nukleobaser

nukleobaser er byggestenene, hvorfra de lange kæder af DNA og RNA-molekyler er sammensat i deres fosforylerede nukleotidform.

I DNA'et, der danner dobbeltstrenge, der ligner reb, danner de 4 forekommende nukleiske baser faste parringer med den respektive komplementære base via hydrogenbroer. Nukleobaserne består af enten et bicyklisk purin eller et monocyklisk pyrimidin-skelet.

Hvad er nukleobaser?

De 4 nukleobaser adenin, guanin, cytosin og thymin danner de konstante paringer adenin-thymin (A-T) og guanin-cytosin (G-C) som byggesten af ​​de lange DNA-dobbelthelixmolekylkæder.

De to baser adenin og guanin består hver af en modificeret bicyklisk seks og fem ring af purin-basistrukturen og omtales derfor også som purinbaser. Basisstrukturen i de to andre nukleiske baser, cytosin og thymin, består af en heterocyklisk aromatisk seks-leddet ring, der svarer til et modificeret pyrimidin-skelet, hvorfor de også kaldes pyrimidin-baser. Da RNA for det meste er til stede som enkeltstrenge, er der oprindeligt ingen basepar der. Dette finder kun sted under replikation via mRNA (messenger RNA).

Kopien af ​​RNA-strengen består af de komplementære nukleobaser, der er analoge med den anden DNA-streng. Den eneste forskel er, at uracil er substitueret med thymin i RNA. DNA- og RNA-kædemolekylerne dannes ikke i deres rene form af nukleobaserne, men snarere, i tilfælde af DNA, kombineres de med 5-sukker deoxyribose til dannelse af det tilsvarende nukleosid. I tilfælde af RNA består sukkergruppen af ​​ribose. Derudover phosphoryleres nucleosiderne til såkaldte nucleotider med en phosphatrest.

Purinbaserne hypoxanthin og xanthin, som også findes i DNA og RNA, svarer til modificeret thymin. Hypoxanthin dannes ud fra adenin ved at erstatte aminogruppen (-NH3) med en hydroxylgruppe (-OH), og xanthin dannes ud fra guanin. Begge nukleobaser bidrager ikke til transmission af genetisk information.

Funktion, effekt og opgaver

En af de vigtigste funktioner i de nukleiske baser, der udgør de dobbelte DNA-strenge, er at vise tilstedeværelse på den tilsigtede position.

Sekvensen af ​​nukleobaser svarer til den genetiske kode og definerer typen og sekvensen af ​​aminosyrer, hvorfra proteiner er sammensat. Dette betyder, at nukleobasernes vigtigste funktion som del af DNA består af en passiv, statisk rolle, dvs. at de ikke aktivt griber ind i stofskiftet, og deres biokemiske struktur ændres ikke af messenger RNA (mRNA) under læseprocessen. Det forklarer delvist DNA's levetid.

Halveringstiden for mitokondrialt DNA (mtDNA), hvor halvdelen af ​​de oprindeligt eksisterende bindinger mellem nukleobaserne går i stykker, er meget afhængig af miljøbetingelserne og varierer mellem ca. 520 år under gennemsnitlige forhold med positive temperaturer og op til 150.000 år under permafrost-forhold .

Som en del af RNA spiller nukleobaserne en noget mere aktiv rolle. Når celler opdeles, brydes DNA-dobbeltstrengene i princip op og adskilles fra hinanden for at være i stand til at danne en komplementær streng, mRNA, der så at sige danner arbejdskopi af det genetiske materiale og tjener som grundlag for udvælgelsen og sekvensen af ​​aminosyrerne, hvorfra tilsigtede proteiner samles. En anden nukleisk base, dihydrouracil, findes kun i den såkaldte transport-RNA (tRNA), der bruges til at transportere aminosyrer under proteinsyntese.

Nogle nukleobaser har en helt anden funktion som en del af enzymer, der aktivt katalytisk aktiverer og kontrollerer visse biokemiske processer. Adenin udfører sin mest kendte opgave som et nukleotid i energibalancen i celler. Adenin spiller en vigtig rolle som elektrondonor som adenosindiphosphat (ADP) og adenosintrifosfat (ATP) såvel som en komponent i nicotinamidadenindinucleotid (NAD).

Uddannelse, forekomst, egenskaber & optimale værdier

I den ikke-fosforylerede form består nukleobaser udelukkende af kulstof, brint og ilt, stoffer, der er allestedsnærværende og frit tilgængelige. Kroppen er derfor i stand til at syntetisere nukleobaser i sig selv, men processen er kompleks og energikrævende.

Derfor foretrækkes nyttiggørelse af nukleinsyrer ved genanvendelse, f.eks. B. gennem nedbrydning af proteiner, der indeholder visse forbindelser, der kan isoleres og omdannes til nukleinsyrer med lidt energiforbrug eller endda med energiforøgelse. Nukleinsyrer forekommer normalt ikke i ren form i kroppen, men mest som nukleosider eller deoxynukleosider med en vedhæftet ribose- eller deoxyribosemolekyle. Som en komponent af DNA og RNA og som en komponent i visse enzymer er nucleinsyrerne eller deres nukleosider også reversibelt phosphoryleret med en til tre phosphatgrupper (PO4-).

En referenceværdi for en optimal forsyning af nukleobaser findes ikke. En mangel eller et overskud af nukleobaser kan kun bestemmes indirekte via visse metaboliske lidelser.

Sygdomme og lidelser

Den slags farer, forstyrrelser og risici, der bringes i forbindelse med nukleobaserne, er fejl i antallet og sekvensen på DNA- eller RNA-strengene, hvilket fører til en ændring i kodningen for proteinsyntese.

Hvis kroppen ikke kan afhjælpe fejlen gennem sine reparationsmekanismer, kommer det til syntese af biologisk inaktive eller anvendelige proteiner, hvilket igen kan føre til milde til alvorlige metaboliske lidelser. Det kan f.eks. B. genetiske mutationer er til stede, der kan udløse symptomatiske sygdomme fra starten via metabolske forstyrrelser, som kan være uhelbredelige. Men selv i et sundt genom kan der opstå kopieringsfejl under replikation af DNA- og RNA-kæderne, som påvirker stofskiftet.

En kendt metabolisk lidelse i purinbalancen er z. B. tilbage til en genetisk defekt på x-kromosomet. På grund af den genetiske defekt kan purinbaserne hypoxanthin og guanin ikke genanvendes, hvilket i sidste ende fremmer dannelsen af ​​urinsten og gigt i leddene.