Нуклеобази

Нуклеобази є будівельними блоками, з яких складаються довгі ланцюги молекул ДНК і РНК у їх фосфорильованому нуклеотидному вигляді.

У ДНК, яка утворює подвійні нитки, схожі на мотузки, 4 ядерних основи, що виникають, утворюють суцільні пари з відповідним комплементарним підставою через водневі мости. Нуклеобази складаються або з біциклічного пурину, або з моноциклічного піримідинового скелета.

Що таке нуклеобази?

4 нуклеобази аденін, гуанін, цитозин і тимін, як будівельні блоки довгих ланцюгів молекули подвійної спіралі ДНК, утворюють постійні сполучення аденін-тимін (A-T) і гуанін-цитозин (G-C).

Дві основи аденіну та гуаніну складаються з модифікованого біциклічного шести- і п’яти кільця пуринової основної структури і тому їх також називають пуриновими основами. Основна структура двох інших нуклеїнових основ, цитозину та тиміну, складається з гетероциклічного ароматичного шестичленного кільця, яке відповідає модифікованому піримідиновому скелету, через що їх також називають підставами піримідину. Оскільки РНК здебільшого присутній як поодинокі ланцюги, то спочатку немає пар підстав. Це відбувається лише під час реплікації через мРНК (месенджер РНК).

Копія ланцюга РНК складається з комплементарних нуклеобаз, аналогічних другому ланцюгу ДНК. Єдина відмінність полягає в тому, що в РНК урамін заміщений тиміном. Молекули ланцюга ДНК і РНК не утворюються в чистому вигляді нуклеобазами, а, скоріше, у разі ДНК вони поєднуються з 5-цукровою дезоксирибозою для утворення відповідного нуклеозиду. Що стосується РНК, група цукру складається з рибози. Крім того, нуклеозиди фосфорилюються до так званих нуклеотидів з фосфатним залишком.

Пуринові основи гіпоксантину та ксантину, які також містяться в ДНК та РНК, відповідають модифікованому тиміну. Гіпоксантин утворюється з аденіну шляхом заміни аміногрупи (-NH3) на гідроксильну групу (-OH), а ксантин утворюється з гуаніну. Обидві нуклеобази не сприяють передачі генетичної інформації.

Функція, ефект та завдання

Однією з найважливіших функцій ядерних основ, які складають подвійні ланцюги ДНК, є виявлення присутності в передбачуваному положенні.

Послідовність нуклеобаз відповідає генетичному коду і визначає тип і послідовність амінокислот, з яких складаються білки. Це означає, що найважливіша функція нуклеобаз у складі ДНК складається з пасивної, статичної ролі, тобто вони не активно втручаються в обмін речовин і їх біохімічна структура не змінюється месенджерною РНК (мРНК) в процесі читання. Це частково пояснює довговічність ДНК.

Період напіввиведення ДНК мітохондрій (мтДНК), протягом якого половина спочатку існуючих зв'язків між нуклеобазами розпадається, сильно залежить від умов навколишнього середовища і коливається в межах приблизно 520 років при середніх умовах з позитивними температурами і до 150 000 років в умовах вічної мерзлоти. .

У складі РНК нуклеобази відіграють дещо активнішу роль. У принципі, коли клітини діляться, подвійні нитки ДНК розбиваються і відокремлюються одна від одної, щоб можна було сформувати комплементарну ланцюг - мРНК, яка, так би мовити, формує робочу копію генетичного матеріалу і служить основою для відбору та послідовності амінокислот, з яких призначені білки збираються. Інший нуклеїновий базис, дигідроурацил, знаходиться лише у так званій транспортній РНК (тРНК), яка використовується для транспортування амінокислот під час синтезу білка.

Деякі нуклеобази виконують зовсім іншу функцію в складі ферментів, які активно каталітично включають і контролюють певні біохімічні процеси. Аденін виконує своє найвідоміше завдання як нуклеотид в енергетичному балансі клітин. Аденін відіграє важливу роль донора електронів, як аденозиндифосфат (АДФ) та аденозинтрифосфат (АТФ), а також як компонент динуклеотиду нікотинаміду-аденіну (NAD).

Освіта, виникнення, властивості та оптимальні значення

У нефосфорильованій формі нуклеобази складаються виключно з вуглецю, водню та кисню, речовин, які є всюдисущими та вільно доступними. Тому організм здатний сам синтезувати нуклеобази, але процес складний і енергозатратний.

Тому відновлення нуклеїнових кислот шляхом рециркуляції є кращим, наприклад Б. шляхом розщеплення білків, які містять певні сполуки, які можна виділити і перетворити на нуклеїнові кислоти з невеликими витратами енергії або навіть із збільшенням енергії. Нуклеїнові кислоти зазвичай не зустрічаються в чистому вигляді в організмі, а переважно як нуклеозиди або дезоксинуклеозиди з приєднаною молекулою рибози або дезоксирибози. Як компонент ДНК і РНК, і як компонент певних ферментів, нуклеїнові кислоти або їх нуклеозиди також оборотно фосфорилюються з однією до трьох фосфатних груп (PO4-).

Орієнтовне значення для оптимального постачання нуклеобаз не існує. Дефіцит або надлишок нуклеобаз можна визначити лише опосередковано через певні порушення обміну речовин.

Хвороби та розлади

Тип небезпек, порушень та ризиків, які пов'язані з нуклеобазами, - це помилки в кількості та послідовності на нитках ДНК або РНК, які призводять до зміни кодування синтезу білка.

Якщо організм не може виправити несправність за допомогою механізмів відновлення, то мова йде про синтез біологічно неактивних або корисних білків, що, в свою чергу, може призвести до легких до серйозних порушень обміну речовин. Це може, наприклад, Присутні генні мутації В., які можуть спровокувати симптоматичні захворювання з самого початку через порушення обміну речовин, які можуть бути невиліковними. Але навіть у здоровому геномі помилки при копіюванні можуть виникати під час реплікації ланцюгів ДНК та РНК, які впливають на обмін речовин.

Відомим порушенням обміну речовин в пуриновому балансі є z. Б. повертається до генетичного дефекту на х-хромосомі. Через генетичний дефект пуринових основ гіпоксантин і гуанін не підлягають переробці, що в кінцевому підсумку сприяє утворенню сечових каменів і подагри в суглобах.