nukleinske su građevni blokovi iz kojih su dugački lanci molekula DNA i RNA sastavljeni u svom fosforiliranom nukleotidnom obliku.
U DNK, koja tvori dvostruke niti slične konopcima, 4 nukleinske baze koje nastaju stvaraju čvrste parove s odgovarajućom komplementarnom bazom preko vodikovih mostova. Nukleobaze se sastoje ili od bicikličkog purina ili monocikličkog pirimidinskog kostura.
Što su nukleobaze?
4 nukleobaze adenin, gvanin, citozin i timin, kao građevni blokovi dugih lanaca dvostruke spirale DNA, tvore stalne parove adenin-timin (A-T) i gvanin-citozin (G-C).
Dvije baze adenin i gvanin sastoje se od modificiranog bicikličkog šestero- i petočlanog prstena osnovne purinske strukture, te se zbog toga nazivaju i purinskim bazama. Osnovna struktura ostalih dviju nukleinskih baza, citozina i timina, sastoji se od heterocikličkog aromatičnog šesteročlanog prstena, koji odgovara modificiranom pirimidinskom kosturu, zbog čega se nazivaju i pirimidinskim bazama. Budući da je RNA uglavnom prisutna kao jednostruki lanci, u početku ne postoje osnovni parovi. To se događa samo tijekom replikacije preko mRNA (messenger RNA).
Kopija lanca RNA sastoji se od komplementarnih nukleobaza analognih drugom lancu DNA. Jedina razlika je u tome što je uracil supstituiran timinom u RNA. Molekule DNA i RNA ne nastaju u svom čistom obliku nukleobazama, već se, u slučaju DNK, kombiniraju s 5-šećernom deoksiribozom da bi tvorile odgovarajući nukleozid. U slučaju RNA, šećernu skupinu čine riboza. Uz to, nukleozidi se fosforiliraju s fosfatnim ostatkom kako bi nastali takozvani nukleotidi.
Purinski temelji hipoksantin i ksantin, koji se nalaze i u DNK i RNA, odgovaraju modificiranom timinu. Hipoksantin nastaje iz adenina zamjenom amino skupine (-NH3) s hidroksilnom skupinom (-OH), a ksantin nastaje iz gvanina. Obje nukleobaze ne doprinose prijenosu genetskih informacija.
Funkcija, efekt i zadaće
Jedna od najvažnijih funkcija nukleobaza koje čine dvostruke lance DNA je pokazivanje prisutnosti na predviđenom položaju.
Slijed nukleobaza odgovara genetskom kodu i definira vrstu i redoslijed aminokiselina iz kojih su sastavljeni proteini. To znači da se najvažnija funkcija nukleobaza kao komponente DNK sastoji od pasivne, statičke uloge, tj. Oni ne aktivno interveniraju u metabolizmu i njihova biokemijska struktura se ne mijenja glasnikom RNA (mRNA) tijekom procesa čitanja. To dijelom objašnjava dugovječnost DNK.
Poluvrijeme mitohondrijske DNA (mtDNA) tijekom koje se polovica prvobitno postojećih veza između nukleobaza raspada, vrlo ovisi o uvjetima okoliša i varira između oko 520 godina u prosječnim uvjetima s pozitivnim temperaturama i do 150 000 godina u uvjetima permafrosta. ,
Kao dio RNK, nukleobaze igraju nešto aktivniju ulogu. U principu, kada se stanice podijele, dvostruki lanci DNA se razdvajaju i odvajaju jedan od drugog kako bi se mogao formirati komplementarni lanac, mRNA, koji, da tako kažem, tvori radnu kopiju genetskog materijala i služi kao osnova za odabir i slijed aminokiselina iz kojih skupljaju se predviđeni proteini. Druga nukleinska baza, dihidrouracil, javlja se samo u takozvanoj transportnoj RNA (tRNA), koja se koristi za transport aminokiselina tijekom sinteze proteina.
Neke nukleobaze ispunjavaju potpuno drugačiju funkciju kao dio enzima koji aktivno katalitički omogućuju i kontroliraju određene biokemijske procese. Adenin ispunjava svoj najpoznatiji zadatak kao nukleotid u energetskoj ravnoteži stanica. Adenin ima važnu ulogu kao davatelj elektrona kao adenozin difosfat (ADP) i adenosin trifosfat (ATP), kao i komponenta nikotinamid adenin dinukleotida (NAD).
Obrazovanje, pojava, svojstva i optimalne vrijednosti
U nefosforiliranom obliku nukleobaze se sastoje isključivo od ugljika, vodika i kisika, tvari koje su sveprisutne i slobodno dostupne. Tijelo je stoga u stanju sintetizirati nukleobaze, ali proces je složen i energetski zahtjevan.
Stoga je poželjno oporavak nukleinskih kiselina recikliranjem, npr. B. razgradnjom proteina koji sadrže određene spojeve koji se mogu izolirati i pretvoriti u nukleinske kiseline uz malo trošenja energije ili čak s povećanjem energije. Nukleinske kiseline se obično ne javljaju u čistom obliku u tijelu, već uglavnom kao nukleozidi ili deoksinenukleozidi s pridruženom molekulom riboze ili deoksiriboze. Kao komponenta DNK i RNK i kao komponenta određenih enzima nukleinske kiseline ili njihovi nukleozidi također su reverzibilno fosforilirani s jednom do tri fosfatne skupine (PO4-).
Ne postoji referentna vrijednost za optimalnu opskrbu nukleobazama. Manjak ili višak nukleobaza može se utvrditi samo neizravno preko određenih poremećaja u metabolizmu.
Bolesti i poremećaji
Opasnosti, poremećaji i rizici koji se dovode u vezu s nukleobazama su pogreške u broju i slijedu na lancima DNA ili RNA, koje dovode do promjene u kodiranju sinteze proteina.
Ako tijelo ne može popraviti kvar pomoću mehanizama popravljanja, dolazi do sinteze biološki neaktivnih ili upotrebljivih proteina, što zauzvrat može dovesti do blagih do ozbiljnih metaboličkih poremećaja. Može npr. Prisutne su mutacije B. gena koje od samog početka mogu potaknuti simptomatske bolesti preko metaboličkih poremećaja, što može biti neizlječivo. Ali čak i u zdravom genomu, pogreške kopiranja mogu se pojaviti tijekom replikacije DNK i RNA lanaca, koje utječu na metabolizam.
Poznati metabolički poremećaj u ravnoteži purina je z. B. natrag do genetskog oštećenja na x kromosomu. Zbog genetske oštećenja, purinski temelji hipoksantin i gvanin ne mogu se reciklirati, što u konačnici potiče stvaranje mokraćnih kamenaca i gihta u zglobovima.
