NUKLEOZIDAS: CHARAKTERISTIKOS, STRUKTŪRA IR PRITAIKYMAS - BIOLOGIJA - 2025

Kad nukleozidai yra didelė grupė biologinių molekulių, sudarytų iš azoto bazės ir penkių - anglies cukraus kovalentiškai prijungta. Kalbant apie struktūras, jos yra labai įvairios.

Jie yra nukleorūgščių (DNR ir RNR) sintezės pirmtakai - pagrindinis įvykis, padedantis kontroliuoti visų gyvų būtybių metabolizmą ir augimą. Jie taip pat dalyvauja įvairiuose biologiniuose procesuose, moduliuodami nervų, raumenų ir širdies bei kraujagyslių sistemų veiklą, be kita ko.

Šaltinis: „Nucleotides_1.svg“: „Boris“ (PNG), SVG, „Sjefderideri“ darbas: Huhsunqu

Šiandien modifikuoti nukleozidai naudojami kaip antivirusinis ir priešvėžinis gydymas, nes jie blokuoja DNR replikaciją.

Svarbu nepainioti termino nukleozidas su nukleotidu. Nors abu elementai yra struktūriškai panašūs, kadangi juos sudaro nukleorūgščių monomerai, nukleotidai turi vieną ar daugiau papildomų fosfato grupių. Tai yra, nukleotidas yra nukleozidas su fosfato grupe.

charakteristikos

Nukleozidai yra molekulės, sudarytos iš nukleorūgščių statybinių blokų. Jie yra mažos molekulinės masės, jų diapazonas yra nuo 227,22 iki 383,31 g / mol.

Dėl azotinės bazės šios struktūros reaguoja kaip bazės, kai pKa vertės yra tarp 3,3 ir 9,8.

Struktūra

Nukleozidų struktūrą sudaro azoto bazė, sujungta kovalentiniu ryšiu su penkių anglies cukrumi. Žemiau panagrinėsime šiuos komponentus.

Azoto bazė

Pirmasis komponentas - azoto bazė, dar vadinama nukleobaze - yra plokščia aromatinė molekulė, kurios struktūroje yra azoto, ir tai gali būti purinas arba pirimidinas.

Pirmuosius sudaro du sulieti žiedai: vienas iš šešių atomų, kitas - iš penkių. Pirimidinai yra mažesni ir sudaryti iš vieno žiedo.

Penthouse

Antrasis struktūrinis komponentas yra pentozė, kuri gali būti ribozė arba dezoksiribozė. Ribose yra "normalus" cukrus, kuriame kiekvienas anglies atomas yra sujungtas su deguonies atomu. Dezoksiribozės atveju cukrus yra modifikuotas, nes jame nėra deguonies atomo, esančio 2 ’anglies atomoje.

Nuoroda

Visuose nukleoziduose (taip pat ir nukleotiduose), kuriuos randame natūraliai, abiejų molekulių jungtis yra β-N-glikozidinio tipo ir yra atspari šarminiam skilimui.

1 'cukraus anglis yra prijungta prie pirimidino 1 azoto ir purino 9 azoto. Kaip matome, tai yra tie patys komponentai, kuriuos randame nukleorūgštis sudarančiuose monomeruose: nukleotidai.

Modifikuoti nukleozidai

Iki šiol mes aprašėme bendrą nukleozidų struktūrą. Tačiau yra keletas, turinčių tam tikrų cheminių modifikacijų, dažniausiai tai yra metilo grupės sąjunga su azotine baze. Metilinimas taip pat gali įvykti angliavandenių dalyje.

Kitos retesnės modifikacijos apima izomerizaciją, pavyzdžiui, iš uridino į pseudouridiną; vandenilio praradimas; acetilinimas; formilinimas; ir hidroksilinimas.

Klasifikacija ir nomenklatūra

Atsižvelgiant į nukleozido struktūrinius komponentus, buvo nustatyta klasifikacija į ribonukleozidus ir deoksinukleozidus. Pirmoje kategorijoje randame nukleozidų, kurių purinas arba pirimidinas yra susieti su riboze. Be to, jas formuojančios azoto bazės yra adeninas, guaninas, citozinas ir uracilas.

Deoksinukleoziduose azoto bazė yra pritvirtinta prie dezoksiribozės. Bazės, kurias randame, yra tos pačios kaip ir ribonukleotiduose, išskyrus tai, kad pirimidino uracilą pakeičia timinas.

Tokiu būdu ribonukleozidai yra įvardijami atsižvelgiant į azoto bazę, kurią turi molekulė, sudarydami tokią nomenklatūrą: adenozinas, citidinas, uridinas ir guanozinas. Norint identifikuoti deoksinukleozidą, pridedamas priešdėlis deoksi-, būtent: deoksiadenozinas, deoksicitidinas, deoksiuridinas ir deoksiguanozinas.

