Nukleotydy

Tak jak Nukleotyd Jest to podstawowy budulec kwasu rybonukleinowego (RNA) lub kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA), który zawiera składnik zasadowy, cukrowy lub fosforanowy. Nukleotydy pełnią w komórkach funkcje życiowe i biorą udział na przykład w przekazywaniu sygnałów hormonalnych lub w produkcji energii.

Co to są nukleotydy

Nukleotydy to podstawowe elementy budulcowe RNA i DNA. Składają się z cząsteczki cukru, określonej zasady i grupy fosforanowej.

Nukleotydy są wykorzystywane w kodzie genetycznym, a wiele typów, takich jak GTP, cAMP czy ATP, również pełni istotne funkcje komórkowe. Gigantyczne cząsteczki RNA i DNA składają się w sumie z pięciu różnych typów nukleotydów.

Funkcja, efekt i zadania

Nukleotydy są bardzo ważne dla tworzenia nowych komórek i metabolizmu energetycznego, a także pełnią funkcję substancji przekaźnikowych. Ciało nie mogłoby funkcjonować bez nukleotydów.

Przy pomocy nukleotydów organizm może przywrócić swoją funkcję po chorobie lub urazie. Wymaga to dużej ilości materiałów budowlanych i dużej ilości energii, które jednak w przypadku braku nukleotydów nie są dostępne w wystarczających ilościach. Ogólnie nukleotydy wykonują w organizmie następujące zadania:

• Nośnik energii: Do tego potrzebne są wiązania bezwodnikowe, które są bardzo wysokoenergetyczne
• Prekursory produktów syntezy, takich jak RNA i DNA
• Części koenzymów: są one ważne w procesie różnych reakcji chemicznych
• Allosteryczna funkcja modulacji: nukleotydy mają za zadanie regulować aktywność kluczowych enzymów

Edukacja, występowanie, właściwości i optymalne wartości

Nukleotyd składa się z następujących składników:

• monosacharyd, który składa się z 5 atomów węgla i jest również znany jako pentoza
• także resztę kwasu fosforowego
• z jednej z pięciu zasad nukleinowych (uracyl, tymina, cytozyna, guanina, adenina)

Cukier jest połączony z zasadą i fosforem. Jeśli fosforan jest związany z nukleozydem, powstaje najprostszy nukleotyd, tak zwany mononukleotyd. Fosforan tworzy wiązanie estrowe z atomem węgla 5 nukleozydu przez odszczepienie wody. Dlatego nukleotydy są bardzo często nazywane „estrami fosforanowymi nukleozydów”.

Jeśli odkładają się dalsze reszty fosforanowe, powstają di- lub trifosforany nukleozydów. Pomiędzy fosforanami powstają wiązania bezwodnika fosforowego, które mają dużo energii. W DNA stosuje się tylko tyminę, cytozynę, guaninę lub adeninę, podczas gdy uracyl występuje w RNA zamiast tyminy. Istnieje również wiele innych zasad znanych jako rzadkie zasady, ponieważ występują one w bardzo małych ilościach w kwasach nukleinowych. Należą do nich na przykład hydroksylowane lub metylowane zasady purynowe i pirymidynowe, takie jak pseudourydyna, dihydrouracyl lub 5-metylocytozyna.

Trzy nukleotydy, które są połączone razem, tworzą najmniejszą jednostkę niezbędną do zakodowania informacji genetycznej w RNA lub DNA. Ta jednostka informacji nazywa się kodonem. Zasadniczo istnieją dwa rodzaje nukleotydów: nukleotydy pirymidynowe i nukleotydy purynowe. Nukleotydy purynowe mają heterocykliczny układ pierścieni składający się z dwóch pierścieni, nukleotydy pirymidynowe mają tylko jeden pierścień.

Nukleotydy są naturalnym składnikiem pożywienia zwierzęcego i roślinnego i można je znaleźć we wszystkich komórkach. Polimeryczne kwasy nukleinowe, które są spożywane z pożywieniem, są rozkładane przez organizm na nukleotydy lub nukleozydy, które są następnie wchłaniane w jelicie cienkim. Jednak kwasy nukleinowe występują w różnych ilościach w pożywieniu. Podroby mają bardzo wysoki udział, ale wiele kwasów nukleinowych zawiera również mięso i ryby.

Choroby i zaburzenia

Zdrowi ludzie są w stanie pobierać wystarczające ilości związków nukleotydowych z pożywienia, przetwarzać je z komórek lub syntetyzować endogennie. Ale jeśli endogenna podaż nie jest wystarczająca, niezwykle ważne jest, aby uzyskać nukleotydy z pożywieniem.

Przede wszystkim tkanki, które mają duże zapotrzebowanie na energię, potrzebują nukleotydów w wystarczających ilościach. Należą do nich na przykład jelita, wątroba, układ odpornościowy, mięśnie i układ nerwowy. W tych tkankach szczególnie często występują choroby przewlekłe. Inne typy tkanek, takie jak mózg, limfocyty, erytrocyty lub leukocyty, nie mogą syntetyzować nukleotydów i są również zależne od dostaw określonych pokarmów. Nukleotydy w diecie są zalecane w niektórych stanach chorobowych lub przy zmniejszonym wychwycie nukleotydów w celu optymalizacji funkcji tkanek.

Nukleotydy spożywane z pożywieniem stymulują wzrost bifidobakterii. Ponadto można również zredukować zmiany chorobowe w przewodzie pokarmowym i zwiększyć długość lub wzrost kosmków jelitowych. Szczególnie w przypadku dzieci, które rosną bardzo szybko, z poważnymi urazami lub infekcjami, pojawia się pytanie, czy autosynteza jest wystarczająca, aby pokryć zwiększone zapotrzebowanie na nukleotydy. Mleko matki zawiera stosunkowo dużą ilość nukleotydów, dlatego niemowlęta karmione mlekiem matki również powinny otrzymywać odpowiednią dawkę.

Jeśli zmienia się sekwencja nukleotydów genów, mówi się o mutacji. Na przykład parę nukleotydów w DNA można zastąpić inną. W tym przypadku mówi się o mutacji punktowej lub „cichej mutacji”. Jeśli jedna lub więcej par nukleotydów zostanie utraconych lub pary zostaną wstawione, w genie nastąpi delecja lub insercja.

W wielu przypadkach powstające wówczas białko ma zupełnie inną strukturę i nie jest w stanie spełniać swoich zadań. Mutacje mogą być spowodowane przez substancje mutagenne lub promieniowanie lub mogą wystąpić spontanicznie. Może to zmienić poszczególne zasady i uszkodzić DNA.