Kot Nukleotid je osnovni gradnik ribonukleinske kisline (RNA) ali deoksiribonukleinske kisline (DNK), ki ima bazno, sladkorno ali fosfatno komponento. Nukleotidi imajo vitalne funkcije v celicah in so na primer vključeni v prenos hormonskega signala ali pri proizvodnji energije.
Kaj so nukleotidi
Nukleotidi so osnovni gradniki RNK in DNK. Sestavljajo jih molekula sladkorja, specifična baza in fosfatna skupina.
Nukleotidi se uporabljajo v genetskem zapisu in številne vrste, kot so GTP, cAMP ali ATP, opravljajo tudi vitalne funkcije celic. Velikanske molekule RNA in DNK sestavljajo skupno pet različnih vrst nukleotidov.
Funkcija, učinek in naloge
Nukleotidi so zelo pomembni za tvorbo novih celic, pa tudi za presnovo energije in delujejo tudi kot prenašalne snovi. Telo ne bi moglo delovati brez nukleotidov.
S pomočjo nukleotidov lahko organizem obnovi svojo funkcijo po bolezni ali poškodbi. To zahteva veliko gradbenih materialov in veliko energije, ki pa v primeru pomanjkanja nukleotidov ni na voljo v zadostnih količinah. Na splošno nukleotidi v telesu opravljajo naslednje naloge:
- Nosilec energije: Za to potrebujete anhidridne vezi, ki imajo zelo veliko energije
- Predhodniki sinteznih produktov, kot sta RNA in DNK
- Deli koencimov: Ti so pomembni za proces različnih kemičnih reakcij
- Alosterična modulacijska funkcija: nukleotidi imajo nalogo regulirati aktivnost ključnih encimov
Izobraževanje, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti
Nukleotid je sestavljen iz naslednjih komponent:
- monosaharid, ki ga sestavlja 5 atomov ogljika in je znan tudi kot pentoza
- tudi ostanek fosforne kisline
- iz ene od petih nukleobaz (uracil, timin, citozin, gvanin, adenin)
Sladkor je povezan z bazo in fosforjem. Če se fosfat veže na nukleozid, nastane najpreprostejši nukleotid, tako imenovani mononukleotid. Fosfat tvori estersko vez s 5-ogljikovim atomom nukleozida s cepitvijo vode. Zato nukleotide zelo pogosto imenujemo "fosfatni estri nukleozidov".
Če se odložijo nadaljnji fosfatni ostanki, nastanejo nukleozidi di ali nukleozidni trifosfati. Med fosfati se tvorijo fosforjeve anhidridne vezi, ki imajo veliko energije. V DNK se uporabljajo samo timin, citozin, gvanin ali adenin, medtem ko je uracil v RNK namesto timina prisoten. Obstajajo tudi številne druge baze, znane kot redke baze, ker jih najdemo le v zelo majhnih količinah v nukleinskih kislinah. Sem spadajo na primer hidroksilirane ali metilirane purinske in pirimidinske baze, kot so psevouridin, dihidrouracil ali 5-metilcitozin.
Trije nukleotidi, ki so povezani skupaj, tvorijo najmanjšo enoto, potrebno za kodiranje genetske informacije v RNA ali DNK. Ta enota informacij se imenuje kodon. V bistvu obstajata dve vrsti nukleotidov: pirimidinski nukleotidi in purinski nukleotidi. Purinski nukleotidi imajo heterociklični obročni sistem, sestavljen iz dveh obročev, pirimidinski nukleotidi imajo samo en obroč.
Nukleotidi so naravna sestavina živalske in rastlinske hrane in jih lahko najdemo v vseh celicah. Polimerne nukleinske kisline, ki jih zaužijemo s hrano, organizem razgradi na nukleotide ali nukleozide, ki se nato absorbirajo v tankem črevesju. Vendar se nukleinske kisline v hrani pojavljajo v različnih količinah. Drobovina ima zelo visok delež, vendar veliko nukleinskih kislin vsebuje tudi meso in ribe.
Bolezni in motnje
Zdravi ljudje lahko zaužijejo zadostne količine nukleotidnih spojin iz hrane, jih reciklirajo iz celic ali jih endogeno sintetizirajo. Če pa endogena oskrba ne zadostuje, je izredno pomembno, da s hrano dobimo nukleotide.
Predvsem tkiva z visoko energijsko potrebo potrebujejo nukleotide v zadostnih količinah. Sem spadajo na primer črevesje, jetra, imunski sistem, mišice in živčni sistem. Kronična obolenja so še posebej pogosta v teh tkivih. Druge vrste tkiv, kot so možgani, limfociti, eritrociti ali levkociti, ne morejo sintetizirati nukleotidov in so odvisni tudi od preskrbe z nekaterimi živili. Pri nekaterih bolezenskih stanjih ali z zmanjšanim vnosom nukleotidov priporočamo prehranske nukleotide, da bi optimizirali delovanje tkiv.
Nukleotidi, ki jih zaužijemo s hrano, spodbujajo rast bifidobakterij. Poleg tega se lahko zmanjšajo tudi lezije v prebavilih in poveča se dolžina ali rast črevesnih vilic. Zlasti pri otrocih, ki rastejo zelo hitro, z večjimi poškodbami ali okužbami, se postavlja vprašanje, ali samosinteza zadostuje, da lahko pokrijemo povečano nukleotidno potrebo. Materino mleko vsebuje sorazmerno visok delež nukleotidov, zato morajo dojenčki, ki se hranijo z materinim mlekom, imeti tudi ustrezen vnos.
Če se nukleotidno zaporedje genov spremeni, govorimo o mutaciji. Na primer, par nukleotidov v DNK lahko nadomestimo z drugim. V tem primeru govorimo o točkovni mutaciji ali o "tihi mutaciji". Če se izgubi en ali več nukleotidnih parov ali pa se vstavijo pari, se znotraj gena pojavi brisanje ali vstavljanje.
V mnogih primerih ima protein, ki se nato tvori, popolnoma drugačno strukturo in ne more opravljati svojih nalog. Mutacije lahko povzročijo mutagene snovi ali sevanje ali pa se pojavijo spontano. To lahko spremeni posamezne baze in poškoduje DNK.
