NUKLEOZĪDI: RAKSTUROJUMS, STRUKTŪRA UN PIELIETOJUMS - BIOLOĢIJA - 2025

The nukleozīdi ir liela grupa bioloģisko molekulu, kas sastāv no slāpekļa bāzes un piecu - oglekļa cukurs, kas kovalenti saistīti. Struktūru ziņā tie ir ļoti dažādi.

Tie ir priekšnoteikumi nukleīnskābju (DNS un RNS) sintēzei, kas ir būtisks notikums visu dzīvo būtņu metabolisma un augšanas kontrolei. Viņi arī piedalās dažādos bioloģiskos procesos, cita starpā modulējot nervu, muskuļu un sirds un asinsvadu sistēmas aktivitātes.

Avots: Nucleotides_1.svg: Boriss (PNG), SVG, Sjefderi atvasināts darbs: Huhsunqu

Mūsdienās modificētie nukleozīdi tiek izmantoti kā pretvīrusu un pretvēža terapija, pateicoties to īpašībai bloķēt DNS replikāciju.

Ir svarīgi nejaukt terminu nukleozīds ar nukleotīdu. Lai arī abi elementi ir strukturāli līdzīgi, tā kā nukleotīdiem ir viena vai vairākas papildu fosfātu grupas, jo tos veido nukleīnskābju monomēri. Tas ir, nukleotīds ir nukleozīds ar fosfātu grupu.

raksturojums

Nukleozīdi ir molekulas, kuras veido nukleīnskābju celtniecības bloki. Viņiem ir maza molekulmasa, diapazonā no 227,22 līdz 383,31 g / mol.

Pateicoties slāpekļa bāzei, šīs struktūras reaģē kā bāzes ar pKa vērtībām no 3,3 līdz 9,8.

Uzbūve

Nukleozīdu struktūra satur slāpekļa bāzi, kas savienota ar kovalento saiti ar piecu oglekļa cukuru. Tālāk mēs rūpīgi izpētīsim šos komponentus.

Slāpekļa bāze

Pirmais komponents - slāpekļa bāze, ko sauc arī par nukleobāzi - ir plakana aromātiska molekula, kuras struktūrā ir slāpeklis, un tā var būt purīns vai pirimidīns.

Pirmos veido divi kausēti gredzeni: viens no sešiem atomiem un otrs no pieciem. Pirimidīni ir mazāki un sastāv no viena gredzena.

Penthouse

Otrais strukturālais komponents ir pentoze, kas var būt riboze vai dezoksiriboze. Ribose ir "normāls" cukurs, kurā katrs oglekļa atoms ir saistīts ar skābekļa atomu. Dezoksiribozes gadījumā cukurs tiek modificēts, jo tajā trūkst skābekļa atoma pie 2 'oglekļa.

Saite

Visos nukleozīdos (un arī nukleotīdos), kurus mēs atrodam dabiski, saite starp abām molekulām ir β-N-glikozīdiska tipa, un tā ir izturīga pret sārmainu šķelšanos.

Cukura 1 'ogleklis ir piesaistīts pirimidīna 1 slāpeklim un purīna 9 slāpeklim. Kā redzam, šie ir tie paši komponenti, kurus mēs atrodam monomēros, kas veido nukleīnskābes: nukleotīdi.

Modificēti nukleozīdi

Līdz šim mēs esam aprakstījuši nukleozīdu vispārējo struktūru. Tomēr daži ir ar noteiktām ķīmiskām modifikācijām, visbiežāk sastopamās ir metilgrupas savienība ar slāpekļa bāzi. Metilācijas var notikt arī ogļhidrātu daļā.

Pie citām retāk sastopamām modifikācijām pieder izomerizācija, piemēram, no uridīna uz pseudouridīnu; ūdeņraža zudums; acetilēšana; formilēšana; un hidroksilēšana.

Klasifikācija un nomenklatūra

Atkarībā no nukleozīdu strukturālajiem komponentiem ir noteikta klasifikācija ribonukleozīdos un dezoksinukleozīdos. Pirmajā kategorijā mēs atrodam nukleozīdus, kuru purīns vai pirimidīns ir saistīts ar ribozi. Turklāt slāpekļa bāzes, kas tās veido, ir adenīns, guanīns, citozīns un uracils.

Dezoksinukleozīdos slāpekļa bāze ir noenkurota ar dezoksiribozi. Bāzes, kuras mēs atrodam, ir tādas pašas kā ribonukleotīdos, izņemot to, ka pirimidīna uracilu aizstāj ar timīnu.

Šādi ribonukleozīdi tiek nosaukti atkarībā no slāpekļa bāzes, kuru satur molekula, izveidojot šādu nomenklatūru: adenozīns, citidīns, uridīns un guanosīns. Lai identificētu dezoksinukleozīdu, tiek pievienots priedēklis deoksi-, proti: dezoadenozīns, dezoksicididīns, dezoksuridīns un dezoksiguanozīns.

