нуклеотидни бази

нуклеотидни бази са градивните елементи, от които дългите вериги на молекулите на ДНК и РНК са съставени във тяхната фосфорилирана нуклеотидна форма.

В ДНК, която образува двойни нишки, подобни на въжета, 4 възникващи нуклеинови основи образуват плътни двойки със съответната допълваща основа чрез водородни мостове. Нуклеобазите се състоят или от бицикличен пурин, или от моноцикличен пиримидинов скелет.

Какво представляват нуклеобазите?

Четирите нуклеобази аденин, гуанин, цитозин и тимин, като градивни елементи на дългите вериги на молекулите с двойна спирала на ДНК, образуват константните двойки аденин-тимин (A-T) и гуанин-цитозин (G-C).

Двете бази аденин и гуанин се състоят от модифициран бицикличен шест и пет пръстена от пуриновата основна структура и поради това се наричат ​​също пуринови бази. Основната структура на другите две нуклеинови основи, цитозин и тимин, се състои от хетероцикличен ароматен шестчленен пръстен, който съответства на модифициран пиримидинов скелет, поради което те също се наричат ​​пиримидинови бази. Тъй като РНК присъства най-вече като единични нишки, първоначално там няма базови двойки. Това става само по време на репликация чрез мРНК (месинджър РНК).

Копието на РНК веригата се състои от комплементарните нуклеобази, аналогични на втората верига на ДНК. Единствената разлика е, че урацил е заместен с тимин в РНК. ДНК и РНК верижните молекули не се образуват в чистата им форма от нуклеобазите, а вместо това, в случая на ДНК, се комбинират с 5-захарна дезоксирибоза, за да образуват съответния нуклеозид. В случая на РНК захарната група се състои от рибоза. В допълнение, нуклеозидите се фосфорилират до така наречените нуклеотиди с фосфатен остатък.

Пуриновите основи хипоксантин и ксантин, които също се намират в ДНК и РНК, съответстват на модифицирания тимин. Хипоксантинът се образува от аденин чрез заместване на аминогрупата (-NH3) с хидроксилна група (-OH), а ксантинът се образува от гуанин. И двете нуклеобази не допринасят за предаването на генетична информация.

Функция, ефект и задачи

Една от най-важните функции на нуклеиновите основи, съставляващи двойните нишки на ДНК, е да показват присъствие в предвидената позиция.

Последователността на нуклеобазите съответства на генетичния код и определя вида и последователността на аминокиселините, от които са съставени протеини. Това означава, че най-важната функция на нуклеобазите като част от ДНК се състои в пасивна, статична роля, т.е. те не се намесват активно в метаболизма и тяхната биохимична структура не се променя от месинджърната РНК (мРНК) по време на процеса на четене. Това отчасти обяснява дълголетието на ДНК.

Полуживотът на митохондриалната ДНК (mtDNA), по време на който половината от първоначално съществуващите връзки между нуклеобазите се разпада, е силно зависим от условията на околната среда и варира между около 520 години при средни условия с положителни температури и до 150 000 години при условия на вечна замръзване. ,

Като част от РНК нуклеобазите играят малко по-активна роля. По принцип, когато клетките се разделят, двойните нишки на ДНК се разделят и се разделят една от друга, за да може да се образува допълваща верига, тРНК, която, така да се каже, образува работното копие на генетичния материал и служи като основа за селекцията и последователността на аминокиселините, от които предвидените протеини се сглобяват. Друга нуклеинова основа, дихидроурацил, се намира само в така наречената транспортна РНК (tRNA), която се използва за транспортиране на аминокиселини по време на синтеза на протеини.

Някои нуклеобази изпълняват напълно различна функция като част от ензимите, които активно каталитично позволяват и контролират определени биохимични процеси. Аденинът изпълнява най-известната си задача като нуклеотид в енергийния баланс на клетките. Аденинът играе важна роля като донор на електрон като аденозин дифосфат (ADP) и аденозин трифосфат (ATP), както и като компонент на никотинамид аденин динуклеотид (NAD).

Образование, възникване, свойства и оптимални стойности

В нефосфорилираната форма нуклеобазите се състоят изключително от въглерод, водород и кислород, вещества, които са повсеместни и свободно достъпни. Следователно организмът е в състояние сам да синтезира нуклеобази, но процесът е сложен и отнемащ енергия.

Поради това се предпочита възстановяването на нуклеинови киселини чрез рециклиране, напр. Б. чрез разграждането на протеини, които съдържат определени съединения, които могат да бъдат изолирани и превърнати в нуклеинови киселини с малък разход на енергия или дори с енергийна печалба. Нуклеиновите киселини обикновено не се срещат в чиста форма в тялото, а най-вече като нуклеозиди или дезоксинуклеозиди с прикрепена молекула рибоза или дезоксирибоза. Като компонент на ДНК и РНК и като компонент на някои ензими, нуклеиновите киселини или техните нуклеозиди също са обратимо фосфорилирани с една до три фосфатни групи (PO4-).

Референтна стойност за оптимална доставка на нуклеобази не съществува. Недостигът или излишъкът от нуклеобази може да се определи индиректно само чрез определени метаболитни нарушения.

Болести и разстройства

Видът на опасностите, смущения и рискове, които са свързани с нуклеобазите, са грешки в броя и последователността на нишките на ДНК или РНК, които водят до промяна в кодирането на протеиновия синтез.

Ако тялото не може да отстрани повредата чрез своите механизми за възстановяване, се стига до синтеза на биологично неактивни или използваеми протеини, което от своя страна може да доведе до леки до сериозни метаболитни нарушения. Може напр. Присъстват генни мутации на В., които могат да предизвикат симптоматични заболявания от самото начало чрез метаболитни нарушения, които могат да бъдат нелечими. Но дори и при здрав геном, могат да възникнат грешки при копирането по време на репликацията на веригите на ДНК и РНК, които влияят върху метаболизма.

Известно метаболитно разстройство в пуриновия баланс е z. Б. обратно към генетичен дефект на х хромозомата. Поради генетичния дефект пуриновите основи хипоксантин и гуанин не могат да бъдат рециклирани, което в крайна сметка насърчава образуването на пикочни камъни и подагра в ставите.