Nukleiinihappometabolia

Osana Nukleiinihappometabolia kyse on nukleiinihappojen DNA: n ja RNA: n rakentamisesta ja hajoamisesta. Molempien molekyylien tehtävänä on tallentaa geneettistä tietoa. Häiriöt DNA: n synteesissä voivat johtaa mutaatioihin ja siten muutoksiin geneettisessä informaatiossa.

Mikä on nukleiinihappometabolia?

Nukleiinihappometabolia varmistaa deoksiribonukleiinihapon (DNA) ja ribonukleiinihapon (RNA) muodostumisen ja hajoamisen. DNA tallentaa koko geneettisen informaation pitkään solun ytimeen. RNA on puolestaan ​​vastuussa proteiinisynteesistä ja siirtää siten geneettisen informaation proteiineille.

Sekä DNA että RNA koostuvat nukleo emäksistä, sokerista ja fosfaattijäännöksestä. Sokerimolekyyli on kytketty fosfaattijäännökseen esteröinnin avulla ja sitoutuu kahteen fosfaattijäännökseen. Muodostuu toistuvien fosfaatti-sokeriyhdisteiden ketju, johon nukleiiniemäs on glukosidisesti sitoutunut sokeriin molemmilla puolilla.

Fosforihapon ja sokerin lisäksi DNA: n ja RNA: n synteesiä varten on saatavana viisi erilaista nuklea-emästä. Kaksi typpiemästä adeniinia ja guaniini kuuluvat puriinijohdannaisiin ja kaksi typpiemästä sytosiini ja tymiini kuuluvat pirimidiinijohdannaisiin.

RNA: ssa tymiini on vaihdettu urasiiliksi, jolle on tunnusomaista lisä CH3-ryhmä. Rakenneyksikön typpiemästä, sokerijäännöstä ja fosfaattijäännöstä kutsutaan nukleotidiksi. DNA: ssa muodostuu kaksoiskierrerakenne kahdella nukleiinihappomolekyylillä, jotka on kytketty toisiinsa vedysidoksilla kaksoisjuosteen muodostamiseksi. RNA koostuu vain yhdestä juosteesta.

Toiminto ja tehtävä

Nukleiinihappometabolialla on suuri merkitys geneettisen koodin säilyttämiselle ja siirtämiselle. Geneettinen tieto tallennetaan alun perin DNA: han typpiemäksien sekvenssin kautta. Aminohapon geneettinen tieto koodataan kolmen peräkkäisen nukleotidin kautta. Peräkkäiset emäksiset tripletit tallentavat tietoa tietyn proteiiniketjun rakenteesta. Ketjun alku ja loppu asetetaan signaaleilla, jotka eivät koodaa aminohappoja.

Mahdolliset nukleobaasien ja tuloksena olevien aminohappojen yhdistelmät ovat erittäin suuria, joten identtisiä kaksosia lukuun ottamatta ei ole geneettisesti identtisiä organismeja.

Geneettisen tiedon siirtämiseksi syntetisoitaville proteiinimolekyyleille muodostetaan ensin RNA-molekyylit. RNA toimii geneettisen tiedon välittäjänä ja stimuloi proteiinien synteesiä. Kemiallinen ero RNA: n ja DNA: n välillä on, että deoksiriboosin sijasta sokeririboosi on sitoutunut molekyylissä. Lisäksi typpiemäs-tymiini on vaihdettu urasiiliksi.

Muu sokerijäännös aiheuttaa myös RNA: n alhaisemman stabiilisuuden ja yksijuosteisen luonteen. Kaksinkertainen juoste DNA: ssa suojaa geneettistä tietoa muutoksilta. Kaksi nukleiinihappomolekyyliä on kytketty toisiinsa vety sidosten kautta. Tämä on kuitenkin mahdollista vain komplementaarisilla typpiemäksillä. DNA: ssa voi olla vain emäspareja adeniini / tymiini tai guaniini / sytosiini.

Kun kaksois juoste hajoaa, komplementaarinen juoste muodostuu uudestaan ​​ja uudestaan. Jos esimerkiksi nukleiinipohjassa tapahtuu muutos, tietyt DNA: n korjaamisesta vastaavat entsyymit tunnistavat, mikä vika on läsnä komplementaarisessa emäksessä. Muutettu typpiemäs korvataan yleensä oikein. Näin geneettinen koodi varmistetaan. Joskus virhe voi kuitenkin siirtyä mutaation seurauksena.

DNA: n ja RNA: n lisäksi on olemassa myös tärkeitä mononukleotideja, joilla on merkittävä rooli energian aineenvaihdunnassa. Näitä ovat esimerkiksi ATP ja ADP. ATP on adenosiinitrifosfaatti. Se sisältää adeniinitähteen, riboosin ja trifosfaattitähteen. Molekyyli tarjoaa energiaa ja kun energiaa vapautuu, se muuttuu adenosiinidifosfaatiksi, jolloin fosfaattijäännös jakautuu.

Sairaudet ja vaivat

Jos häiriöitä esiintyy nukleiinihappometaboliassa, seurauksena voi olla sairauksia. DNA: n rakenteessa voi tapahtua virheitä, jolloin käytetään väärää nukleiiniemästä. Mutaatio tapahtuu. Muutokset typpiemäksissä voivat tapahtua kemiallisten reaktioiden, kuten deaminoinnin, kautta. Täällä NH2-ryhmät korvataan O = -ryhmillä.

Normaalisti koodi säilyttää edelleen DNA: ssa komplementaarisen juosteen avulla, jotta korjausmekanismit voivat pudota takaisin komplementaariselle typpipohjalle virheen korjaamiseksi. Suurten kemiallisten ja fysikaalisten vaikutusten yhteydessä voi kuitenkin esiintyä niin paljon vikoja, että joskus voidaan tehdä vääriä korjauksia.

Suurimman osan ajasta nämä mutaatiot tapahtuvat genomin vähemmän merkityksellisissä paikoissa, joten vaikutuksia ei tarvitse pelätä. Jos virhe tapahtuu tärkeällä alueella, se voi kuitenkin johtaa vakaviin muutoksiin geneettisessä koostumuksessa, jolla on huomattavia vaikutuksia terveyteen.

Somaattiset mutaatiot ovat usein syynä pahanlaatuisiin kasvaimiin. Näin syöpäsolut kehittyvät päivittäin. Yleensä immuunijärjestelmä tuhoaa nämä kuitenkin välittömästi. Kuitenkin, jos monet mutaatiot muodostuvat vahvojen kemiallisten tai fysikaalisten vaikutusten (esim. Säteily) tai viallisen korjausmekanismin seurauksena, syöpä voi kehittyä. Sama pätee heikentyneeseen immuunijärjestelmään.

Nukleiinihappometabolian aikana voi kuitenkin kehittyä myös täysin erilaisia ​​sairauksia. Kun nukleobaasit hajoavat, pyrimidiiniemäksistä muodostuu täysin uudelleen käytettävä beeta-alaniini. Heikosti liukeneva virtsahappo muodostuu puriiniemäksistä. Ihmisten on eritettävä virtsahappo virtsaan. Jos entsyymejä virtsahapon uudelleenkäyttöön puriiniemäksien muodostamiseksi puuttuu, virtsahappopitoisuus voi nousta niin suureksi, että virtsahappokiteet saostuvat nivelissä ja kihti kehittyy.