Нуклеотидите

Като Нуклеотид е основен градивен елемент на рибонуклеиновата киселина (РНК) или дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК), който има основен, захарен или фосфатен компонент. В клетките нуклеотидите имат жизненоважни функции и участват например в предаването на хормонален сигнал или в производството на енергия.

Какво представляват нуклеотидите

Нуклеотидите са основните градивни елементи на РНК и ДНК. Те са изградени от захарна молекула, специфична основа и фосфатна група.

Нуклеотидите се използват в генетичния код и много видове, като GTP, cAMP или ATP, също изпълняват жизненоважни функции на клетките. Гигантските молекули РНК и ДНК се състоят от общо пет различни типа нуклеотиди.

Функция, ефект и задачи

Нуклеотидите са много важни за образуването на нови клетки, както и за енергийния метаболизъм, а също така функционират като пратеници. Тяло не би могло да функционира без нуклеотиди.

С помощта на нуклеотиди организмът може да възстанови функцията си след заболяване или нараняване. Това изисква много строителни материали и много енергия, които обаче не са налични в достатъчни количества в случай на липса на нуклеотиди. По принцип нуклеотидите изпълняват следните задачи в организма:

• Енергиен носител: за това се нуждаете от анхидридните връзки, които са с много високо съдържание на енергия
• Предшественици на синтезни продукти като РНК и ДНК
• Части от коензими: Те са важни за процеса на различни химични реакции
• Функция на алостерична модулация: нуклеотидите имат задачата да регулират активността на ключовите ензими

Образование, възникване, свойства и оптимални стойности

Нуклеотидът се състои от следните компоненти:

• монозахарид, който се състои от 5 въглеродни атома и е известен още като пентоза
• остатък на фосфорна киселина
• от една от петте нуклеобази (урацил, тимин, цитозин, гуанин, аденин)

Захарта е свързана с основата и фосфора. Ако фосфатът се свърже с нуклеозид, се образува най-простият нуклеотид, така нареченият мононуклеотид. Фосфатът образува естерна връзка с 5-въглеродния атом на нуклеозида чрез разделяне на водата. Следователно, нуклеотидите много често се наричат ​​"фосфатни естери на нуклеозиди".

При полагане на допълнителни фосфатни остатъци се образуват нуклеозидни ди или нуклеозидни трифосфати. Между фосфатите се образуват фосфорни анхидридни връзки, които имат голямо количество енергия. В ДНК се използват само тимин, цитозин, гуанин или аденин, докато урацил присъства в РНК вместо тимин. Съществуват и редица други бази, известни като редки основи, тъй като те се намират само в много малки количества в нуклеиновите киселини. Те включват например хидроксилирани или метилирани пуринови и пиримидинови бази като псевдоридин, дихидроурацил или 5-метилцитозин.

Три нуклеотида, които са свързани заедно, образуват най-малката единица, необходима за кодиране на генетичната информация в РНК или ДНК. Тази единица информация се нарича кодон. Основно има два типа нуклеотиди: пиримидинови нуклеотиди и пуринови нуклеотиди. Пуриновите нуклеотиди имат хетероциклична пръстенна система, изградена от два пръстена, пиримидиновите нуклеотиди имат само един пръстен.

Нуклеотидите са естествен компонент на животинската и растителната храна и могат да бъдат намерени във всички клетки. Полимерните нуклеинови киселини, които се приемат с храната, се разграждат от организма до нуклеотиди или нуклеозиди, които след това се абсорбират в тънките черва. Въпреки това, нуклеиновите киселини се срещат в различни количества в храната. Карантиите имат много висока пропорция, но много нуклеинови киселини съдържат също месо и риба.

Болести и разстройства

Здравите хора са в състояние да приемат достатъчно количество нуклеотидни съединения от храната, да ги рециклират от клетки или да ги синтезират ендогенно. Ако обаче ендогенното снабдяване е недостатъчно, е изключително важно да получите нуклеотиди с храната.

Преди всичко тъканите, които имат висока енергийна нужда, се нуждаят от нуклеотиди в достатъчни количества. Те включват например червата, черния дроб, имунната система, мускулите и нервната система. Хроничните заболявания са особено често срещани в тези тъкани. Други типове тъкани като мозъка, лимфоцитите, еритроцитите или левкоцитите не могат да синтезират нуклеотиди и също зависят от снабдяването с храна. Диетичните нуклеотиди се препоръчват при определени болестни състояния или намалено приемане на нуклеотиди с цел оптимизиране на функцията на тъканите.

Нуклеотидите, приети с храна, стимулират растежа на бифидобактериите. Освен това лезиите в стомашно-чревния тракт също могат да бъдат намалени и дължината или растежа на чревните ворсини могат да бъдат увеличени. Особено при децата, които растат много бързо, с големи наранявания или инфекции, възниква въпросът дали самосинтезата е достатъчна, за да може да покрие повишена нужда от нуклеотиди. Кърмата съдържа сравнително висок дял нуклеотиди, така че бебетата, които се хранят с кърма, също трябва да имат съответен прием.

Ако нуклеотидната последователност на гените се промени, човек говори за мутация. Например, двойка нуклеотиди в ДНК може да бъде заменена с друга. В този случай човек говори за точкова мутация или за „мълчалива мутация“. Ако една или повече нуклеотидни двойки са загубени или ако са вмъкнати двойки, в гена става делеция или вмъкване.

В много случаи протеинът, който се образува тогава, има съвсем различна структура и не е в състояние да изпълнява задачите си. Мутациите могат да бъдат причинени от мутагенни вещества или радиация, или могат да възникнат спонтанно. Това може да промени отделните основи и да повреди ДНК.