Nukleotīdi

Kā Nukleotīds ir ribonukleīnskābes (RNS) vai dezoksiribonukleīnskābes (DNS) pamatbūve, kurai ir bāze, cukurs vai fosfāta komponents. Šūnās nukleotīdiem ir dzīvībai svarīgas funkcijas, un tie ir iesaistīti, piemēram, hormonālā signāla pārraidē vai enerģijas ražošanā.

Kas ir nukleotīdi

Nukleotīdi ir galvenie RNS un DNS veidojošie elementi. Tos veido cukura molekula, īpaša bāze un fosfātu grupa.

Nukleotīdi tiek izmantoti ģenētiskajā kodā, un daudzi veidi, piemēram, GTP, cAMP vai ATP, arī pilda dzīvībai svarīgas šūnu funkcijas. Milzu molekulas RNS un DNS sastāv no kopumā pieciem dažādu veidu nukleotīdiem.

Funkcija, efekts un uzdevumi

Nukleotīdi ir ļoti svarīgi, lai veidotos jaunas šūnas, kā arī enerģijas metabolisms, un tie darbojas arī kā kurjera vielas. Ķermenis nevarētu darboties bez nukleotīdiem.

Ar nukleotīdu palīdzību organisms var atjaunot savu darbību pēc slimības vai ievainojuma. Tas prasa daudz celtniecības materiālu un daudz enerģijas, kas tomēr nav pieejami pietiekamā daudzumā nukleotīdu trūkuma gadījumā. Kopumā nukleotīdi organismā veic šādus uzdevumus:

• Enerģijas nesējs: Tam jums ir vajadzīgas anhidrīda saites, kurām ir ļoti augsta enerģija
• Sintēzes produktu, piemēram, RNS un DNS, prekursori
• Koenzīmu daļas: tie ir svarīgi dažādu ķīmisku reakciju procesā
• Allosteriskās modulācijas funkcija: nukleotīdu uzdevums ir regulēt galveno enzīmu aktivitāti

Izglītība, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības

Nukleotīds sastāv no šādiem komponentiem:

• monosaharīdu, kas sastāv no 5 oglekļa atomiem un ir arī pazīstams kā pentoze
• arī fosforskābes atlikums
• no vienas no piecām nukleobāzēm (uracils, timīns, citozīns, guanīns, adenīns)

Cukurs ir saistīts ar bāzi un fosforu. Ja fosfāts ir piesaistīts nukleozīdam, veidojas vienkāršākais nukleotīds, tā sauktais mononukleotīds. Fosfāts, sadalot ūdeni, veido estera saiti ar nukleozīda 5-oglekļa atomu. Tāpēc nukleotīdus ļoti bieži sauc par "nukleozīdu fosfātu esteriem".

Ja tiek nogulsnēti papildu fosfātu atlikumi, veidojas nukleozīdu di vai nukleozīdu trifosfāti. Starp fosfātiem veidojas fosfora anhidrīda saites, kurām ir daudz enerģijas. DNS izmanto tikai timīnu, citozīnu, guanīnu vai adenīnu, turpretī RNS uracils atrodas timīna vietā. Ir arī vairākas citas bāzes, kas pazīstamas kā retas bāzes, jo nukleīnskābēs tās atrodamas tikai ļoti nelielā daudzumā. Tie ietver, piemēram, hidroksilētu vai metilētu purīnu un pirimidīna bāzes, piemēram, pseudouridīnu, dihidrouracilu vai 5-metilcitozīnu.

Trīs nukleotīdi, kas ir savstarpēji saistīti, veido mazāko vienību, kas nepieciešama ģenētiskās informācijas kodēšanai RNS vai DNS. Šo informācijas vienību sauc par kodonu. Pamatā ir divu veidu nukleotīdi: pirimidīna nukleotīdi un purīna nukleotīdi. Purīna nukleotīdiem ir heterocikliska gredzenu sistēma, kas sastāv no diviem gredzeniem, pirimidīna nukleotīdiem ir tikai viens gredzens.

Nukleotīdi ir dabiska dzīvnieku un augu barības sastāvdaļa, un tos var atrast visās šūnās. Ar pārtiku uzņemtās polimērās nukleīnskābes organisms sadalās nukleotīdos vai nukleozīdos, kas pēc tam uzsūcas tievās zarnās. Tomēr nukleīnskābes pārtikā sastopamas dažādos daudzumos. Subproduktos ir ļoti liels īpatsvars, taču daudzās nukleīnskābēs ir arī gaļa un zivis.

Slimības un traucējumi

Veselīgi cilvēki spēj uzņemt pietiekamā daudzumā nukleotīdu savienojumus no pārtikas, pārstrādāt tos no šūnām vai sintezēt tos endogēnā veidā. Tomēr, ja endogēnais daudzums nav pietiekams, ir ārkārtīgi svarīgi iegūt pārtikā nukleotīdus.

Pirmām kārtām audiem, kuriem nepieciešama augsta enerģijas vajadzība, ir nepieciešami nukleotīdi pietiekamā daudzumā. Tie ietver, piemēram, zarnas, aknas, imūnsistēmu, muskuļus un nervu sistēmu. Šajos audos hroniskas slimības ir īpaši izplatītas. Citi audu veidi, piemēram, smadzenes, limfocīti, eritrocīti vai leikocīti, nespēj sintezēt nukleotīdus, un tie ir atkarīgi arī no pārtikas piegādes. Diētas nukleotīdi ir ieteicami dažos slimības gadījumos vai samazinātā nukleotīdu uzņemšanā, lai optimizētu audu darbību.

Ar pārtiku uzņemtie nukleotīdi stimulē bifidobaktēriju augšanu. Turklāt var samazināt arī kuņģa-zarnu trakta bojājumus un palielināt zarnu trakta garumu vai augšanu. Īpaši bērniem, kuri aug ļoti ātri, ar lieliem ievainojumiem vai infekcijām, rodas jautājums, vai pašsintēze ir pietiekama, lai segtu paaugstinātu vajadzību pēc nukleotīdiem. Mātes pienā ir salīdzinoši liels nukleotīdu īpatsvars, tāpēc zīdaiņiem, kurus baro ar mātes pienu, vajadzētu būt arī attiecīgajam daudzumam.

Ja mainās gēnu nukleotīdu secība, var runāt par mutāciju. Piemēram, DNS nukleotīdu pāri var aizstāt ar citu. Šajā gadījumā runā par punktu mutāciju vai "kluso mutāciju". Ja tiek zaudēts viens vai vairāki nukleotīdu pāri vai ja pāri ir ievietoti, gēnā notiek vai nu dzēšana, vai ievietošana.

Daudzos gadījumos olbaltumvielai, kas veidojas, pēc tam ir pilnīgi atšķirīga struktūra un tā nespēj veikt savus uzdevumus. Mutācijas var izraisīt vai nu mutagēnas vielas, vai starojums, vai arī tās var notikt spontāni. Tas var mainīt atsevišķas bāzes un sabojāt DNS.