Nucleobases

Nucleobases adalah blok bangunan dari mana rantai panjang molekul DNA dan RNA disusun dalam bentuk nukleotida fosforilasi mereka.

Dalam DNA, yang membentuk helai ganda serupa dengan tali, 4 asas nukleik yang berlaku membentuk pasangan padat dengan asas pelengkap masing-masing melalui jambatan hidrogen. Nukleobase terdiri daripada kerangka bisiklik atau kerangka piramidin monosiklik.

Apa itu nukleobase?

Empat nukleobase adenin, guanin, sitosin dan timin membentuk blok bangunan rantai molekul heliks ganda DNA panjang, pasangan tetap adenin-timin (A-T) dan guanin-sitosin (G-C).

Kedua-dua asas adenin dan guanin masing-masing terdiri daripada cincin bicyclic enam dan lima yang diubah struktur asas purin dan oleh itu juga disebut sebagai asas purin. Struktur asas dua asas nukleik yang lain, sitosin dan timin, terdiri daripada cincin enam anggota dengan aromatik heterosiklik, yang sesuai dengan kerangka pyrimidine yang diubah suai, oleh sebab itu ia juga disebut sebagai asas pirimidin. Oleh kerana RNA kebanyakannya terdapat sebagai helai tunggal, pada awalnya tidak ada pasangan asas di sana. Ini hanya berlaku semasa replikasi melalui mRNA (messenger RNA).

Salinan helai RNA terdiri daripada nukleobase pelengkap yang serupa dengan helai DNA kedua. Satu-satunya perbezaan ialah uracil menggantikan timin dalam RNA. Molekul rantai DNA dan RNA tidak terbentuk dalam bentuk murni oleh nukleobase, tetapi sebaliknya, dalam kes DNA, bergabung dengan deoksiribosa 5-gula untuk membentuk nukleosida yang sesuai. Dalam kes RNA, kumpulan gula terdiri daripada ribosa. Sebagai tambahan, nukleosida difosforilasi menjadi nukleotida yang disebut dengan residu fosfat.

Purine base hypoxanthine dan xanthine, yang juga terdapat dalam DNA dan RNA, sesuai dengan timin yang diubah. Hypoxanthine terbentuk dari adenin dengan menggantikan kumpulan amino (-NH3) dengan kumpulan hidroksil (-OH), dan xanthine terbentuk dari guanin. Kedua-dua nukleobase tidak menyumbang kepada penghantaran maklumat genetik.

Fungsi, kesan & tugas

Salah satu fungsi asas nukleik yang paling penting yang membentuk untai ganda DNA adalah menunjukkan kehadiran pada kedudukan yang dimaksudkan.

Urutan nukleobase sepadan dengan kod genetik dan menentukan jenis dan urutan asid amino dari mana protein disusun. Ini bermaksud bahawa fungsi nukleobase yang paling penting sebagai sebahagian daripada DNA terdiri daripada peranan pasif, statik, iaitu mereka tidak secara aktif campur tangan dalam metabolisme dan struktur biokimia mereka tidak diubah oleh messenger RNA (mRNA) semasa proses membaca. Itu sebahagiannya menjelaskan panjang umur DNA.

Separuh hayat DNA mitokondria (mtDNA), di mana separuh daripada ikatan awal yang wujud antara nukleobase hancur, sangat bergantung pada keadaan persekitaran dan berbeza antara sekitar 520 tahun di bawah keadaan rata-rata dengan suhu positif dan hingga 150,000 tahun dalam keadaan permafrost .

Sebagai sebahagian daripada RNA, nukleobase memainkan peranan yang lebih aktif. Pada prinsipnya, apabila sel-sel membahagi, helai ganda DNA dipecah dan dipisahkan antara satu sama lain untuk dapat membentuk helai pelengkap, mRNA, yang, sebagai contoh, membentuk salinan kerja bahan genetik dan berfungsi sebagai asas untuk pemilihan dan urutan asid amino dari mana protein yang dimaksudkan dipasang. Satu lagi asas nukleik, dihydrouracil, hanya terdapat dalam apa yang disebut RNA pengangkutan (tRNA), yang digunakan untuk mengangkut asid amino semasa sintesis protein.

Beberapa nukleobase memenuhi fungsi yang sama sekali berbeza sebagai sebahagian daripada enzim yang secara aktif secara pemangkin membolehkan dan mengawal proses biokimia tertentu. Adenine memenuhi tugasnya yang paling terkenal sebagai nukleotida dalam keseimbangan tenaga sel. Adenine memainkan peranan penting sebagai penderma elektron sebagai adenosine diphosphate (ADP) dan adenosine trifosfat (ATP) serta komponen nikotinamid adenine dinucleotide (NAD).

Pendidikan, kejadian, sifat & nilai optimum

Dalam bentuk yang tidak terfosforilasi, nukleobase terdiri daripada karbon, hidrogen dan oksigen, bahan-bahan yang terdapat di mana-mana dan tersedia secara bebas. Oleh itu badan dapat mensintesis nukleobase itu sendiri, tetapi prosesnya kompleks dan memakan tenaga.

Oleh itu, pemulihan asid nukleik dengan mengitar semula lebih disukai, mis. B. melalui pemecahan protein yang mengandungi sebatian tertentu yang dapat diasingkan dan ditukar menjadi asid nukleik dengan sedikit perbelanjaan tenaga atau bahkan dengan pertambahan tenaga. Asid nukleik biasanya tidak berlaku dalam bentuk murni dalam badan, tetapi kebanyakannya sebagai nukleosida atau deoksinukleosida dengan molekul ribosa atau deoksiribosa yang melekat. Sebagai komponen DNA dan RNA dan sebagai komponen enzim tertentu, asid nukleik atau nukleosida mereka juga dapat difosforilasi secara terbalik dengan satu hingga tiga kumpulan fosfat (PO4-).

Nilai rujukan untuk bekalan nukleobase yang optimum tidak ada. Kekurangan atau kelebihan nukleobase hanya dapat ditentukan secara tidak langsung melalui gangguan metabolik tertentu.

Penyakit & Gangguan

Jenis bahaya, gangguan dan risiko yang berkaitan dengan inti nuklear adalah kesalahan dalam bilangan dan urutan pada helai DNA atau RNA, yang menyebabkan perubahan dalam pengekodan sintesis protein.

Sekiranya badan tidak dapat mengatasi kesalahan melalui mekanisme pembaikannya, ia berkaitan dengan sintesis protein yang tidak aktif atau tidak dapat digunakan secara biologi, yang pada gilirannya dapat menyebabkan gangguan metabolik ringan hingga serius. Ia boleh B. terdapat mutasi gen yang dapat memicu penyakit simptomatik sejak awal melalui gangguan metabolik, yang mungkin tidak dapat disembuhkan. Tetapi walaupun dalam genom yang sihat, kesalahan menyalin dapat terjadi semasa replikasi rantai DNA dan RNA, yang mempengaruhi metabolisme.

Gangguan metabolik yang diketahui dalam keseimbangan purin adalah z. B. kembali kepada kecacatan genetik pada kromosom x. Kerana kecacatan genetik, purin asas hypoxanthine dan guanine tidak dapat dikitar semula, yang akhirnya mendorong pembentukan batu kencing dan gout pada sendi.