
儀器:帶有攪拌器、球形冷凝管的回流反應裝置
實驗步驟:
1、N5—甲醯基—2,4,5—三氨基—6—羥基嘧啶的合成
在四口燒瓶中按比例投入4.8g(0.01mol)88%甲酸,加入40ml水,用氨水調PH=8,投入10g(0.024mol)2,4,5—三氨基—6—羥基嘧啶硫酸鹽,加熱到85~95℃,保溫4小時,冷卻、抽濾、水洗、乾燥、稱重。
2、粗品鳥嘌呤的製備
在四口燒瓶中按比例投入製得的N5—甲醯基—2,4,5—三氨基—6—羥基嘧啶、88%甲酸,加熱到110℃,回流反應10小時,然後,常壓蒸除甲酸至黏稠,冷卻至50℃,加水200ml,抽乾、水洗、抽乾、烘乾,得粗品鳥嘌呤。
優點: 操作簡便,設備要求低,產品產率穩定;在反應過程中不產生無機鹽,容易精製;原料用量少。
缺點:此反應需合成N5—甲醯基—2,4,5—三氨基—6—羥基嘧啶之後繼續加甲酸才可製備鳥嘌呤,反應步驟多,使得產品總收率低。
配位原理
(1)由於在咪唑環和苯環上存在N元素,還有苯環上的氨基上的N元素,他們都存在著孤對電子,在溶液中加入金屬離子,就有可能發生配位反應。
(2)在酸性溶液中氫離子與金屬離子間存在競爭(金屬離子有可能被質子化)即氫離子濃度過大。
(3)苯環,咪唑環以及氨基上的N元素的配位能力不一樣,配位能力越強的越容易與金屬離子發生配位反應。