nukleotidy

ako nukleotidov je názov priradený základnému stavebnému bloku kyseliny ribonukleovej (RNA) alebo deoxyribonukleovej kyseliny (DNA), ktorý obsahuje bázu, cukor alebo fosfátovú zložku. Nukleotidy majú v bunkách životne dôležité funkcie a podieľajú sa napríklad na prenose hormonálneho signálu alebo na výrobe energie.

Čo sú nukleotidy

Nukleotidy sú základnými stavebnými kameňmi RNA a DNA. Skladajú sa z molekuly cukru, špecifickej bázy a fosfátovej skupiny.

Nukleotidy sa používajú v genetickom kóde a mnoho typov, napríklad GTP, cAMP alebo ATP, tiež plní životne dôležité bunkové funkcie. Obrie molekuly RNA a DNA sa skladajú z celkom piatich rôznych typov nukleotidov.

Funkcia, účinok a úlohy

Nukleotidy sú veľmi dôležité pre tvorbu nových buniek, ako aj pre energetický metabolizmus a tiež fungujú ako messengerové látky. Telo by nemohlo fungovať bez nukleotidov.

Pomocou nukleotidov môže organizmus obnoviť svoju funkciu po chorobe alebo zranení. Vyžaduje si to veľa stavebných materiálov a veľa energie, ktoré však nie sú k dispozícii v dostatočnom množstve v prípade nedostatku nukleotidov. Nukleotidy vo všeobecnosti vykonávajú v tele tieto úlohy:

• Nosič energie: Na to potrebujete anhydridové väzby, ktoré sú veľmi energetické
• Prekurzory produktov syntézy, ako sú RNA a DNA
• Časti koenzýmov: Sú dôležité pre proces rôznych chemických reakcií
• Funkcia alosterickej modulácie: nukleotidy majú za úlohu regulovať aktivitu kľúčových enzýmov

Vzdelávanie, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty

Nukleotid pozostáva z nasledujúcich zložiek:

• monosacharid, ktorý sa skladá z 5 atómov uhlíka a je známy aj ako pentóza
• tiež zvyšok kyseliny fosforečnej
• z jednej z piatich nukleobáz (uracil, tymín, cytozín, guanín, adenín)

Cukor je spojený s bázou a fosforom. Ak sa fosfát viaže na nukleozid, vytvorí sa najjednoduchší nukleotid, takzvaný mononukleotid. Fosfát vytvára esterovú väzbu s 5-atómom uhlíka nukleozidu rozdelením vody. Nukleotidy sa preto veľmi často nazývajú „fosfátové estery nukleozidov“.

Ak sú uložené ďalšie fosfátové zvyšky, tvoria sa nukleozid di alebo nukleozid trifosfáty. Medzi fosfátmi sa tvoria väzby anhydridu fosforečnej, ktoré majú veľa energie. V DNA sa používa iba tymín, cytozín, guanín alebo adenín, zatiaľ čo uracil je v RNA namiesto tymínu. Existuje tiež mnoho ďalších báz známych ako zriedkavé bázy, pretože sa nachádzajú iba vo veľmi malom množstve v nukleových kyselinách. Patria sem napríklad hydroxylované alebo metylované purínové a pyrimidínové bázy, ako je pseudouridín, dihydrouracil alebo 5-metylcytozín.

Tri nukleotidy, ktoré sú navzájom spojené, tvoria najmenšiu jednotku, ktorá je potrebná na kódovanie genetickej informácie v RNA alebo DNA. Táto informačná jednotka sa nazýva kodón. V zásade existujú dva typy nukleotidov: pyrimidínové nukleotidy a purínové nukleotidy. Purínové nukleotidy majú heterocyklický kruhový systém tvorený dvoma kruhmi, pyrimidínové nukleotidy majú iba jeden kruh.

Nukleotidy sú prírodnou zložkou živočíšnych a rastlinných potravín a nachádzajú sa vo všetkých bunkách. Polymérne nukleové kyseliny, ktoré sú požité potravou, sa organizmom rozkladajú na nukleotidy alebo nukleozidy, ktoré sa potom absorbujú v tenkom čreve. Nukleové kyseliny sa však v potravinách vyskytujú v rôznych množstvách. Vnútornosti majú veľmi vysoký podiel, ale veľa nukleových kyselín obsahuje aj mäso a ryby.

Choroby a poruchy

Zdraví ľudia sú schopní prijať dostatočné množstvo nukleotidových zlúčenín z potravy, recyklovať ich z buniek alebo ich endogénne syntetizovať. Ak však endogénny prísun nie je dostatočný, je mimoriadne dôležité získať nukleotidy spolu s potravou.

Predovšetkým tkanivá, ktoré majú vysokú energetickú náročnosť, potrebujú nukleotidy v dostatočnom množstve. Patria sem napríklad črevá, pečeň, imunitný systém, svaly a nervový systém. Chronické choroby sú v týchto tkanivách obzvlášť bežné. Iné typy tkanív, ako je mozog, lymfocyty, erytrocyty alebo leukocyty, nedokážu syntetizovať nukleotidy a sú tiež závislé od dodávky určitých potravín. Dietetické nukleotidy sa odporúčajú pri určitých chorobných stavoch alebo pri zníženej absorpcii nukleotidov, aby sa optimalizovala funkcia tkanív.

Nukleotidy požívané potravou stimulujú rast bifidobaktérií. Ďalej môžu byť tiež zmenšené lézie v gastrointestinálnom trakte a môže byť zvýšená dĺžka alebo rast črevných klkov. Najmä u detí, ktoré rastú veľmi rýchlo, s veľkými zraneniami alebo infekciami, vyvstáva otázka, či je samo-syntéza dostatočná na pokrytie zvýšenej potreby nukleotidov. Materské mlieko obsahuje pomerne vysoký podiel nukleotidov, takže dojčatá, ktoré sú kŕmené materským mliekom, by mali mať zodpovedajúci príjem.

Ak sa nukleotidová sekvencia génov zmení, hovorí sa o mutácii. Napríklad pár nukleotidov v DNA môže byť nahradený iným. V tomto prípade sa hovorí o bodovej mutácii alebo o „tichej mutácii“. Ak sa stratí jeden alebo viac párov nukleotidov alebo sa vložia páry, dôjde k delécii alebo inzercii v géne.

V mnohých prípadoch má vytvorený proteín úplne inú štruktúru a nie je schopný vykonávať svoje úlohy. Mutácie môžu byť spôsobené mutagénnymi látkami alebo ožarovaním alebo sa môžu objaviť spontánne. To môže zmeniť jednotlivé bázy a poškodiť DNA.