נוקלאוזידים

א נוקלאוזיד מורכב תמיד מ נוקלאובאז שקשור לריבוזה המונוסכרידית או לדוקסיריבוזה באמצעות קשר N- גליקוזידי. ניתן להמיר את כל 5 בסיסי הגרעין - אבני הבניין של ה- DNA וה- RNA מסוקי כפול יחיד ויחידים - לאנזימטית לנוקלאוזידים. לחלק מהגליקוזידים יש חשיבות פיזיולוגית כמו אדנוזין המהווה את אבן הבניין הבסיסית ל- ADP ו- ATP בחילוף החומרים האנרגטי של התאים.

מהם נוקלאוזידים?

הסיבוכים הכפולים של ה- DNA והלוקים היחידים של RNA נוצרים מרצפים של חמישה נוקלאובאזים שונים בלבד בצורת נוקלאוטידים.

כל חמשת הנוקלאובאזים, מתוכם אדנין וגואנין מבוססים על הטבעת בת חמש ושישה עמודים של הפורין והציטוזין, תימין ואורציל על הטבעת הארומטית בעלת שישה החברים של הפירימידין, יכולים להשתלב עם ריבוז מונוסכרידי או דוקסיריאבוזה N- גליקוזידית. קבוצת ההידרוקסיל (-OH) על אטום C של הפנטוזה מגיבה עם קבוצת האמינו (-NH2) של הבסיס הגרעיני, ויוצרת ומתפרקת מולקולת H2O. כאשר מחברים שאריות ריבוז או דוקסוקסיבוזה, אדנין הופך לאדנוזין או לדוקסיאדנוזין.

באופן דומה, הגואנין בסיס הפורין מומר גם לגואנוזין או לדוקסיגואנוזין. שלושת בסיסי הפורין תימין, ציטוזין ואורציל הופכים לתמידין, ציטידין ואורידין על ידי תוספת שאריות ריבוז או מקבלים את הקידומת "deoxy-" אם שאריות הסוכר מורכבות מדוקסיריבוזה. בנוסף, יש מספר גדול של נוקלאוזידים ששונו, חלקם ממלאים תפקיד בהעברת DNA (tDNA) וב- RNA ריבוזומלי (rRNA).

נוקלאוזידים המיוצרים, משונים באופן מלאכותי, מה שנקרא אנלוגי נוקלאוזיד, פועלים למשל. ט.כאנטי-וירוסים ומשמשים במיוחד למלחמה בווירוסים רטרו. יש אנלוגים נוקלאוזידים שיש להם השפעה ציטוסטטית, ולכן הם משמשים למאבק בתאי סרטן מסוימים.

פונקציה, אפקט ומשימות

אחד התפקידים החשובים ביותר של חמשת הנוקלאוזידים הבסיסיים הוא להפוך להמרה לנוקלאוטידים בתוספת קבוצת פוספטים לפנטוזה ויצירת אבני הבניין של ה- DNA וה- RNA כנוקלאוטידים.

חלק מהנוקלאוזידים לוקחים על עצמם משימות גם בניתוח תהליכים מטבוליים מסוימים בצורה שונה. לדוגמה, מה שמכונה "מתיונין פעיל" (S-adenosyl מתיionine) משמש כתורם של קבוצות מתיל. במקרים מסוימים, נוקלאוזידים מתפקדים גם בצורת הנוקלאוטיד שלהם כאבני בניין של קואנזימים המועברים בקבוצה. דוגמאות לכך הן ריבופלבין (ויטמין B2) המשמש כמבשר להרבה קואנזימים וכך ממלא תפקיד מרכזי בתהליכים מטבוליים רבים.

באספקת האנרגיה של התאים, אדנוזין ממלא תפקיד חשוב מאוד כאדנין דיפוספט (ADP) וככמות אדנוזין טריפוספט (ATP). ניתן לתאר ATP כמוביל אנרגיה אוניברסלי ומשמש גם כתורם פוספטים במספר גדול של תהליכים מטבוליים הכרוכים בזרחן. גואנוזין טריפוספט (GTP) הוא נושא האנרגיה במעגל המכונה ציטראט במיטוכונדריה. נוקלאוטידים הם גם חלק מקואנזים A וויטמין B12.

