Nucleobases

Nucleobases הם אבני הבניין שמהן מורכבות השרשראות הארוכות של מולקולות ה- DNA וה- RNA בצורת הנוקלאוטידים הזרחניים שלהן.

ב- DNA, היוצר קווצות כפולות הדומות לחבלים, 4 בסיסי הגרעין המתרחשים יוצרים זיווגים מוצקים עם הבסיס המשלים בהתאמה דרך גשרי מימן. הגרעינים מורכבים מפורין דו-אופניים או משלד פירימידין מונוציקליים.

מהם נוקלאובוסים?

ארבעת הנוקלאובאזים אדנין, גואנין, ציטוזין ותימין, כאבני בניין של שרשרות מולקולות הליל הכפולות הארוכות של ה- DNA, יוצרים את הזיווג התמידי אדנין-תמין (A-T) וגואנין-ציטוזין (G-C).

שני הבסיסים אדנין וגואנין מורכבים כל אחד מ טבעת שש וחמש אופניים שהשתנו במבנה הבסיסי של פורין ולכן מכונים גם בסיסי פורין. המבנה הבסיסי של שני בסיסי הגרעין האחרים, ציטוזין ותימין, מורכב מטבעת ארומטית הטרוציקלית בעלת 6 חברים, המתאימה לשלד פירימידין שונה, וזו גם הסיבה שהם מכונים גם בסיסי פירימידין. מכיוון שה- RNA קיים בעיקר כגדילים יחידים, בהתחלה אין שם זוגות בסיס. זה מתרחש רק במהלך שכפול באמצעות ה- mRNA (RNA messenger).

העותק של גדיל ה- RNA מורכב מהגרעינים המשלימים המקבילים לחוט השני של ה- DNA. ההבדל היחיד הוא ש- uracil מחליף תאמין ב- RNA. מולקולות ה- DNA וה- RNA אינן נוצרות בצורתן הטהורה על ידי הגרעין, אלא, במקרה של ה- DNA, הן משתלבות עם deoxyribose 5-סוכר ליצירת הנוקלאוזיד המקביל. במקרה של RNA, קבוצת הסוכר מורכבת מריבוז. בנוסף, נוקלאוזידים הם זרחתיים למה שנקרא נוקליאוטידים עם שאריות פוספט.

בסיסי הפורין hypoxanthine ו- xanthine, שנמצאים גם ב- DNA ו- RNA, תואמים את התימין שהשתנה. ההיפוקסנטין נוצר מאדנין על ידי החלפת קבוצת האמינו (-NH3) בקבוצת הידרוקסיל (-OH), וקסנטין נוצר מגואנין. שני הגרעינים אינם תורמים להעברת מידע גנטי.

פונקציה, אפקט ומשימות

אחד התפקידים החשובים ביותר של בסיסי הגרעין המרכיבים את גדילי ה- DNA הכפולים הוא להראות נוכחות במיקום המיועד.

רצף הגרעין מתאים לקוד הגנטי ומגדיר את סוג ורצף חומצות האמינו מהן מורכבים חלבונים. משמעות הדבר היא שהפונקציה החשובה ביותר של הגרעין כחלק מה- DNA מורכבת מתפקיד פסיבי וסטטי, כלומר הם אינם מתערבים באופן פעיל בחילוף החומרים והמבנה הביוכימי שלהם לא משתנה על ידי RNA messenger (mRNA) במהלך תהליך הקריאה. זה מסביר בחלקו את אורך החיים של ה- DNA.

זמן מחצית החיים של ה- DNA המיטוכונדריאלי (mtDNA), שבמהלכו מחצית מהקשרים הקיימים במקור בין הגרעיובאזים מתפרק, הוא תלוי מאוד בתנאים הסביבתיים ומשתנה בין כ- 520 שנים בתנאים ממוצעים עם טמפרטורות חיוביות ועד 150,000 שנה בתנאי permafrost .

