Nukleotidy

Tak jako Nukleotid je základní stavební blok ribonukleové kyseliny (RNA) nebo deoxyribonukleové kyseliny (DNA), který má bázi, cukr nebo fosfátovou složku. V buňkách mají nukleotidy vitální funkce a podílejí se například na přenosu hormonálního signálu nebo na produkci energie.

Co jsou to nukleotidy

Nukleotidy jsou základní stavební bloky RNA a DNA. Jsou vyrobeny z molekuly cukru, specifické báze a fosfátové skupiny.

Nukleotidy se používají v genetickém kódu a mnoho typů, jako je GTP, cAMP nebo ATP, také plní životně důležité buněčné funkce. Obří molekuly RNA a DNA se skládají z celkem pěti různých typů nukleotidů.

Funkce, efekt a úkoly

Nukleotidy jsou velmi důležité pro tvorbu nových buněk i pro energetický metabolismus a také fungují jako poslové látky. Tělo by nemohlo fungovat bez nukleotidů.

Pomocí nukleotidů může organismus obnovit svou funkci po nemoci nebo zranění. To vyžaduje hodně stavebních materiálů a hodně energie, které však v případě nedostatku nukleotidů nejsou k dispozici v dostatečném množství. Nukleotidy obecně vykonávají v těle následující úkoly:

• Nosič energie: K tomu potřebujete anhydridové vazby, které jsou velmi energetické
• Prekurzory produktů syntézy, jako je RNA a DNA
• Části koenzymů: Jsou důležité pro proces různých chemických reakcí
• Funkce alosterické modulace: nukleotidy mají za úkol regulovat aktivitu klíčových enzymů

Vzdělávání, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty

Nukleotid se skládá z následujících složek:

• monosacharid, který se skládá z 5 atomů uhlíku a je také známý jako pentóza
• také zbytek kyseliny fosforečné
• z jedné z pěti nukleobáz (uracil, thymin, cytosin, guanin, adenin)

Cukr je spojen s bází a fosforem. Pokud se fosfát váže na nukleosid, vytvoří se nejjednodušší nukleotid, tzv. Mononukleotid. Fosfát tvoří esterovou vazbu s 5-uhlíkovým atomem nukleosidu štěpením vody. Proto se nukleotidy velmi často nazývají „fosfátové estery nukleosidů“.

Jsou-li uloženy další zbytky fosfátů, vytvoří se nukleosid di nebo nukleosid trifosfáty. Mezi fosfáty se tvoří vazby anhydridu kyseliny fosforečné, které mají hodně energie. V DNA se používá pouze thymin, cytosin, guanin nebo adenin, zatímco uracil je přítomen v RNA místo thyminu. Existuje také řada dalších bází známých jako vzácné báze, protože se v nukleových kyselinách vyskytují jen ve velmi malém množství. Patří sem například hydroxylované nebo methylované purinové a pyrimidinové báze, jako je pseudouridin, dihydrouracil nebo 5-methylcytosin.

Tři nukleotidy, které jsou spojeny dohromady, tvoří nejmenší jednotku, která je nezbytná pro kódování genetické informace v RNA nebo DNA. Tato informační jednotka se nazývá kodon. V zásadě existují dva typy nukleotidů: pyrimidinové nukleotidy a purinové nukleotidy. Purinové nukleotidy mají heterocyklický kruhový systém, který je tvořen dvěma kruhy, pyrimidinové nukleotidy mají pouze jeden kruh.

Nukleotidy jsou přírodní složkou potravy zvířat a rostlin a lze je nalézt ve všech buňkách. Polymerní nukleové kyseliny, které jsou přijímány potravou, se organismem rozkládají na nukleotidy nebo nukleosidy, které se pak absorbují v tenkém střevě. Nukleové kyseliny se však v potravě vyskytují v různých množstvích. Vnitřnosti mají velmi vysoký podíl, ale mnoho nukleových kyselin také obsahuje maso a ryby.

Nemoci a poruchy

Zdraví lidé jsou schopni přijímat dostatečné množství nukleotidových sloučenin z potravy, recyklovat je z buněk nebo je endogenně syntetizovat. Pokud je však endogenní zásobování nedostatečné, je nesmírně důležité získat nukleotidy s potravou.

Především tkáně, které mají vysokou energetickou náročnost, potřebují nukleotidy v dostatečném množství. Patří sem například střeva, játra, imunitní systém, svaly a nervový systém. Chronická onemocnění jsou v těchto tkáních zvláště běžná. Jiné typy tkání, jako je mozek, lymfocyty, erytrocyty nebo leukocyty, nemohou syntetizovat nukleotidy a jsou také závislé na zásobování potravinami. Dietetické nukleotidy se doporučují pro určité chorobné stavy nebo pro sníženou absorpci nukleotidů, aby se optimalizovala funkce tkání.

Nukleotidy přijímané potravou stimulují růst bifidobakterií. Dále mohou být také sníženy léze v gastrointestinálním traktu a může být zvýšena délka nebo růst střevních klků. Zejména u dětí, které rostou velmi rychle, s vážnými zraněními nebo infekcemi, vyvstává otázka, zda je samo-syntéza dostačující k pokrytí zvýšené potřeby nukleotidů. Mateřské mléko obsahuje relativně vysoký podíl nukleotidů, takže kojenci, kteří jsou krmeni mateřským mlékem, by také měli mít odpovídající příjem.

Pokud se změní nukleotidová sekvence genů, mluví se o mutaci. Například pár nukleotidů v DNA může být nahrazen jiným. V tomto případě se mluví o bodové mutaci nebo „tiché mutaci“. Pokud dojde ke ztrátě jednoho nebo více párů nukleotidů nebo pokud jsou tyto páry vloženy, dochází k deleci nebo inzerci uvnitř genu.

V mnoha případech má vytvořený protein zcela jinou strukturu a není schopen plnit své úkoly. Mutace mohou být způsobeny mutagenními látkami nebo zářením, nebo mohou nastat spontánně. To může změnit jednotlivé báze a poškodit DNA.