תימין

תימין הוא אחד מארבעת הנוקלאובוסים מהם נבנים גדילי DNA, מקום מושבם של מידע גנטי. הבסיס המשלים בסליל הכפול הוא תמיד אדנין.

מבחינה כימית, מדובר בתרכובת ארומטית הטרוציקלית עם שלד פירימידין. בנוסף להיותו נוקלאובאז ב- DNA לקידוד רצף חומצות האמינו לסינתזת חלבון, תימין ממלא תפקיד במטבוליזם של הגוף כמרכיב בגרעינים פעילים מסוימים.

מה זה תימין?

המבנה הבסיסי של תימין נוצר על ידי טבעת ארומטית הטרוציקלית בעלת 6 חברים, המבנה הבסיסי הפירימידין. תימין הוא אחד מתוך 4 סה"כ נוקלאובוסים שמהם מורכבים גדילי ה- DNA. באופן קפדני, זהו גרעין התימין.

תחילה מחוברת מולקולת deoxyribose כך שנוצר נוקלאוזיד deoxythymidine מהבסיס הגרעיני. לאחר מכן ממירים את הנוקלאוזיד ל- nucleotide deoxythymidine monophosphate (dTMP), deoxythymidine diphosphate (dTDP) או deoxythymidine triphosphate (dTTP) על ידי הוספת אחת לשלוש קבוצות פוספט. תימין אינו מופיע בדרך כלל ב- RNA מכיוון שתימין מוחלף שם על ידי האוראציל נוקלאובאז. אורוציל הוא הבסיס המשלים לאדנין ב- RNA. עם זאת, התימין מופיע כגליקוזיד מיוחד (ריבותימידין) עם מולקולת ריבוז מצורפת ב- RNA ההעברה (tRNA).

הנוסחה הכימית C5H5N2O2 מראה כי התימין מורכב אך ורק מפחמן, מימן, חנקן וחמצן, כלומר חומרים המצויים בכל מקום. בהרכב התימין לא מעורבים מינרלים או יסודות קורט נדירים. עדיף שתימין מתקבל על ידי הגוף ממטבוליזם של חלבונים המכילים תימין או תימידין. ניתן לפרק את התימין לחלוטין על ידי חילוף החומרים בגוף לפחמן דו חמצני ומים.

פונקציה, אפקט ומשימות

המשימה העיקרית של תימין היא להיות באחד מגדילי הסליל הכפול של ה- DNA במקומות הייעודיים וליצור קשר עם האנינין נוקלאובאז המשלים באמצעות קשר מימן כפול.

לצורך מילוי המשימה העיקרית שלה, התימין אינו מתערב ישירות בחילוף החומרים, אלא, ביחד עם שלושת הנוקלאובאזים האחרים, רק קובע אילו חומצות אמינו מורכבות לחלבונים באיזה סדר דרך מיקומה על החלק המתאים של גדיל הסליל הכפול. לאחר הכנת עותק של החלק המתאים של גדיל בסיס DNA, מה שמכונה RNA messenger (mRNA), זה מועבר מגרעין התא לציטופלסמה.

בציטופלזמה, על הריבוזומים, מתורגמים רצפי הבסיס לסוג וסדרן של חומצות האמינו, המורכבות לחלבון המיועד באמצעות קשרי פפטיד. לא ידוע מה הפונקציה והמשימות המדויקות של תימין ודוקסיתימידין בחילוף החומרים. ניסויים בבעלי חיים הראו כי מתן תימידין משפר את ספירת הדם באנמיה pernicious, אנמיה הנגרמת כתוצאה ממחסור B12. מחסור בוויטמין B12 יכול כנראה להיות קשור להפרעה בסינתזה של נוקלאוזידים.

חינוך, התרחשות, תכונות וערכים מיטביים

הגוף יכול לסנתז את התימין עצמו במידת הצורך. עם זאת, מכיוון שהסינתזה גוזלת זמן רב ועתירת אנרגיה, הרוב המכריע של הבסיס הגרעיני מתקבל באמצעות מעין עיבוד חוזר של תרכובות תימין או תימידין משומשות או מפירוק חלבונים המכילים תימין או תמידין. מסלול סינתזה זה ידוע בשם מסלול ההצלה.

הוא משמש תמיד כאשר הגוף צריך להשתמש בפחות אנרגיה לפירוק מולקולות גבוהות יותר מאשר לביוסינתזה. תימין יוצר גבישים מבריקים בצורת מחט או פריזמה שטעמם מרה וניתן להמיס אותם במים חמים, אך כמעט לא באלכוהול או אתר. מכיוון שהמבנה הבסיסי של התימין מורכב מטבעת בעלת 6 חברים, התימין יכול להופיע בששה טאוטומרים שונים, שלכל אחד מהם אותה נוסחה מולקולרית כימית, אך עם סידור שונה של הקשרים הכפולים ו / או הקבוצות או המולקולות הנלוות.

מכיוון שהנוקלאובאז כמעט ולא מתרחש בצורה חופשית באורגניזם, אין רמה או ריכוז אופטימליים שיכולים לשמש כערך התייחסות לסטיות והפרעות פתולוגיות. לעומת זאת, התימין משמש כמוצר תרופות בסיסי בייצור תרופות המשמשות לטיפול במחלות נגיפיות מסוימות כמו איידס והפטיטיס B.

מחלות והפרעות

בעת הכנת עותקים של גדילי ה- DNA בצורה של יצירת mRNA, עלולות להתרחש שגיאות כמו שכפול תכוף מדי של שלישייה, רצף של שלושה בסיסים גרעיניים הקובעים את סוג חומצת האמינו, או אובדן רצף או זה מוביל למוטציה נקודתית עם השלכות שעלולות להיות חמורות.

המשותף לכל הבעיות הנובעות מיצירת ה- mRNA כי הטעויות אינן נגרמות על ידי הגרעין עצמו. עם זאת, רק תימין עושה חריג מסוים מכיוון שהוא חשוף למוטציה של DNA בהשפעת אור UV. אם שני בסיסים של תימין צמודים ישירות לחוט DNA, קבוצות המתיל (קבוצת CH3) יכולות ליצור קשר יציב עם התימין השכן בהשפעת אור UV (אור שמש), כך שתוצאת דימר, כימית נגזרת של cyclobutane תואם. זה משנה את ה- DNA בנקודה זו באופן שיוצר גרסה מקוצרת עם פחות בסיסי DNA כאשר משוכפלים את גדיל ה- DNA.

אם מתרחש שעתוק, השגיאה שהועתקה בעבר מ- mRNA מתורגמת לרצף חומצות אמינו שגוי. לאחר מכן מיוצר חלבון שונה אשר, במקרה הגרוע ביותר, אין לו יעילות ביולוגית או שאינו יציב ומכבד שוב את חילוף החומרים. זוהי מוטציה של גנים הנראית בעיקר בתאי עור הנחשפים לאור שמש ישיר. על כן נדון בקרב מומחים האם דימרים כאלה יכולים לגרום לסרטן עור.