כחלק מה- RNA, הגרעין ממלא תפקיד פעיל יותר. באופן עקרוני, כאשר התאים מתחלקים, גדילי ה- DNA הכפולים נפרדים ומופרדים זה מזה בכדי להיות מסוגלים ליצור גדיל משלים, ה- mRNA, שכביכול, מהווה את העותק הפועל של החומר הגנטי ומשמש כבסיס לבחירה ורצף של חומצות האמינו מהן חלבונים המיועדים מורכבים. בסיס גרעין אחר, דיהידרואורציל, נמצא רק במה שנקרא transport RNA (tRNA) המשמש להובלת חומצות אמינו במהלך סינתזת חלבון.

חלק מהנוקלאובאזים ממלאים תפקיד שונה לחלוטין כחלק מאנזימים המאפשרים ובקרת פעולות קטליטיות תהליכים ביוכימיים מסוימים. אדנין ממלא את המשימה הידועה ביותר שלו כנוקלאוטיד במאזן האנרגיה של התאים. כאן, אדנין ממלא תפקיד חשוב כתורם אלקטרונים כתוסף אדנוזין דיפוספט (ADP) ואדנוזין טריפוספט (ATP) כמו גם מרכיב של ניקוטין אדנין דינוקלוטיד (NAD).

חינוך, התרחשות, תכונות וערכים מיטביים

בצורה שאינה זרחתית, נוקלאובאזים מורכבים אך ורק מפחמן, מימן וחמצן, חומרים שהם בכל מקום וזמינים בחופשיות. לפיכך הגוף מסוגל לסנתז את נוקלאובאז עצמו, אך התהליך מורכב וצורך אנרגיה.

לפיכך, עדיף התאוששות חומצות גרעין על ידי מיחזור, למשל. דרך פירוק חלבונים המכילים תרכובות מסוימות שניתן לבודד ולהמיר לחומצות גרעין עם הוצאה אנרגיה מועטה או אפילו עם עלייה באנרגיה. חומצות גרעין לא מופיעות בדרך כלל בצורה טהורה בגוף, אלא בעיקר כנוקלאוזידים או דוקסינוקלאוזידים עם מולקולת ריבוז או דוקסיריבוזה מחוברת. כמרכיב ב- DNA ו- RNA וכמרכיב באנזימים מסוימים, חומצות הגרעין או נוקלאוזידים שלהם זורמים גם הם הפוך מהפכים בעזרת אחת עד שלוש קבוצות פוספט (PO4-).

ערך הפניה לאספקה ​​אופטימלית של נוקלאובאזים אינו קיים. ניתן לקבוע בעקיפין מחסור או עודף של נוקלאובאזים באמצעות הפרעות מטבוליות מסוימות.

מחלות והפרעות

סוג הסכנות, ההפרעות והסיכונים המובאים בקשר עם הגרעין הם טעויות במספר וברצף בגדלי ה- DNA או ה- RNA, מה שמוביל לשינוי בקידוד לסינתזת חלבון.

אם הגוף אינו מסוגל לתקן את התקלה באמצעות מנגנוני התיקון שלו, הוא מגיע לסינתזה של חלבונים שאינם פעילים ביולוגיים או שמישים, מה שבתורו יכול להוביל להפרעות מטבוליות קלות עד חמורות. זה יכול למשל ב. קיימות מוטציות גנים שיכולות להפעיל מחלות סימפטומטיות כבר מההתחלה באמצעות הפרעות מטבוליות שעלולות להיות חשוכות מרפא. אך גם בגנום בריא, שגיאות העתקה יכולות להתרחש במהלך שכפול של שרשראות ה- DNA וה- RNA, המשפיעות על חילוף החומרים.

הפרעה מטבולית ידועה במאזן הפורין היא z. ב. חזרה לפגם גנטי בכרומוזום ה- x. בגלל הפגם הגנטי, לא ניתן למחזר את הפורין על בסיס היפוקסנטין וגואנין, מה שבסופו של דבר מעודד היווצרות אבנים בדרכי השתן והגאוט במפרקים.