Нуклеотиди

Як Нуклеотид являє собою основний будівельний блок рибонуклеїнової кислоти (РНК) або дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК), який має основний, цукровий або фосфатний компонент. У клітинах нуклеотиди мають життєво важливі функції і беруть участь, наприклад, в передачі гормонального сигналу або в виробленні енергії.

Що таке нуклеотиди

Нуклеотиди є основними будівельними блоками РНК та ДНК. Вони складаються з молекули цукру, специфічної основи та фосфатної групи.

Нуклеотиди використовуються в генетичному коді, і багато типів, таких як GTP, cAMP або ATP, також виконують життєво важливі функції клітин. Гігантські молекули РНК та ДНК складаються із загальної кількості п'яти різних типів нуклеотидів.

Функція, ефект та завдання

Нуклеотиди дуже важливі для утворення нових клітин, а також для енергетичного обміну, а також функціонують як посланники. Організм не міг функціонувати без нуклеотидів.

За допомогою нуклеотидів організм може відновити свою функцію після хвороби або травми. Для цього потрібно багато будівельних матеріалів та багато енергії, які, однак, недоступні у достатній кількості у разі нестачі нуклеотидів. Загалом нуклеотиди виконують такі завдання в організмі:

• Енергетичний носій: для цього вам потрібні ангідридні зв’язки, які дуже енергійні
• Попередники продуктів синтезу, такі як РНК та ДНК
• Частини коферментів: Вони важливі для процесу різних хімічних реакцій
• Функція аллостеричної модуляції: нуклеотиди мають завдання регулювати активність ключових ферментів

Освіта, виникнення, властивості та оптимальні значення

Нуклеотид складається з таких компонентів:

• моносахарид, який складається з 5 атомів вуглецю і відомий також як пентоза
• залишок фосфорної кислоти
• з однієї з п’яти нуклеобаз (урацил, тимін, цитозин, гуанін, аденін)

Цукор пов'язаний з основою і фосфором. Якщо фосфат зв’язаний з нуклеозидом, утворюється найпростіший нуклеотид, так званий мононуклеотид. Фосфат утворює складний ефірний зв’язок з атомом 5 вуглецю нуклеозиду шляхом відщеплення води. Тому нуклеотиди дуже часто називають "фосфатними ефірами нуклеозидів".

Якщо в подальшому осаджуються залишки фосфату, утворюються нуклеозидні ді або нуклеозидні трифосфати. Фосфорні ангідридні зв’язки, які мають велику кількість енергії, утворюються між фосфатами. У ДНК використовуються лише тимін, цитозин, гуанін або аденін, тоді як уралін присутній в РНК замість тиміну. Існує також ряд інших основ, відомих як рідкісні основи, оскільки вони містяться лише в дуже малій кількості нуклеїнових кислот. До них належать, наприклад, гідроксильовані або метильовані пуринові та піримідинові основи, такі як псевдоридин, дигідроурацил або 5-метилцитозин.

Три нуклеотиди, пов'язані разом, утворюють найменший одиницю, необхідну для кодування генетичної інформації в РНК або ДНК. Ця одиниця інформації називається кодоном. В основному існує два типи нуклеотидів: піримідинові нуклеотиди та пуринові нуклеотиди. Пуринові нуклеотиди мають гетероциклічну кільцеву систему, що складається з двох кілець, піримідинові нуклеотиди мають лише одне кільце.

Нуклеотиди є природним компонентом тваринної та рослинної їжі і можуть знаходитися у всіх клітинах. Полімерні нуклеїнові кислоти, які потрапляють разом з їжею, розщеплюються організмом на нуклеотиди або нуклеозиди, які потім абсорбуються в тонкому кишечнику. Однак нуклеїнові кислоти містяться в різній кількості в їжі. Субпродукти мають дуже високу частку, але багато нуклеїнових кислот містять також м'ясо та рибу.

Хвороби та розлади

Здорові люди здатні приймати з їжею достатню кількість нуклеотидних сполук, переробляти їх з клітин або синтезувати їх ендогенно. Але якщо ендогенного живлення недостатньо, вкрай важливо отримувати нуклеотиди з їжею.

Перш за все, тканини, які мають високу енергетичну потребу, потребують нуклеотидів у достатній кількості. До них відносяться, наприклад, кишечник, печінка, імунна система, м’язи та нервова система. Хронічні захворювання особливо часто зустрічаються в цих тканинах. Інші типи тканин, такі як мозок, лімфоцити, еритроцити або лейкоцити, не можуть синтезувати нуклеотиди і також залежать від постачання їжі. Дієтичні нуклеотиди рекомендуються для певних захворювань або для зменшеного поглинання нуклеотидів з метою оптимізації функції тканин.

Нуклеотиди, що приймаються разом з їжею, стимулюють ріст біфідобактерій. Крім того, ураження в шлунково-кишковому тракті також можуть бути зменшені, а також може бути збільшена довжина або ріст кишкових ворсинок. Особливо з дітьми, які ростуть дуже швидко, з великими травмами або інфекціями, виникає питання про те, чи достатньо самосинтезу, щоб можна було покрити підвищену потребу в нуклеотидах. Грудне молоко містить порівняно високу частку нуклеотидів, тому немовлятам, які годують грудним молоком, також слід відповідне споживання.

Якщо нуклеотидна послідовність генів змінюється, можна говорити про мутацію. Наприклад, пара нуклеотидів у ДНК може бути замінена іншою. У цьому випадку говорять про точкову мутацію або про «безшумну мутацію». Якщо одна або кілька нуклеотидних пар втрачаються або вставляються пари, всередині гена відбувається делеція або вставка.

У багатьох випадках білок, який утворюється тоді, має зовсім іншу структуру і не в змозі виконувати свої завдання. Мутації можуть бути викликані мутагенними речовинами або радіацією, або вони можуть відбутися спонтанно. Це може змінити окремі основи і пошкодити ДНК.