Так как нуклеотидная представляет собой основной строительный блок рибонуклеиновой кислоты (РНК) или дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), который имеет основание, сахар или фосфатный компонент. Нуклеотиды выполняют жизненно важные функции в клетках и участвуют, например, в передаче гормональных сигналов или в производстве энергии.
Что такое нуклеотиды
Нуклеотиды - это основные строительные блоки РНК и ДНК. Они состоят из молекулы сахара, определенного основания и фосфатной группы.
Нуклеотиды используются в генетическом коде, и многие типы, такие как GTP, cAMP или ATP, также выполняют жизненно важные функции клетки. Гигантские молекулы РНК и ДНК состоят в общей сложности из пяти различных типов нуклеотидов.
Функция, эффект и задачи
Нуклеотиды очень важны для образования новых клеток, а также для энергетического метаболизма, а также действуют как вещества-посредники. Организм не может функционировать без нуклеотидов.
С помощью нуклеотидов организм может восстановить свои функции после болезни или травмы. Для этого требуется много строительных материалов и много энергии, которые, однако, недоступны в достаточном количестве в случае недостатка нуклеотидов. В целом нуклеотиды в организме выполняют следующие задачи:
- Энергоноситель: для этого вам понадобятся ангидридные связи, обладающие очень высокой энергией.
- Предшественники продуктов синтеза, таких как РНК и ДНК
- Части коферментов: они важны для процесса различных химических реакций.
- Функция аллостерической модуляции: нуклеотиды регулируют активность ключевых ферментов.
Образование, возникновение, свойства и оптимальные значения
Нуклеотид состоит из следующих компонентов:
- моносахарид, который состоит из 5 атомов углерода и также известен как пентоза
- также остаток фосфорной кислоты
- от одного из пяти азотистых оснований (урацил, тимин, цитозин, гуанин, аденин)
Сахар связан с основанием и фосфором. Если фосфат связан с нуклеозидом, образуется простейший нуклеотид, так называемый мононуклеотид. Фосфат образует сложноэфирную связь с 5-м атомом углерода нуклеозида, отщепляя воду. Поэтому нуклеотиды очень часто называют «фосфатными эфирами нуклеозидов».
Если откладываются другие фосфатные остатки, образуются нуклеозидди или нуклеозидтрифосфаты. Между фосфатами образуются связи фосфорного ангидрида, обладающие большой энергией. В ДНК используются только тимин, цитозин, гуанин или аденин, тогда как урацил присутствует в РНК вместо тимина. Существует также ряд других оснований, известных как редкие основания, потому что они содержатся в нуклеиновых кислотах только в очень небольших количествах. К ним относятся, например, гидроксилированные или метилированные пуриновые и пиримидиновые основания, такие как псевдоуридин, дигидроурацил или 5-метилцитозин.
Три связанных между собой нуклеотида образуют наименьшую единицу, необходимую для кодирования генетической информации в РНК или ДНК. Эта единица информации называется кодоном. Существует два основных типа нуклеотидов: пиримидиновые нуклеотиды и пуриновые нуклеотиды. Пуриновые нуклеотиды имеют гетероциклическую кольцевую систему, состоящую из двух колец, пиримидиновые нуклеотиды имеют только одно кольцо.
Нуклеотиды являются естественным компонентом животной и растительной пищи и присутствуют во всех клетках. Полимерные нуклеиновые кислоты, попадающие в организм с пищей, расщепляются организмом на нуклеотиды или нуклеозиды, которые впоследствии абсорбируются в тонком кишечнике. Однако нуклеиновые кислоты содержатся в пище в разном количестве. Субпродукты имеют очень высокую долю, но многие нуклеиновые кислоты также содержат мясо и рыбу.
Заболевания и расстройства
Здоровые люди способны получать достаточные количества нуклеотидных соединений из пищи, перерабатывать их из клеток или синтезировать их эндогенно. Но если эндогенного снабжения недостаточно, чрезвычайно важно получать нуклеотиды с пищей.
Прежде всего, ткани, которым требуется высокая энергия, нуждаются в нуклеотидах в достаточном количестве. К ним относятся, например, кишечник, печень, иммунная система, мышцы и нервная система. В этих тканях особенно часто встречаются хронические заболевания. Другие типы тканей, такие как мозг, лимфоциты, эритроциты или лейкоциты, не могут синтезировать нуклеотиды и также зависят от наличия определенных пищевых продуктов. Диетические нуклеотиды рекомендуются при определенных болезненных состояниях или при пониженном поглощении нуклеотидов для оптимизации функции тканей.
Нуклеотиды, попавшие в организм с пищей, стимулируют рост бифидобактерий. Кроме того, можно уменьшить поражение желудочно-кишечного тракта и увеличить длину или рост кишечных ворсинок. Особенно у детей, которые растут очень быстро, с серьезными травмами или инфекциями, возникает вопрос о том, достаточно ли самосинтеза, чтобы покрыть повышенную потребность в нуклеотидах. Грудное молоко содержит относительно высокую долю нуклеотидов, поэтому младенцы, которых кормят грудным молоком, также должны получать соответствующее потребление.
Если нуклеотидная последовательность генов изменяется, говорят о мутации. Например, пара нуклеотидов в ДНК может быть заменена другой. В этом случае говорят о точечной мутации или «тихой мутации». Если одна или несколько пар нуклеотидов потеряны или пары вставлены, в ген происходит либо делеция, либо вставка.
Во многих случаях образующийся белок имеет совершенно другую структуру и не может выполнять свои задачи. Мутации могут быть вызваны мутагенными веществами или радиацией, либо они могут возникать спонтанно. Это может изменить отдельные основания и повредить ДНК.
