Guanin

Guanin molekülü. Oklar hidrojen bağlarını, sayılar pürin iskeleti üzerindeki karbon veya azot atomlarının numarasını gösterir.

Guanin (IUPAC ID: 2-amino-1H-purin-6(9H)-one) DNA ve RNA nükleik asitlerinde bulunan bir moleküldür. Diğerleri sitozin, timin, adenin ve urasil olmak üzere bu nükleik asitlerde bulunan beş azotlu bazdan biridir. Guaninin formülü C₅H₅N₅O olup bir pürin türevidir ve Watson-Crick baz eşleşmesinde sitozin ile 3'lü hidrojen bağı kurar. Çift bağlarla eşlenmiş bir pirimidin-imidiazol çember sistemi içerir ve doymamış bi-siklik hali düzlemseldir. Guanin nükleotitine guanozin denir.

Temel ilkeler

Timin genellikle DNA'da, urasil ise yalnızca RNA'da görülürken guanin, adenin ve sitozin gibi hem RNA hem de DNA'da bulunur. Guaninin esas keto ve ender endo form olmak üzere iki formu bulunmaktadır. Sitozinle üçlü hidrojen bağı oluşumunda sitozinde amino grubu hidrojen vericisi, C-2 karbonil ve N-3 amin hidrojen-bağ alıcısıdır. Guaninde ise C-6'daki oksijen grubu hidrojen alıcısı, N-1 grubu ve C-2'de bulunan amino grubu hidrojen vericisidir. Guanin ilk kez 1844 yılında, İspanyolcada guano olarak isimlendirilen ve gübre olarak kullanılan deniz kuşlarının dışkılarından izole edilmiştir. Bundan yaklaşık elli yıl sonra Fischer guaninin yapısını belirlemiş ve ürik asitin guanine çevrilebileceğini göstermiştir.

Guanin ve sitozinin oluşturuğu hidrojen bağ yapısı.

Guanin kuvvetli asit ile glisin, amonyak, karbondioksit ve karbonmonoksite hidrolize edilebilir ve ilk kez ksantine deamine edilmiştir. Guanin, DNA'daki diğer pürin türevi olan adeninden daha kolay okside olabilir. Erime noktası 350 °C gibi yüksek bir değerdir ki bu, okso ve amino grupları arasındaki molekül içi hidrojen bağlarının kristalize bir şekilde düzenli olduğunu gösterir. Bu molekül için bağlar dolayısı ile guanin suda tam olarak çözünmez ancak seyreltik asit ve bazlar ile çözünebilir.

Guanin ayrıca bazı balıkların pullarında, memelilerin karaciğer ve pankreasında ve kuş pisliğinde bulunan beyaz, şekilsiz bir maddenin de ismi olarak bilinir.

Sentezlenmesi

Eşit miktarda guanin amonyum siyanidin (NH₄CN) polimerizasyonu ile oluşabilir. Levy et al. tarafından yapılan iki deneyde görülmüştür ki, 10 mol·L⁻¹ NH₄CN 'nin 80 °C'de 24 saat ısıtılması 0.0007%'lik bir ürün ortaya çıkarmıştır, 0.1 mol·L⁻¹ NH₄CN 'nin -20 °C 25 yıl boyunca soğutulması ile de 0.0035%'lik bir ürün elde edilmiştir. Bu bulgular eski dünya koşullarında donmuş bölgeleri guaninin kendiliğinden oluşabileceğine işaret etmektedir. Yuasa'nın bulgularına göre NH₃, CH₄, C₂H₆, 50 mL suyun elektrikle muamele edilmesi ve ardından asit hidrolizi ile 0.00017% ürün oluştuğu gözlenmiştir. Ancak yine de guaninin ortaya çıkışının yalnızca reaksiyonunun kontaminasyonu ile olup olmadığı tam olarak bilinememektedir.

5NH₃ + CH₄ + 2C₂H₆ + H₂O → C₅H₈N₅O (guanin) + (25/2)H₂

Bir Fischer-Tropsch sentezi de adenin, urasil ve timin ile beraber guaninin de oluşmasını sağlayabilir. CO, H₂ ve NH₃ içeren eşmolar bir gaz karışımının 700 °C'ye 15-24 dakika boyunca ısıtılıp, hızlıca soğutulup daha sonra 100 ila 200 °C de aluminyum oksit katalisti ile 16-44 saat boyunca bekletildiğinde açığa guanin ve urasil ürün olarak çıktığı gözlenmiştir.

5CO + (1/2)H₂ + 5NH₃ → C₅H₈N₅O (guanin) + 4H₂O

Diğer mümkün abiyotik sentez yolu ile 90% N₂–10%CO–H₂O gaz karışımının yüksek ısılı plazma haline, yüksek basınçla sıkıştırılmasıdır.

Diğer kullanım alanları

1656 yılında, Paris'te bir gül üreticisi olan François Jaquin inci esansı olarak adlandırdığı guanini bazı balıkların pullarından ayıklamıştır. Kozmetik endüstrisinde, kristalize guanin birçok üründe parlak inci etkisi veren katkı maddesi olarak kullanılmıştır (Ör: şampuan). Ayrıca, plastik, metalik boya ve sahte incilerde de parlaklık ve renk vericisi olarak, rimel ve tırnak cilası ürünlerinde de parlaklaştırmayı sağlamak üzere kullanılmıştır. Sprey, boya ve daldırılacak sıvı madde (oje) olarak kullanılabilmektedir, alternatifleri ise mika, alüminyum, bronz partikülleri ve suni incidir.

Örümcek ve akrepler daha az su kaybı sağlamak için atık metabolizma ürünü olarak hücre içinde amonyağı guanine çevirir ve vücut dışına bu şekilde atarlar.