Тимін

Тимін є однією з чотирьох нуклеозних баз, з яких будуються нитки ДНК, місця генетичної інформації. Додатковою базою в подвійній спіралі завжди є аденін.

Хімічно це гетероциклічна ароматична сполука зі скелетом піримідину. Окрім того, що є нуклеобазою в ДНК для кодування послідовності амінокислот для синтезу білка, тимін відіграє роль у метаболізмі організму як компонента певних біоактивних нуклеотидів.

Що таке тимін?

Основна структура тиміну утворена гетероциклічним ароматичним шестичленним кільцем, основна структура піримідину. Тимін - це одна із загальних 4 нуклеобаз, з яких складаються ланцюги ДНК. Строго кажучи, це нуклеотид тиміну.

Спочатку молекула дезоксирибози приєднується так, що нуклеозид дезокситимідин утворюється з нуклеозиду. Потім нуклеозид перетворюється в нуклеотид деокситимідин монофосфат (dTMP), деокситимідин діфосфат (dTDP) або деокситимідин трифосфат (dTTP) шляхом додавання однієї до трьох фосфатних груп. Тимін зазвичай не з’являється в РНК, оскільки тимін там заміщений урацилом нуклеобази. Урацил є комплементарною основою до аденіну в РНК. Однак тимін зустрічається як особливий глікозид (риботимідин) із приєднаною молекулою рибози в передавальній РНК (тРНК).

Хімічна формула C5H5N2O2 показує, що тимін складається виключно з вуглецю, водню, азоту та кисню, тобто речовин, які є всюдисущими. У складі тиміну не задіяні рідкісні мінерали або мікроелементи. Тимін переважно отримується організмом з метаболізуючих білків, які містять тимін або тимідин. Тимін може повністю розкладатися на вуглекислий газ і воду метаболізмом організму.

Функція, ефект та завдання

Основним завданням тиміну є присутність в одній з ниток подвійної спіралі ДНК у визначених місцях та утворення зв’язку з комплементарним нуклеобазовим аденіном через подвійний водневий зв’язок.

Для виконання свого основного завдання тимін не втручається безпосередньо в метаболізм, а, скоріше, разом з іншими трьома нуклеобазами лише визначає, які амінокислоти збираються в білки, в якому порядку через своє положення на відповідному ділянці ланцюга подвійної спіралі. Зробивши копію відповідного ділянки базової ланцюга ДНК, так званої месенджерної РНК (мРНК), це переноситься з ядра клітини в цитоплазму.

У цитоплазмі на рибосомах основні послідовності переводяться на тип і порядок амінокислот, які збираються в призначений білок за допомогою пептидних зв'язків. Точна функція та завдання тиміну та дезокситимідину в обміні речовин не відомі. Експерименти на тваринах показали, що введення тимідину покращує показники крові при згубній анемії, анемії, спричиненій дефіцитом B12. Дефіцит вітаміну В12, ймовірно, може бути пов'язаний з порушенням синтезу нуклеозидів.

Освіта, виникнення, властивості та оптимальні значення

Організм може при необхідності синтезувати тимін. Однак, оскільки синтез трудомісткий та енергоємний, переважна більшість нуклеїнових основ отримують шляхом своєрідної переробки використаних тимінних або тимідинових сполук або шляхом розпаду білків, що містять тимін або тимідин. Цей шлях синтезу відомий як Шлях до пошкодження.

Він завжди використовується, коли організму доводиться використовувати менше енергії для розщеплення вищих молекул, ніж для біосинтезу. Тимін утворює блискучі голкоподібні або призматичні кристали, які мають гіркий смак і можуть розчинятися в гарячій воді, але навряд чи в спирті чи ефірі. Оскільки основна структура тиміну складається з шестичленного кільця, тимін може зустрічатися в шести різних тавтомерах, кожен з однаковою хімічною молекулярною формулою, але з різним розташуванням подвійних зв'язків та / або пов'язаних з ними груп або молекул.

Оскільки нуклеобаза навряд чи зустрічається у вільній формі в організмі, не існує оптимального рівня або концентрації, які можна було б використати як орієнтир при патологічних відхиленнях і порушеннях. З іншого боку, тимін використовується як основний лікарський засіб для виготовлення ліків, які застосовуються для лікування деяких вірусних захворювань, таких як СНІД та гепатит В.

Хвороби та розлади

Створюючи копії ланцюгів ДНК у вигляді створення мРНК, можуть виникати помилки, такі як занадто часта реплікація триплету, послідовність з трьох нуклеїнових основ, що визначають тип амінокислоти, або втрата послідовності або її призводить до точкової мутації з потенційно серйозними наслідками.

Усі проблеми, що виникають при створенні мРНК, мають спільне те, що помилки не викликані самими нуклеобазами. Однак лише тимін робить певний виняток, оскільки він чутливий до мутації ДНК під впливом УФ-світла. Якщо дві основи тиміну безпосередньо примикають до ланцюга ДНК, метильні групи (CH3-група) можуть утворювати стійкий зв’язок із сусіднім тиміном під впливом ультрафіолетового світла (сонячного світла), так що в результаті отримується димер, хімічно один Похідне циклобутану відповідає. В результаті ДНК змінюється в цей момент таким чином, що при реплікації ланцюга ДНК створюється скорочена версія з меншою кількістю баз ДНК.

Якщо відбувається транскрипція, помилка, скопійована раніше з мРНК, переводиться в неправильну послідовність амінокислот. Потім виробляється модифікований білок, який, в гіршому випадку, не має біологічної ефективності або є нестабільним і негайно метаболізується знову. Це генна мутація, яка в основному спостерігається в клітинах шкіри, які піддаються впливу прямих сонячних променів. Тому серед експертів обговорюється, чи можуть такі димери спричинити рак шкіри.