Nucleobases

Nucleobases là các khối xây dựng mà từ đó các chuỗi dài của các phân tử DNA và RNA được cấu tạo ở dạng nucleotide đã được phosphoryl hóa.

Trong DNA, tạo thành các sợi kép tương tự như dây thừng, 4 gốc nucleic xuất hiện tạo thành các cặp liên kết vững chắc với cơ sở bổ sung tương ứng thông qua các cầu nối hydro. Các nucleobase bao gồm một nhân purin hai vòng hoặc một bộ xương pyrimidine đơn vòng.

Nucleobase là gì?

4 nucleobase là adenine, guanine, cytosine và thymine, là các khối xây dựng của chuỗi phân tử chuỗi xoắn kép DNA dài, tạo thành các cặp liên tục adenine-thymine (A-T) và guanine-cytosine (G-C).

Hai bazơ adenin và guanin, mỗi bazơ bao gồm một vòng sáu và vòng năm hai vòng đã được sửa đổi của cấu trúc cơ bản purin và do đó còn được gọi là bazơ purin. Cấu trúc cơ bản của hai base nucleic khác, cytosine và thymine, bao gồm một vòng sáu ghi nhớ thơm dị vòng, tương ứng với một bộ xương pyrimidine đã biến đổi, đó là lý do tại sao chúng còn được gọi là base pyrimidine. Vì RNA chủ yếu hiện diện dưới dạng sợi đơn nên ban đầu không có cặp bazơ. Điều này chỉ diễn ra trong quá trình sao chép thông qua mRNA (RNA thông tin).

Bản sao của sợi RNA bao gồm các nucleobase bổ sung tương tự như sợi thứ hai của DNA. Sự khác biệt duy nhất là uracil được thay thế cho thymine trong RNA. Các phân tử chuỗi DNA và RNA không được hình thành ở dạng tinh khiết bởi các nucleobase, mà ngược lại, trong trường hợp DNA, chúng kết hợp với 5-đường deoxyribose để tạo thành nucleoside tương ứng. Trong trường hợp của RNA, nhóm đường bao gồm ribose. Ngoài ra, các nucleoside được phosphoryl hóa với dư lượng phosphate để tạo thành cái gọi là nucleotide.

Các cơ sở purine là hypoxanthine và xanthine, cũng xuất hiện trong DNA và RNA, tương ứng với thymine đã được sửa đổi. Hypoxanthine được hình thành từ adenine bằng cách thay thế nhóm amin (-NH3) bằng nhóm hydroxyl (-OH), và xanthine được hình thành từ guanine. Cả hai nucleobase không đóng góp vào việc truyền thông tin di truyền.

Chức năng, tác dụng và nhiệm vụ

Một trong những chức năng quan trọng nhất của nucleobase tạo nên chuỗi kép của DNA là thể hiện sự hiện diện ở vị trí đã định.

Trình tự của các nucleobase tương ứng với mã di truyền và xác định loại và trình tự của các axit amin mà từ đó protein được tạo thành. Điều này có nghĩa là chức năng quan trọng nhất của nucleobase như một phần của DNA bao gồm vai trò thụ động, tĩnh, tức là chúng không can thiệp tích cực vào quá trình trao đổi chất và cấu trúc sinh hóa của chúng không bị thay đổi bởi RNA thông tin (mRNA) trong quá trình đọc. Điều đó giải thích phần nào tuổi thọ của DNA.

Chu kỳ bán hủy của DNA ty thể (mtDNA), trong đó một nửa số liên kết hiện có ban đầu giữa các nucleobase bị phân hủy, phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường và dao động trong khoảng 520 năm trong điều kiện trung bình với nhiệt độ dương và lên đến 150.000 năm trong điều kiện băng vĩnh cửu .