Kaip jau minėjome anksčiau, pagrindinis skirtumas tarp nukleotido ir nukleozido yra tas, kad pirmasis turi fosfato grupę, prijungtą prie 3 'anglies (3'-nukleotido) arba prie 5' anglies (5'-nukleotido). Taigi, kalbant apie nomenklatūrą, galime pastebėti, kad pirmojo atvejo sinonimas yra nukleozido-5'-fosfatas.

Biologinės funkcijos

Konstrukciniai blokai

Nukleozidų trifosfatas (tai yra, jų struktūroje yra trys fosfatai) yra žaliava nukleorūgščių konstravimui: DNR ir RNR.

Energijos kaupimas

Didelės energijos jungčių, kurios palaiko fosfato grupes kartu, dėka, jos yra struktūros, lengvai kaupiančios ląstelei pakankamai laisvos energijos. Garsiausias pavyzdys yra ATP (adenozino trifosfatas), geriau žinomas kaip „ląstelės energinė valiuta“.

Vietiniai hormonai

Patys nukleozidai (be fosfatų grupių savo struktūroje) neturi reikšmingo biologinio aktyvumo. Tačiau žinduoliuose randame ryškią išimtį: adenozino molekulę.

Šiuose organizmuose adenozinas įgauna autokoido vaidmenį, o tai reiškia, kad jis veikia kaip vietinis hormonas, taip pat kaip neuromoduliatorius.

Adenozino cirkuliacija kraujyje moduliuoja įvairias funkcijas, tokias kaip kraujagyslių išsiplėtimas, širdies ritmas, lygiųjų raumenų susitraukimai, neurotransmiterių išsiskyrimas, lipidų irimas.

Adenozinas garsėja savo vaidmeniu reguliuojant miegą. Padidėjus šio nukleozido koncentracijai, atsiranda nuovargis ir miegas. Būtent todėl kofeino (molekulės, panašios į adenoziną) vartojimas mus budina, nes tai blokuoja adenozino ir jo atitinkamų receptorių sąveiką smegenyse.

Nukleozidai maiste

Nukleozidai gali būti vartojami maiste. Įrodyta, kad jie moduliuoja įvairius fiziologinius procesus, naudingi tam tikriems imuninės sistemos aspektams, virškinimo trakto vystymuisi ir augimui, lipidų apykaitai, kepenų funkcijoms.

Jie yra gausūs motinos pieno, arbatos, alaus, mėsos ir žuvies komponentai, be kitų maisto produktų.

Eksogeninių nukleozidų (ir nukleotidų) papildai yra svarbūs pacientams, kuriems trūksta sugebėjimo sintetinti šiuos junginius de novo.

Kalbant apie absorbciją, beveik 90% nukleotidų yra absorbuojami nukleozidų pavidalu ir vėl fosforilinami žarnyno ląstelėse.

Medicinos priemonės: priešvėžiniai ir antivirusiniai vaistai

Tam tikri nukleozidų ar modifikuotų nukleotidų analogai pasižymėjo priešvėžiniu ir antivirusiniu poveikiu, leidžiančiais gydyti svarbias mediciniškai svarbias ligas, tokias kaip ŽIV / AIDS, herpes virusą, hepatito B virusą ir leukemiją.

Šios molekulės yra naudojamos šioms patologijoms gydyti, nes jos turi galimybę slopinti DNR sintezę. Jie aktyviai transportuojami į ląstelę ir, kadangi jie turi cheminių modifikacijų, neleidžia ateityje daugintis viruso genomui.

Analogai, kurie naudojami kaip gydymas, sintetinami skirtingomis cheminėmis reakcijomis. Modifikacijos gali būti ribozės dalyje arba azoto bazėje.

Nuorodos

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… ir Walter, P. (2013). Esminė ląstelių biologija. Girlianda mokslas.
2. Borea, PA, Gessi, S., Merighi, S., Vincenzi, F., & Varani, K. (2018). Adenozino receptorių farmakologija: naujausi metodai. Fiziologinės apžvalgos, 98 (3), 1591–1625.
3. Cooperis, GM ir Hausmanas, RE (2007). Ląstelė: molekulinis metodas. Vašingtonas, DC, Sunderland, MA.
4. Griffiths, AJ (2002). Šiuolaikinė genetinė analizė: genų ir genomų integracija. Macmillanas.
5. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT ir Miller, JH (2005). Įvadas į genetinę analizę. Macmillanas.
6. J. Koolmanas, & Röhm, KH (2005). Biochemija: tekstas ir atlasas. Panamerican Medical Ed.
7. Michailopulo, IA, ir Miroshnikov, AI (2010). Naujos nukleozidų biotechnologijų tendencijos. „Acta Naturae 2“ (5).
8. Passagas, E. (2009). Genetikos tekstas ir atlasas. Panamerican Medical Ed.
9. Siegel, GJ (1999). Pagrindinė neurochemija: molekuliniai, ląsteliniai ir medicininiai aspektai. Lippincott-Raven.