Нуклеобази

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

У ДНК, яка утворює подвійні нитки, схожі на канати, 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’ятичленного кільця основної пуринової структури і тому їх також називають пуриновими основами. Основна структура двох інших нуклеїнових основ, цитозину та тиміну, складається з гетероциклічного ароматичного шестичленного кільця, що відповідає модифікованому піримідиновому скелету, тому їх також називають підставами піримідину. Оскільки РНК здебільшого присутній як поодинокі ланцюги, спочатку не існує пар основ. 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 у РНК урамін заміщений тиміном. Молекули ланцюга ДНК та РНК не утворюються в чистому вигляді нуклеобазами, а, скоріше, у разі ДНК вони поєднуються з 5-цукровою дезоксирибозою, утворюючи відповідний нуклеозид. Що стосується РНК, група цукру складається з рибози. Крім того, нуклеозиди фосфорилюються з фосфатним залишком з утворенням так званих нуклеотидів.

Пуринові основи гіпоксантину та ксантину, які також зустрічаються 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 нуклеобаз, з яких побудовані 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. В 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, виникає 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 та енергоємний.

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 деяких ферментів, нуклеїнові кислоти або їх нуклеозиди також оборотно фосфорилюються з однією до трьох фосфатних груп (PO4-).

Немає еталонного значення для оптимального постачання нуклеобаз. Дефіцит або надлишок нуклеобаз можна визначити лише опосередковано через певні порушення в обміні речовин.

Хвороби та розлади

Вид небезпеки, порушення та ризики, 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 помилку за допомогою механізмів відновлення, він приходить до синтезу біологічно неактивних або корисних білків, що, в свою чергу, може призвести до легких до серйозних порушень обміну речовин. Це може, наприклад, Присутні мутації В. гена, які можуть спочатку викликати симптоматичні захворювання 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 та гуанін не підлягає переробці, що в кінцевому підсумку сприяє утворенню сечових каменів та подагри в суглобах.