Nukleotiidid

Nagu Nukleotiid "Alus" on ribonukleiinhappe (RNA) või desoksüribonukleiinhappe (DNA) aluseline ehitusplokk, millel on alus, suhkur või fosfaat. Rakkudes on nukleotiididel elutähtsad funktsioonid ja nad on seotud näiteks hormonaalse signaali edastamise või energia tootmisega.

Mis on nukleotiidid

Nukleotiidid on RNA ja DNA põhielemendid. Need koosnevad suhkru molekulist, konkreetsest alusest ja fosfaatrühmast.

Nukleotiide kasutatakse geneetilises koodis ja paljud tüübid, näiteks GTP, cAMP või ATP, täidavad ka elutähtsaid rakufunktsioone. Hiiglaslikud molekulid RNA ja DNA koosnevad kokku viiest erinevat tüüpi nukleotiidist.

Funktsioon, mõju ja ülesanded

Nukleotiidid on väga olulised nii uute rakkude moodustumisel kui ka energia metabolismil ning toimivad ka kandjatena. Keha ei saaks ilma nukleotiidideta toimida.

Nukleotiidide abil saab organism taastada oma funktsiooni pärast haigust või vigastust. See nõuab palju ehitusmaterjale ja palju energiat, mida pole aga nukleotiidide puudumise korral piisavas koguses saadaval. Üldiselt täidavad nukleotiidid kehas järgmisi ülesandeid:

• Energiakandja: selleks vajate anhüdriidsidemeid, mis on väga suure energiatarbega
• Sünteesitoodete nagu RNA ja DNA prekursorid
• Koensüümide osad: need on olulised erinevate keemiliste reaktsioonide protsessis
• Allosteeriline modulatsioonifunktsioon: nukleotiidide ülesanne on reguleerida võtmeensüümide aktiivsust

Haridus, esinemine, omadused ja optimaalsed väärtused

Nukleotiid koosneb järgmistest komponentidest:

• monosahhariid, mis koosneb 5 süsinikuaatomist ja on tuntud ka kui pentoos
• samuti fosforhappe jääk
• ühest viiest nukleobaasist (uratsiil, tümiin, tsütosiin, guaniin, adeniin)

Suhkur on seotud aluse ja fosforiga. Kui fosfaat on seotud nukleosiidiga, moodustub kõige lihtsam nukleotiid, niinimetatud mononukleotiid. Fosfaat moodustab veega eraldades estersideme nukleosiidi 5-süsinikuaatomiga. Seetõttu nimetatakse nukleotiide väga sageli "nukleosiidide fosfaatestriteks".

Täiendavate fosfaatjääkide ladestumisel moodustuvad nukleosiidi di või nukleosiidi trifosfaadid. Fosfaatide vahel moodustuvad fosforanhüdriidsidemed, millel on palju energiat. DNA-s kasutatakse ainult tümiini, tsütosiini, guaniini või adeniini, samas kui türamiini asemel on RNA-s uratsiil. On ka mitmeid teisi aluseid, mida nimetatakse haruldasteks alusteks, kuna neid leidub nukleiinhapetes ainult väga väikestes kogustes. Nende hulka kuuluvad näiteks hüdroksüülitud või metüülitud puriin- ja pürimidiinalused nagu pseudouridiin, dihüdrouratsiil või 5-metüültsütosiin.

Kolm nukleotiidi, mis on omavahel ühendatud, moodustavad väikseima üksuse, mis on vajalik geneetilise teabe kodeerimiseks RNA-s või DNA-s. Seda teabeühikut nimetatakse koodoniks. Põhimõtteliselt on kahte tüüpi nukleotiide: pürimidiini nukleotiidid ja puriini nukleotiidid. Puriini nukleotiididel on heterotsükliline tuumasüsteem, mis koosneb kahest ringist, pürimidiini nukleotiididel on ainult üks tsükkel.

Nukleotiidid on loomse ja taimse toidu looduslik komponent ning neid võib leida kõigist rakkudest. Toiduga alla neelatud polümeersed nukleiinhapped lagundatakse organismil nukleotiidideks või nukleosiidideks, mis seejärel imenduvad peensooles. Nukleiinhappeid leidub toidus siiski erinevates kogustes. Rupsi on väga suur osakaal, kuid paljud nukleiinhapped sisaldavad ka liha ja kala.

Haigused ja häired

Terved inimesed on võimelised toidust võtma piisavas koguses nukleotiidühendeid, neid rakkudest ringlusse võtma või endogeenselt sünteesida. Kui aga endogeenne varustus on ebapiisav, on äärmiselt oluline saada toiduga nukleotiide.

Ennekõike vajavad kõrge energiavajadusega koed nukleotiide piisavas koguses. Nende hulka kuuluvad näiteks sooled, maks, immuunsussüsteem, lihased ja närvisüsteem. Nendes kudedes on eriti levinud kroonilised haigused. Muud koetüübid nagu aju, lümfotsüüdid, erütrotsüüdid või leukotsüüdid ei suuda sünteesida nukleotiide ja sõltuvad ka teatud toitudest. Kudede funktsiooni optimeerimiseks soovitatakse teatud haigusseisundite korral vähendada nukleotiidide hulka või vähendada nukleotiidide tarbimist.

Toiduga alla võetud nukleotiidid stimuleerivad bifidobakterite kasvu. Lisaks saab vähendada ka seedetrakti kahjustusi ja suurendada soolestiku pikkust või kasvu. Eriti nende laste puhul, kes kasvavad väga kiiresti, raskete vigastuste või nakkustega, tekib küsimus, kas enesesüntees on piisav suurenenud nukleotiidide vajaduse katmiseks. Rinnapiim sisaldab suhteliselt suurt osa nukleotiide, seega peaks imikutele, keda toidetakse rinnapiimaga, ka vastav tarbitav kogus.

Kui geenide nukleotiidijärjestus muutub, siis räägitakse mutatsioonist. Näiteks võib DNA nukleotiidide paari asendada teisega. Sel juhul räägitakse punktmutatsioonist või "vaiksest mutatsioonist". Kui üks või mitu nukleotiidipaari on kadunud või kui paarid on sisestatud, toimub geenis kas deletsioon või insertsioon.

Paljudel juhtudel on moodustunud valgul täiesti erinev struktuur ja ta ei suuda oma ülesandeid täita. Mutatsioone võivad põhjustada mutageensed ained või radiatsioon või need võivad toimuda spontaanselt. See võib muuta üksikuid aluseid ja kahjustada DNA-d.