Là một phần của RNA, các nucleobase đóng một vai trò tích cực hơn. Về nguyên tắc, khi tế bào phân chia, các sợi kép DNA bị bẻ gãy và tách ra khỏi nhau để có thể tạo thành một sợi bổ sung, mRNA, nói cách khác, tạo thành bản sao hoạt động của vật liệu di truyền và làm cơ sở cho việc chọn lọc và trình tự các axit amin mà từ đó các protein dự định được lắp ráp. Một cơ sở nucleic khác, dihydrouracil, chỉ xuất hiện trong cái gọi là RNA vận chuyển (tRNA), được sử dụng để vận chuyển các axit amin trong quá trình tổng hợp protein.

Một số nucleobase thực hiện một chức năng hoàn toàn khác với tư cách là một phần của các enzym có khả năng xúc tác tích cực và kiểm soát các quá trình sinh hóa nhất định. Adenine hoàn thành nhiệm vụ nổi tiếng nhất của nó như một nucleotide trong sự cân bằng năng lượng của tế bào. Adenine đóng một vai trò quan trọng như một chất cho điện tử như adenosine diphosphate (ADP) và adenosine triphosphate (ATP) cũng như một thành phần của nicotinamide adenine dinucleotide (NAD).

Giáo dục, sự xuất hiện, thuộc tính và giá trị tối ưu

Ở dạng không được phosphoryl hóa, nucleobase chỉ bao gồm carbon, hydro và oxy, những chất có sẵn ở khắp nơi và tự do. Do đó, cơ thể có thể tự tổng hợp nucleobase, nhưng quá trình này rất phức tạp và tốn nhiều năng lượng.

Do đó, việc thu hồi axit nucleic bằng cách tái chế được ưu tiên hơn, ví dụ B. thông qua sự phân hủy protein chứa một số hợp chất có thể được phân lập và chuyển đổi thành axit nucleic với ít tiêu tốn năng lượng hoặc thậm chí tăng năng lượng. Axit nucleic thường không xuất hiện ở dạng tinh khiết trong cơ thể, mà chủ yếu ở dạng nucleoside hoặc deoxynucleoside có gắn phân tử ribose hoặc deoxyribose. Là một thành phần của DNA và RNA và là thành phần của một số enzym nhất định, các axit nucleic hoặc nucleoside của chúng cũng được phosphoryl hóa thuận nghịch với một đến ba nhóm photphat (PO4-).

Không có giá trị tham chiếu cho nguồn cung cấp nucleobase tối ưu. Sự thiếu hụt hoặc dư thừa nucleobase chỉ có thể được xác định gián tiếp thông qua một số rối loạn trong quá trình trao đổi chất.

Bệnh & Rối loạn

Bản chất của các mối nguy hiểm, rối loạn và rủi ro liên quan đến các nucleobase là các sai sót về số lượng và trình tự trên các sợi DNA hoặc RNA, dẫn đến sự thay đổi mã hóa tổng hợp protein.

Nếu cơ thể không thể khắc phục lỗi thông qua các cơ chế sửa chữa của nó, nó sẽ dẫn đến việc tổng hợp các protein không hoạt động sinh học hoặc có thể sử dụng được, do đó có thể dẫn đến rối loạn chuyển hóa từ nhẹ đến nghiêm trọng. Nó có thể v.d. B. đột biến gen có thể gây ra các bệnh có triệu chứng ngay từ đầu do rối loạn chuyển hóa, có thể không chữa được. Nhưng ngay cả với một bộ gen khỏe mạnh, lỗi sao chép có thể xảy ra trong quá trình sao chép chuỗi DNA và RNA, có ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất.

Một rối loạn chuyển hóa đã biết trong cân bằng purin là z. B. trở lại dạng khuyết tật di truyền trên nhiễm sắc thể x. Do khiếm khuyết di truyền, các cơ sở purine hypoxanthine và guanine không thể được tái chế, điều này cuối cùng thúc đẩy sự hình thành sỏi tiết niệu và bệnh gút ở khớp.