נוקלאוזידים אורידין וציטידין משמשים בשילוב כתרופות לטיפול בדלקת עצבים ומחלות שרירים. לדוגמא, החומר משמש כנגד דלקת שורשי עצבים בעמוד השדרה ובלומבגו. נוקלאוזידים משתנים, מה שנקרא אנלוגים נוקלאוזידים, מראים z. השפעות וירוסטטיות נגד נגיף רטרו. הם משמשים בתרופות המשמשות כנגד z. ב. נגד נגיף הרפס סימפלקס וכנגד נגיפי HI. אנלוגים נוקלאוזידים אחרים בעלי השפעות ציטוסטטיות ממלאים תפקיד במאבק נגד סרטן.

חינוך, התרחשות, תכונות וערכים מיטביים

נוקלאוזידים מורכבים אך ורק מפחמן, מימן, חמצן וחנקן. כל החומרים נמצאים בשפע כמעט בכל מקום על פני כדור הארץ. יסודות קורט ומינרלים נדירים אינם נדרשים לבניית נוקלאוזידים. עם זאת, הגוף אינו מסנתז נוקלאוזידים מאפס מכיוון שהסינתזה מורכבת וצריכת אנרגיה.

לפיכך, גוף האדם הולך בדרך הפוכה: הוא בעיקר משיג נוקלאוזידים מתהליכי השפלה במטבוליזם הפורין והפירימידין (מסלול הצלה). נוקלאוזידים לוקחים חלק במספר רב של תהליכים מטבוליים אנזימטיים-קטלטיים בצורתם הטהורה או בצורה זרחנית כנוקלאוטידים. ראוי לציון במיוחד התפקוד של אדנוזין בצורה של ATP ו- ADP בשרשרת הנשימה שנקרא. לתאי הגרעין טריפוספט הגרעין ממלא תפקיד מכריע במחזור הנקרא ציטראט.

במהלך מחזורים מתרחשים תהליכים בתוך המיטוכונדריה של התאים. מכיוון שנוקלאוזידים כמעט תמיד קיימים בצורה כבולה או כנשאים פונקציונליים כמעט בכל תאי הגוף בכמויות גדולות, אין גבול כללי או ערך מנחה לריכוז אופטימלי. קביעת ריכוזם של נוקלאוזידים או נוקליאוטידים מסוימים בפלסמת הדם יכולה להועיל לאבחון ואבחון דיפרנציאלי.

מחלות והפרעות

נוקלאוזידים הם חלק פעיל מתהליכים מטבוליים רבים ותופעותיהם רק לעתים רחוקות ניתן לראות בבידוד. הפרעות נוגעות בדרך כלל לתהליכים אנזימטיים-קטליטיים מורכבים המופרעים או מונעים בנקודות מסוימות ומובילים לתסמינים תואמים.

מחלות הגורמות לחריגות מטבוליות של הנוקלאוזידים משפיעות לרוב גם על חילוף החומרים של הפורין או הפירימידין, מכיוון שלחמשת הנוקלאוזידים הבסיסיים יש פורין או שלד פירימידין. הפרעה ידועה במטבוליזם של purine נגרמת על ידי תסמונת Lesch-Nyhan הידועה, מחלה תורשתית הגורמת למחסור בהיפוקסנטין-גואנין פוספוריבוסילטרנספראז (HGPRT). המחסור באנזימים מונע מיחזור של נוקלאובאזים מסוימים, כך שיש הצטברות מצטברת של היפוקסנטין וגואנין.

זה בתורו מעורר hyperuricemia, רמת חומצת שתן גבוהה, אשר מוביל גאוט. רמת חומצת השתן המוגברת מביאה למצבורי משקעים במפרקים ובנוצות גידים, העלולים לעורר תסמינים כואבים. מחלה תורשתית נדירה מאוד מתבטאת במחסור לניז אדנילוסוקסינציה, מה שמוביל לבעיות בחילוף החומרים של הפורין. המחלה מובילה להתכווצויות שרירים והתפתחות מאוחרת ורצינית של הילד.