Guanina

Guanina () (símbolo G ou Gua) é uma das quatro principais nucleobases encontradas nos ácidos nucléicos DNA e RNA, o outros sendo adenina, citosina e timina (uracilo no RNA). No DNA, a guanina é pareada com a citosina. O nucleosídeo guanina é chamado guanosina.

Com a fórmula C₅H₅N₅O, a guanina é um derivado da purina, consistindo de um anel pirimidina-imidazol fundido sistema com ligações duplas conjugadas. Este arranjo insaturado significa que a molécula bicíclica é planar.

Propriedades

A guanina, juntamente com a adenina e a citosina, está presente tanto no DNA quanto no RNA, enquanto a timina geralmente é vista apenas no DNA e a uracila apenas no RNA. A guanina tem duas formas tautoméricas, a forma ceto principal (ver figuras) e a forma enol rara.

Ele se liga à citosina através de três pontes de hidrogênio. Na citosina, o grupo amino atua como o doador de ligação de hidrogênio e o C-2 carbonil e o N-3 amina como os aceitadores de ligação de hidrogênio. A guanina tem o grupo carbonila C-6 que atua como aceptor de ligação de hidrogênio, enquanto um grupo em N-1 e o grupo amino em C-2 atuam como doadores de ligação de hidrogênio.

Cytosine

Guanine

Citosina e guanina com a direção da ligação de hidrogênio indicada (pontos estreitos positivos à carga negativa)

A guanina pode ser hidrolisada com ácido forte em glicina, amônia, dióxido de carbono e monóxido de carbono. Primeiro, a guanina é desaminada para se tornar xantina. A guanina oxida mais facilmente do que a adenina, a outra base derivada da purina no DNA. Seu alto ponto de fusão de 350 °C reflete a ligação de hidrogênio intermolecular entre os grupos oxo e amino nas moléculas do cristal. Devido a essa ligação intermolecular, a guanina é relativamente insolúvel em água, mas é solúvel em ácidos e bases diluídos.

História

O primeiro isolamento da guanina foi relatado em 1844 pelo químico alemão Julius Bodo Unger [de] (1819–1885), que o obteve como um mineral formado a partir dos excrementos de aves marinhas, conhecido como guano e que servia como fonte de fertilizante; a guanina foi nomeada em 1846. Entre 1882 e 1906, Emil Fischer determinou a estrutura e também mostrou que o ácido úrico pode ser convertido em guanina.

Síntese

Traçar quantidades de guanina pela polimerização de cianeto de amônio (NH
₄CN). Dois experimentos conduzidos por Levy et al. mostrou que o aquecimento de 10 mol·L⁻¹ NH
₄CN a 80 °C por 24 horas deu um rendimento de 0,0007%, enquanto usava 0,1 mol·L⁻¹ NH
₄CN congelado a -20 °C por 25 anos deu um rendimento de 0,0035%. Esses resultados indicam que a guanina pode surgir em regiões congeladas da terra primitiva. Em 1984, Yuasa relatou um rendimento de 0,00017% de guanina após a descarga elétrica de NH
₃, CH
₄, C
₂H
₆ e 50 mL de água, seguido de uma hidrólise ácida subsequente. No entanto, não se sabe se a presença de guanina não foi simplesmente um contaminante resultante da reação.

10NH₃ + 2CH₄ + 4C₂H. H. H.₆ + 2H₂O → 2C₅H. H. H.₈N₅O (guanina) + 25H₂

Uma síntese de Fischer-Tropsch também pode ser usada para formar guanina, juntamente com adenina, uracilo e timina. Aquecimento de uma mistura de gás equimolar de CO, H₂ e NH₃ a 700 °C por 15 a 24 minutos, seguido de resfriamento rápido e reaquecimento sustentado de 100 a 200 °C por 16 a 44 horas com um catalisador de alumina, rendeu guanina e uracila:

10CO + H₂ + 10NH₃ → 2C₅H. H. H.₈N₅O (guanina) + 8H₂O

Outra rota abiótica possível foi explorada pela extinção de um plasma de alta temperatura com 90% N₂–10%CO–H₂O.

A síntese de Traube envolve aquecimento de 2,4,5-triamino-1,6-dihydro-6-oxypyrimidine (como o sulfato) com ácido formic por várias horas.

Biossíntese

A guanina não é sintetizada de novo, mas sim separada da molécula mais complexa, a guanosina, pela enzima guanosina fosforilase:

guanosina + fosfato ? ? {displaystyle rightleftharpoons } guanina + alfa-D-ribose 1-fosfato

A guanina pode ser sintetizada de novo, com a enzima limitadora de velocidade da inosina monofosfato desidrogenase.

Outras ocorrências e usos biológicos

A palavra guanina deriva da palavra espanhola guano ("excrementos de pássaros/morcegos"), que por sua vez vem da palavra quéchua wanu, que significa "esterco". Como observa o Oxford English Dictionary, a guanina é "Uma substância branca amorfa obtida abundantemente do guano, formando um constituinte dos excrementos das aves".

Em 1656, em Paris, o Sr. Jaquin extraiu das escamas do peixe Alburnus alburnus a chamada "essência de pérola", que é a guanina cristalina. Na indústria cosmética, a guanina cristalina é utilizada como aditivo em diversos produtos (por exemplo, xampus), onde proporciona um efeito perolado iridescente. Também é usado em tintas metálicas e pérolas simuladas e plásticos. Ele fornece brilho cintilante para sombras e esmaltes. Tratamentos faciais com fezes, ou guano, de rouxinóis japoneses têm sido usados no Japão e em outros lugares, porque a guanina nas fezes torna a pele mais pálida. Os cristais de guanina são plaquetas rômbicas compostas por múltiplas camadas transparentes, mas possuem um alto índice de refração que reflete parcialmente e transmite a luz de camada para camada, produzindo assim um brilho perolado. Pode ser aplicado por spray, pintura ou imersão. Pode irritar os olhos. Suas alternativas são a mica, pérola falsa (de conchas moídas) e partículas de alumínio e bronze.

A guanina tem uma ampla variedade de usos biológicos que incluem uma variedade de funções que variam tanto em complexidade quanto em versatilidade. Isso inclui camuflagem, exibição e visão, entre outros propósitos.

Aranhas, escorpiões e alguns anfíbios convertem a amônia, como produto do metabolismo de proteínas nas células, em guanina, pois pode ser excretada com perda mínima de água.

A guanina também é encontrada em células especializadas da pele de peixes chamadas iridócitos (por exemplo, o esturjão), além de estar presente nos depósitos reflexivos dos olhos de peixes de profundidade e alguns répteis, como crocodilos.

Em 8 de agosto de 2011, um relatório, baseado em estudos da NASA com meteoritos encontrados na Terra, foi publicado sugerindo que blocos de construção de DNA e RNA (guanina, adenina e moléculas orgânicas relacionadas) podem ter sido formados extraterrestremente no espaço sideral.