nucleobazele

nucleobazele sunt blocurile care formează lanțurile lungi de molecule de ADN și ARN în forma lor nucleotidă fosforilată.

În ADN, care formează cabluri duble asemănătoare cu funii, cele 4 baze nucleice care se formează se împerechează cu baza complementară respectivă prin intermediul punților de hidrogen. Nucleobazele constau fie dintr-un purin biciclic sau dintr-un schelet monociclic pirimidin.

Ce sunt nucleobazele?

Cele 4 nucleobaze adenină, guanină, citozină și timină, ca blocuri de construcție ale lungilor lanțuri de molecule cu dublă helixă ADN, formează perechea constantă adenină-timină (A-T) și guanină-citozină (G-C).

Cele două baze adenină și guanină constau fiecare dintr-un inel biciclic modificat de șase și cinci din structura purină de bază și sunt, de asemenea, denumite baze de purină. Structura de bază a celorlalte două baze nucleice, citosina și timina, constau dintr-un inel aromatic heterociclic cu șase membri, care corespunde unui schelet pirimidin modificat, motiv pentru care sunt denumite și baze pirimidine. Deoarece ARN-ul este prezent în cea mai mare parte sub formă de catene unice, inițial nu există perechi de baze. Aceasta are loc numai în timpul replicării prin ARNm (ARN mesager).

Copia catenei ARN constă din nucleobazele complementare analog celei de-a doua catene a ADN-ului. Singura diferență este că uracilul este substituit cu timina în ARN. Moleculele ADN și lanțului ARN nu sunt formate în forma lor pură de nucleobaze, ci, mai degrabă, în cazul ADN-ului, se combină cu dezoxiriboza cu 5 zahăr pentru a forma nucleozida corespunzătoare. În cazul ARN, grupul de zahăr este format din riboză. În plus, nucleozidele sunt fosforilate cu un reziduu de fosfat pentru a forma așa-numitele nucleotide.

Bazele purine hipoxantină și xantină, care se găsesc și în ADN și ARN, corespund timinei modificate. Hipoxantina este formată din adenină prin înlocuirea grupării amino (-NH3) cu o grupare hidroxil (-OH), iar xantina este formată din guanină. Ambele nucleobaze nu contribuie la transmiterea informațiilor genetice.

Funcție, efect și sarcini

Una dintre cele mai importante funcții ale nucleobazelor care alcătuiesc firele duble ale ADN-ului este să arate prezența în poziția dorită.

Secvența nucleobazelor corespunde codului genetic și definește tipul și secvența aminoacizilor din care sunt compuse proteinele. Aceasta înseamnă că cea mai importantă funcție a nucleobazelor ca componentă a ADN-ului constă într-un rol pasiv, static, adică nu intervin activ în metabolism și structura lor biochimică nu este modificată de ARN-ul mesager (ARNm) în timpul procesului de citire. Asta explică parțial longevitatea ADN-ului.

Timpul de înjumătățire a ADN-ului mitocondrial (mtDNA), în timpul căruia jumătate din legăturile existente inițial între nucleobaze se dezintegrează, depinde foarte mult de condițiile de mediu și variază între aproximativ 520 de ani în condiții medii cu temperaturi pozitive și până la 150.000 de ani în condiții de permafrost .

Ca parte a ARN, nucleobazele joacă un rol ceva mai activ. În principiu, atunci când celulele se divid, catenele duble de ADN sunt despărțite și separate între ele pentru a putea forma o catena complementară, mARN, care, ca să zic așa, formează copia de lucru a materialului genetic și servește ca bază pentru selecția și secvența aminoacizilor din care proteinele destinate sunt asamblate. O altă bază nucleică, dihidrouracil, apare numai în așa-numitul ARN de transport (ARNt), care este utilizat pentru transportul aminoacizilor în timpul sintezei proteice.

Unele nucleobaze îndeplinesc o funcție complet diferită ca parte a enzimelor care activează și controlează în mod catalitic anumite procese biochimice. Adenina își îndeplinește cea mai cunoscută sarcină ca nucleotidă în echilibrul energetic al celulelor. Adenina joacă un rol important ca donator de electroni, ca adenozina difosfat (ADP) și adenozina trifosfat (ATP), precum și o componentă a nicotinamidei adenină dinucleotidă (NAD).

Educație, apariție, proprietăți și valori optime

În forma nefosforilată, nucleobazele constau exclusiv din carbon, hidrogen și oxigen, substanțe omniprezente și disponibile liber. Prin urmare, organismul este capabil să sintetizeze nucleobazele în sine, dar procesul este complex și consumă energie.

Prin urmare, recuperarea acizilor nucleici prin reciclare este de preferat, de ex. B. prin descompunerea proteinelor care conțin anumiți compuși care pot fi izolați și convertiți în acizi nucleici cu cheltuieli reduse de energie sau chiar cu câștig de energie. Acizii nucleici nu apar de obicei în formă pură în organism, ci mai ales ca nucleozide sau deoxinucleozide cu o moleculă atașată de riboză sau dezoxiriboză. Ca o componentă a ADN-ului și ARN-ului și ca o componentă a anumitor enzime, acizii nucleici sau nucleozidele lor sunt de asemenea fosforilate reversibil cu una până la trei grupări fosfat (PO4-).

Nu există nicio valoare de referință pentru o furnizare optimă de nucleobaze. O deficiență sau un exces de nucleobaze pot fi determinate indirect doar prin anumite tulburări ale metabolismului.

Boli și tulburări

Natura pericolelor, tulburărilor și riscurilor care au legătură cu nucleobazele sunt erori în număr și secvență pe catene de ADN sau ARN, care duc la o modificare a codificării pentru sinteza proteinelor.

Dacă organismul nu poate remedia defectul prin mecanismele sale de reparație, ajunge la sinteza proteinelor biologice inactive sau utilizabile, care la rândul lor pot duce la tulburări metabolice ușoare până la grave. Poate de ex. Există mutații ale genelor care pot declanșa de la început boli simptomatice prin tulburări metabolice, care pot fi incurabile. Dar chiar și într-un genom sănătos, erori de copiere pot apărea în timpul replicării lanțurilor ADN și ARN, care afectează metabolismul.

O tulburare metabolică cunoscută în echilibrul purinei este z. B. înapoi la un defect genetic pe cromozomul x. Din cauza defectului genetic, hipoxantina și guanina nu pot fi reciclate, ceea ce în cele din urmă promovează formarea de pietre urinare și gută în articulații.