Tymina

Tymina jest jedną z czterech zasad nukleinowych, z których zbudowane są nici DNA, siedziba informacji genetycznej. Uzupełniającą zasadą w podwójnej helisie jest zawsze adenina.

Pod względem chemicznym jest to heterocykliczny związek aromatyczny o szkielecie pirymidynowym. Oprócz tego, że jest nukleozasadą DNA do kodowania sekwencji aminokwasów do syntezy białek, tymina odgrywa rolę w metabolizmie organizmu jako składnik niektórych bioaktywnych nukleotydów.

Co to jest tymina?

Podstawową strukturę tyminy tworzy heterocykliczny aromatyczny sześcioczłonowy pierścień, podstawowa struktura pirymidyny. Tymina jest jedną z 4 zasad nukleinowych, z których zbudowane są nici DNA. Ściśle mówiąc, jest to nukleotyd tyminy.

Najpierw przyłączana jest cząsteczka dezoksyrybozy, tak że nukleozyd dezoksytymidyna powstaje z nukleozydu. Następnie nukleozyd przekształca się w monofosforan dezoksytymidyny nukleotydu (dTMP), difosforan dezoksytymidyny (dTDP) lub trifosforan dezoksytymidyny (dTTP) przez dodanie jednej do trzech grup fosforanowych. Tymina normalnie nie pojawia się w RNA, ponieważ tymina jest tam zastępowana przez uracyl. Uracyl jest zasadą komplementarną do adeniny w RNA. Jednak tymina występuje jako specjalny glikozyd (rybotymidyna) z przyłączoną cząsteczką rybozy w transferowym RNA (tRNA).

Wzór chemiczny C5H5N2O2 pokazuje, że tymina składa się wyłącznie z węgla, wodoru, azotu i tlenu, czyli substancji wszechobecnych. W skład tyminy nie wchodzą żadne rzadkie minerały ani pierwiastki śladowe. Tyminę korzystnie organizm pozyskuje z metabolizowanych białek, które zawierają tyminę lub tymidynę. Tymina może zostać całkowicie rozłożona na dwutlenek węgla i wodę w wyniku metabolizmu organizmu.

Funkcja, efekt i zadania

Głównym zadaniem tyminy jest obecność w jednej z nici podwójnej helisy DNA w wyznaczonych miejscach i utworzenie połączenia z komplementarną nukleozasadą adeniną poprzez podwójne wiązanie wodorowe.

Aby spełnić swoje główne zadanie, tymina nie interweniuje bezpośrednio w metabolizm, ale raczej, razem z pozostałymi trzema zasadami nukleinowymi, określa tylko, które aminokwasy są składane w białka, w jakiej kolejności, poprzez swoją pozycję na odpowiednim odcinku nici podwójnej helisy. Po wykonaniu kopii odpowiedniego odcinka nici bazowej DNA, tak zwanego informacyjnego RNA (mRNA), jest on przenoszony z jądra komórki do cytoplazmy.

W cytoplazmie, na rybosomach, sekwencje zasad ulegają translacji na rodzaj i kolejność aminokwasów, które są łączone w żądane białko poprzez wiązania peptydowe. Dokładna funkcja i zadania tyminy i dezoksytymidyny w metabolizmie nie są znane. Doświadczenia na zwierzętach wykazały, że podawanie tymidyny poprawia morfologię krwi w niedokrwistości złośliwej, niedokrwistości spowodowanej niedoborem witaminy B12. Niedobór witaminy B12 można prawdopodobnie powiązać z zaburzeniem syntezy nukleozydów.

Edukacja, występowanie, właściwości i optymalne wartości

W razie potrzeby organizm może syntetyzować samą tyminę. Jednakże, ponieważ synteza jest czasochłonna i energochłonna, zdecydowana większość zasady nukleinowej jest uzyskiwana poprzez pewnego rodzaju ponowne przetwarzanie wykorzystanych związków tyminy lub tymidyny lub przez rozpad białek zawierających tyminę lub tymidynę. Ta droga syntezy jest znana jako ścieżka ratunkowa.

Jest stosowany zawsze, gdy organizm musi zużywać mniej energii na rozkład wyższych cząsteczek niż do biosyntezy. Tymina tworzy błyszczące kryształy w kształcie igieł lub pryzmatów, które smakują gorzko i można je rozpuścić w gorącej wodzie, ale rzadko w alkoholu lub eterze. Ponieważ podstawowa struktura tyminy składa się z sześcioczłonowego pierścienia, tymina może występować w sześciu różnych tautomerach, każdy o tym samym chemicznym wzorze cząsteczkowym, ale z innym układem wiązań podwójnych i / lub powiązanych grup lub cząsteczek.

Ponieważ baza nukleinowa prawie nie występuje w postaci wolnej w organizmie, nie ma optymalnego poziomu lub stężenia, które można by wykorzystać jako wartość odniesienia dla odchyleń patologicznych i zaburzeń. Z drugiej strony tymina jest stosowana jako podstawowy produkt leczniczy do wytwarzania leków stosowanych w leczeniu niektórych chorób wirusowych, takich jak AIDS i zapalenie wątroby typu B.

Choroby i zaburzenia

Podczas wykonywania kopii nici DNA w postaci tworzenia mRNA mogą wystąpić błędy, takie jak zbyt częsta replikacja tripletu, sekwencja trzech zasad nukleinowych określających typ aminokwasu, utrata sekwencji lub jej prowadzi do mutacji punktowej z potencjalnie poważnymi konsekwencjami.

Wszystkie problemy wynikające z tworzenia mRNA mają wspólną cechę, że błędy nie są powodowane przez same zasady nukleinowe. Jednak tylko tymina stanowi pewien wyjątek, ponieważ jest podatna na mutacje DNA pod wpływem światła UV. Jeśli dwie zasady tyminy bezpośrednio sąsiadują z nicią DNA, grupy metylowe (grupa CH3) mogą tworzyć stabilne wiązanie z sąsiednią tyminą pod wpływem światła UV (światła słonecznego), tak że powstaje dimer chemicznie jeden Odpowiednia pochodna cyklobutanu. W rezultacie DNA zmienia się w tym miejscu w taki sposób, że podczas replikacji nici DNA powstaje skrócona wersja z mniejszą liczbą zasad DNA.

Jeśli ma miejsce transkrypcja, błąd skopiowany wcześniej z mRNA jest tłumaczony na nieprawidłową sekwencję aminokwasów. Następnie produkowane jest zmodyfikowane białko, które w najgorszym przypadku nie ma biologicznej skuteczności lub jest niestabilne i jest natychmiast ponownie metabolizowane. Jest to mutacja genu, która występuje głównie w komórkach skóry wystawionych na bezpośrednie działanie promieni słonecznych. Dlatego też wśród ekspertów dyskutuje się, czy takie dimery mogą powodować raka skóry.