Thymine

Thymine là một trong bốn nucleobase mà từ đó các sợi DNA, nơi chứa thông tin di truyền, được tạo ra. Bazơ bổ sung trong chuỗi xoắn kép luôn là adenin.

Về mặt hóa học, nó là một hợp chất thơm dị vòng với một bộ xương pyrimidine. Ngoài vai trò là một nucleobase trong DNA để mã hóa chuỗi axit amin để tổng hợp protein, thymine còn đóng một vai trò trong quá trình trao đổi chất của cơ thể như một thành phần của một số nucleotide hoạt tính sinh học.

Thymine là gì?

Cấu trúc cơ bản của thymine được hình thành bởi một vòng sáu cạnh thơm dị vòng, cấu trúc cơ bản pyrimidine. Thymine là một trong tổng số 4 nucleobase mà từ đó các sợi DNA được cấu tạo. Nói một cách chính xác, nó là nucleotide của thymine.

Đầu tiên một phân tử deoxyribose được gắn vào để nucleoside deoxythymidine được hình thành từ gốc nucleic. Sau đó nucleoside được chuyển thành nucleotide deoxythymidine monophosphate (dTMP), deoxythymidine diphosphate (dTDP) hoặc deoxythymidine triphosphate (dTTP) bằng cách thêm một đến ba nhóm phosphate. Thymine thường không xuất hiện trong RNA vì thymine được thay thế ở đó bằng nucleobase uracil. Uracil là cơ sở bổ sung cho adenine trong RNA. Tuy nhiên, thymine xuất hiện dưới dạng một glycoside đặc biệt (ribothymidine) với một phân tử ribose được gắn trong RNA vận chuyển (tRNA).

Công thức hóa học C5H5N2O2 cho thấy rằng thymine chỉ bao gồm cacbon, hydro, nitơ và oxy, tức là các chất có mặt ở khắp mọi nơi. Không có khoáng chất hoặc nguyên tố vi lượng quý hiếm nào tham gia vào thành phần của thymine. Thymine được cơ thể ưu tiên thu được từ quá trình chuyển hóa các protein có chứa thymine hoặc thymidine. Thymine có thể được phân hủy hoàn toàn thành carbon dioxide và nước bởi quá trình trao đổi chất của cơ thể.

Chức năng, tác dụng và nhiệm vụ

Nhiệm vụ chính của thymine là hiện diện trong một trong các sợi của chuỗi xoắn kép DNA tại các vị trí được chỉ định và tạo kết nối với nucleobase adenine bổ sung thông qua liên kết hydro kép.

Để thực hiện nhiệm vụ chính của nó, thymine không can thiệp trực tiếp vào quá trình trao đổi chất, mà cùng với ba nucleobase khác, chỉ xác định axit amin nào được lắp ráp thành protein theo thứ tự thông qua vị trí của nó trên đoạn tương ứng của sợi xoắn kép. Sau khi tạo một bản sao của đoạn tương ứng của sợi cơ sở DNA, cái gọi là RNA thông tin (mRNA), phần này được chuyển từ nhân tế bào vào tế bào chất.

Trong tế bào chất, trên ribosome, trình tự cơ sở được dịch mã thành loại và trình tự của axit amin, được lắp ráp thành protein dự định thông qua liên kết peptit. Chức năng và nhiệm vụ chính xác của thymine và deoxythymidine trong quá trình chuyển hóa vẫn chưa được biết. Các thí nghiệm trên động vật đã chỉ ra rằng việc sử dụng thymidine giúp cải thiện số lượng máu trong bệnh thiếu máu ác tính, thiếu máu do thiếu B12. Sự thiếu hụt vitamin B12 có thể liên quan đến sự rối loạn tổng hợp nucleoside.

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

Cơ thể có thể tự tổng hợp thymine nếu cần thiết. Tuy nhiên, vì quá trình tổng hợp tốn nhiều thời gian và năng lượng, nên phần lớn cơ sở nucleic thu được thông qua một kiểu xử lý lại các hợp chất thymine hoặc thymidine đã sử dụng hoặc từ sự phân hủy các protein có chứa thymine hoặc thymidine. Con đường tổng hợp này được gọi là Con đường cứu rỗi.

Nó luôn được sử dụng khi cơ thể phải sử dụng ít năng lượng hơn để phân hủy các phân tử cao hơn so với sinh tổng hợp. Thymine tạo thành các tinh thể hình kim hoặc hình lăng trụ sáng bóng, có vị đắng và có thể hòa tan trong nước nóng, nhưng hầu như không hòa tan trong rượu hoặc ete. Vì cấu trúc cơ bản của thymine bao gồm một vòng sáu ghi nhớ, thymine có thể xuất hiện ở sáu chất đồng phân khác nhau, mỗi chất có cùng công thức phân tử hóa học, nhưng có sự sắp xếp khác nhau của các liên kết đôi và / hoặc các nhóm hoặc phân tử liên kết.

Vì nucleobase hầu như không xuất hiện ở dạng tự do trong cơ thể sinh vật, nên không có mức hoặc nồng độ tối ưu có thể được sử dụng làm giá trị tham chiếu cho các sai lệch và rối loạn bệnh lý. Mặt khác, thymine được sử dụng như một sản phẩm thuốc cơ bản để sản xuất các loại thuốc được sử dụng để điều trị một số bệnh do virus như AIDS và viêm gan B.

Bệnh & Rối loạn

Khi tạo bản sao của chuỗi DNA dưới dạng tạo mRNA, các lỗi có thể xảy ra, chẳng hạn như sao chép quá thường xuyên một bộ ba, một trình tự ba nucleobase xác định loại axit amin hoặc mất một trình tự hoặc dẫn đến đột biến điểm với những hậu quả nghiêm trọng có thể xảy ra.

Tất cả các vấn đề nảy sinh từ việc tạo mRNA đều có điểm chung là lỗi không phải do chính các nucleobase gây ra. Tuy nhiên, chỉ có thymine là một ngoại lệ nhất định vì nó dễ bị đột biến DNA dưới tác động của tia UV. Nếu hai gốc thymine tiếp giáp trực tiếp trên một sợi DNA, các nhóm metyl (nhóm CH3) có thể tạo liên kết bền vững với thymine lân cận dưới tác động của ánh sáng UV (ánh sáng mặt trời), dẫn đến chất dimer trở thành một Dẫn xuất của xiclobutan tương ứng. Điều này làm thay đổi DNA tại thời điểm này theo cách tạo ra một phiên bản rút gọn với ít base DNA hơn khi sợi DNA được sao chép.

Nếu một phiên mã diễn ra, lỗi được sao chép trước đó từ mRNA sẽ được dịch mã thành trình tự axit amin không chính xác. Sau đó, một protein biến đổi được tạo ra, trong trường hợp xấu nhất, không có hiệu quả sinh học hoặc không ổn định và được chuyển hóa lại ngay lập tức. Đây là một dạng đột biến gen chủ yếu xuất hiện ở các tế bào da tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời. Do đó, các chuyên gia đã thảo luận về việc liệu những chất làm mờ như vậy có thể gây ung thư da hay không.