Kā mēs jau minējām iepriekš, galvenā atšķirība starp nukleotīdu un nukleozīdu ir tāda, ka pirmajam ir fosfātu grupa, kas piesaistīta 3 'oglekļa (3'-nukleotīdam) vai 5' oglekļa (5'-nukleotīdam). Tādējādi, runājot par nomenklatūru, mēs varam atrast, ka pirmā gadījuma sinonīms ir nukleozīda-5'-fosfāts.

Bioloģiskās funkcijas

Konstrukciju bloki

Nukleozīdu trifosfāts (tas ir, ar trīs fosfātiem to struktūrā) ir izejviela nukleīnskābju veidošanai: DNS un RNS.

Enerģijas uzkrāšana

Pateicoties augstas enerģijas saitēm, kas satur fosfātu grupas kopā, tās ir struktūras, kas viegli uzglabā enerģiju, kas šūnai ir pietiekami pieejama. Visslavenākais piemērs ir ATP (adenozīna trifosfāts), labāk pazīstams kā “šūnas enerģijas valūta”.

Vietējie hormoni

Pašiem nukleozīdiem (bez fosfātu grupām to struktūrā) nav nozīmīgas bioloģiskās aktivitātes. Tomēr zīdītājiem mēs atrodam pārsteidzošu izņēmumu: adenozīna molekulu.

Šajos organismos adenozīns uzņemas autokoīda lomu, kas nozīmē, ka tas darbojas kā vietējais hormons un arī kā neiromodulators.

Adenozīna cirkulācija asinsritē modulē dažādas funkcijas, piemēram, vazodilatāciju, sirdsdarbības ātrumu, kontrakcijas gludā muskulatūrā, neirotransmiteru izdalīšanos, lipīdu noārdīšanos.

Adenozīns ir slavens ar savu lomu miega regulēšanā. Kad šī nukleozīda koncentrācija palielinās, tas izraisa nogurumu un miegu. Tāpēc kofeīna (molekula, kas līdzīga adenozīnam) patēriņš mūs nomodā, jo tas bloķē adenozīna un tā attiecīgo receptoru mijiedarbību smadzenēs.

Nukleozīdi uzturā

Nukleozīdus var patērēt pārtikā, un ir pierādīts, ka tie modulē dažādus fizioloģiskos procesus, cita starpā dodot labumu noteiktiem imūnsistēmas aspektiem, kuņģa-zarnu trakta attīstībai un augšanai, lipīdu metabolismam un aknu funkcijām.

Starp citiem pārtikas produktiem tie ir bagātīgi mātes pienā, tējā, alā, gaļā un zivīs.

Eksogēno nukleozīdu (un nukleotīdu) papildināšana ir svarīga pacientiem, kuriem trūkst spēju sintezēt šos savienojumus de novo.

Runājot par absorbciju, gandrīz 90% nukleotīdu tiek absorbēti nukleozīdu veidā un atkal fosforilēti zarnu šūnās.

Medicīnas lietojumi: pretvēža un pretvīrusu līdzekļi

Dažiem nukleozīdu vai modificētu nukleotīdu analogiem ir pierādīta pretvēža un pretvīrusu aktivitāte, ļaujot ārstēt tādus nozīmīgas medicīniski svarīgus stāvokļus kā HIV / AIDS, herpes vīrusu, B hepatīta vīrusu un leikēmiju.

Šīs molekulas izmanto šo patoloģiju ārstēšanai, jo tām ir spēja kavēt DNS sintēzi. Tie tiek aktīvi transportēti šūnā un, tā kā tie rada ķīmiskas modifikācijas, novērš turpmāku vīrusa genoma replikāciju.

Analogus, kurus izmanto ārstēšanai, sintezē dažādas ķīmiskas reakcijas. Modifikācijas var būt ribozes daļā vai slāpekļa bāzē.

Atsauces

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Būtiskā šūnu bioloģija. Garland zinātne.
2. Borea, PA, Gessi, S., Merighi, S., Vincenzi, F., & Varani, K. (2018). Adenozīna receptoru farmakoloģija: sasniegumi. Fizioloģiskie pārskati, 98 (3), 1591-1625.
3. Kūpers, GM un Hausmans, RE (2007). Šūna: molekulārā pieeja. Vašingtona DC, Sunderland, MA.
4. Griffiths, AJ (2002). Mūsdienu ģenētiskā analīze: gēnu un genomu integrēšana. Makmillans.
5. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Ievads ģenētiskajā analīzē. Makmillans.
6. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Bioķīmija: teksts un atlants. Panamerican Medical Ed.
7. Mihailopulo, IA, un Miroshnikov, AI (2010). Jaunas tendences nukleozīdu biotehnoloģijā. Acta Naturae 2 (5).
8. Passarge, E. (2009). Ģenētikas teksts un atlants. Panamerican Medical Ed.
9. Siegel, GJ (1999). Pamata neiroķīmija: molekulārie, šūnu un medicīniskie aspekti. Lippincott-Raven.