Tuumabaasid

Tuumabaasid on ehitusplokid, millest DNA ja RNA molekulide pikad ahelad koosnevad nende fosforüülitud nukleotiidi kujul.

DNA-s, mis moodustab trossidega sarnased ahelad, moodustavad 4 esinevat nukleiinalust tahkeid paare vastava komplementaarse alusega vesiniksildade kaudu. Nukleobaasid koosnevad kas bitsüklilisest puriinist või monotsüklilisest pürimidiini luustikust.

Mis on nukleobaasid?

Neli tuumabaasi adeniin, guaniin, tsütosiin ja tümiin moodustavad pikkade DNA topeltheeliksi molekuli ahelate ehitusplokkidena adeniin-tümiin (A-T) ja guaniini-tsütosiin (G-C) konstantsed paarid.

Kaks alust - adeniin ja guaniin - koosnevad kumbki modifitseeritud bitsüklilisest kuueliikmelisest ja viieliikmelisest tuumast, millel on põhiline puriini struktuur, ja seetõttu nimetatakse neid ka puriini alusteks. Ülejäänud kahe tuumaaluse, tsütosiini ja tümiini, põhistruktuur koosneb heterotsüklilisest aromaatsetest kuueliikmelistest tsüklitest, mis vastavad modifitseeritud pürimidiini skeletile, mistõttu neid nimetatakse ka pürimidiinalusteks. Kuna RNA on enamasti üksikute ahelatena, siis alusepaare esialgu pole. See toimub ainult replikatsiooni ajal mRNA (Messenger RNA) kaudu.

RNA ahela koopia koosneb komplementaarsetest nukleobaasidest, mis on analoogsed DNA teise ahelaga. Ainus erinevus on see, et uratsiil on RNA-s asendatud tümiiniga. DNA ja RNA ahela molekule ei moodusta nukleobaasid puhtal kujul, vaid ühendavad DNA korral 5-suhkru desoksüribroosiga vastava nukleosiidi. RNA korral koosneb suhkrurühm riboosist. Lisaks fosforüülitakse nukleosiidid fosfaatjäägiga, moodustades niinimetatud nukleotiidid.

Puriini alused hüpoksantiin ja ksantiin, mis esinevad ka DNA-s ja RNA-s, vastavad modifitseeritud tümiinile. Hüpoksantiin moodustatakse adeniinist, asendades aminorühma (-NH3) hüdroksüülrühmaga (-OH), ja ksantiin moodustatakse guaniinist. Mõlemad nukleobaasid ei aita kaasa geneetilise teabe edastamisele.

Funktsioon, mõju ja ülesanded

DNA topelt ahelaid moodustavate nukleobaaside üks olulisemaid funktsioone on kohaloleku näitamine ettenähtud asukohas.

Nukleobaaside järjestus vastab geneetilisele koodile ja määratleb aminohapete tüübi ja järjestuse, millest valgud koosnevad. See tähendab, et nukleobaaside olulisem funktsioon DNA osana koosneb passiivsest, staatilisest rollist, st nad ei sekku aktiivselt ainevahetusse ja nende biokeemilist struktuuri ei muuda messenger RNA (mRNA) lugemisprotsessi ajal. See seletab osaliselt DNA pikaealisust.

Mitokondriaalse DNA (mtDNA) poolestusaeg, mille jooksul laguneb pool algselt eksisteerinud sidemetest nukleobaaside vahel, sõltub suuresti keskkonnatingimustest ja varieerub keskmiselt positiivse temperatuuriga tingimustes umbes 520 aasta jooksul ja igikeltsa tingimustes kuni 150 000 aastani. .

RNA osana mängivad nukleobaasid mõnevõrra aktiivsemat rolli. Põhimõtteliselt, kui rakud jagunevad, purustatakse ja eraldatakse DNA topelt ahelad, moodustades komplementaarse ahela, mRNA, mis, niiöelda, moodustab geneetilise materjali töökoopia ja on aluseks nende aminohapete valimisele ja järjestusele, millest kavandatud valgud pannakse kokku. Teine tuuma alus, dihüdrouratsiil, toimub ainult niinimetatud transpordis RNA-s (tRNA), mida kasutatakse aminohapete transportimiseks valkude sünteesi ajal.

Mõned nukleobaasid täidavad täiesti erinevat funktsiooni ensüümide osana, mis võimaldavad ja kontrollivad aktiivselt teatud biokeemilisi protsesse. Adeniin täidab rakkude energiabilansis nukleotiidina oma kõige tuntumat ülesannet. Adeniinil on oluline roll elektrondoonorina adenosidifosfaadina (ADP) ja adenosiintrifosfaadina (ATP), samuti nikotiinamiidadeniini dinukleotiidi (NAD) komponendina.

Haridus, esinemine, omadused ja optimaalsed väärtused

Fosforüülimata kujul koosnevad tuumabaasid eranditult süsinikust, vesinikust ja hapnikust - ainetest, mis on kõikjal levinud ja vabalt kättesaadavad. Keha on seetõttu võimeline ise nukleobaase sünteesima, kuid protsess on keeruline ja energiat kulutav.

Seetõttu on eelistatav nukleiinhapete taaskasutamine ringlussevõtu teel, nt. B. valkude lagunemise kaudu, mis sisaldavad teatud ühendeid, mida saab eraldada ja muundada nukleiinhapeteks vähese energiakulu või isegi energia suurenemisega. Nukleiinhapped ei esine kehas tavaliselt puhtal kujul, vaid enamasti nukleosiidide või deoksünukleosiididena koos lisatud riboosi- või desoksüboosimolekuliga. DNA ja RNA komponendina ning teatud ensüümide komponendina fosforüülitakse nukleiinhapped või nende nukleosiidid pöörduvalt ka ühe kuni kolme fosfaatrühmaga (PO4-).

Tuumabaaside optimaalseks varustamiseks puudub kontrollväärtus. Nukleobaaside puudust või ülemäärast sisaldust saab kaudselt kindlaks teha ainult teatud ainevahetushäirete kaudu.

Haigused ja häired

Nukleobaasidega seotud ohtude, häirete ja riskide olemus on vead DNA või RNA ahelate arvu ja järjestuse osas, mis muudavad valkude sünteesi kodeerimise.

Kui keha ei suuda viga parandavate mehhanismide abil kõrvaldada, tuleb see bioloogiliselt mitteaktiivsete või kasutatavate valkude sünteesiks, mis võib omakorda põhjustada kergeid kuni tõsiseid ainevahetushäireid. See võib nt. Esinevad B. geenimutatsioonid, mis võivad metaboolsete häirete kaudu algusest peale käivitada sümptomaatilisi haigusi, mis võivad olla ravimatud. Kuid isegi terve genoomi korral võivad DNA ja RNA ahelate replikatsiooni ajal tekkida kopeerimisvead, mis mõjutavad ainevahetust.

Tuntud puriini tasakaalu metaboolne häire on z. B. tagasi geneetilise defekti juurde x-kromosoomis. Geneetilise defekti tõttu ei saa puriini aluseid hüpoksantiini ja guaniini taaskasutada, mis soodustab lõpuks kusekivide ja podagra moodustumist liigestes.