Nukleozid se uvijek sastoji od nukleinske baze povezane s monosaharidom riboza ili deoksiriboza N-glikozidnom vezom. Svih 5 nukleinskih baze - građevni blokovi dvostrukih i pojedinačnih spirala DNA i RNA - mogu se enzimski pretvoriti u nukleozide. Neki glikozidi imaju fiziološko značenje poput adenozin, koji je osnovni gradivni element za ADP i ATP u staničnom metabolizam energije.
Što su nukleozidi?
Dvostruke zavojnice DNA i pojedinačne zavojnice RNA nastaju od sekvenci od samo pet različitih nukleinskih baze u obliku nukleotida. Svih pet nukleinskih baze, od kojih su adenin i gvanin osnovna struktura na osnovi peto- i šesteročlanih prstenova purina, a citozin, timin i uracil na bazi aromatičnog šesteročlanog prstena pirimidina, mogu kombinirati N-glikozidno s monosaharidom riboza odnosno deoksiriboza. Hidroksilna skupina (-OH) na C atomu 1 pentoze reagira s amino skupinom (-NH2) nukleinske baze da bi stvorila i odcijepila molekulu H2O. Kad riboza ili je spojen ostatak deoksiriboze, adenin se pretvara u adenozin odnosno deoksiadenozin. Slično tome, purinska baza gvanin pretvara se u gvanozin, odnosno deoksiguanozin. Tri purinske baze timin, citozin i uracil pretvaraju se u timidin, citidin i uridin dodavanjem ostatka riboze ili dobivaju prefiks "deoksi-" ako je dodani šećer ostatak se sastoji od deoksiriboze. Uz to, postoji veliki broj modificiranih nukleozida, od kojih neki igraju ulogu u prijenosu DNA (tDNA) i ribosomske RNA (rRNA). Umjetno proizvedeni, modificirani nukleozidi, takozvani nukleozidni analozi djeluju djelomično kao antivirusna sredstva i koriste se posebno za borbu protiv retrovirusa. Neki analozi nukleozida pokazuju citostatičku aktivnost, pa se koriste za borbu protiv određenih Raka stanice.
Funkcija, radnja i uloge
Jedna od najvažnijih funkcija pet osnovnih nukleozida je pretvaranje u nukleotide uz dodatak a fosfat grupiraju se u pentozu i kao nukleotidi tvore gradivne blokove DNA i RNA. U modificiranom obliku neki nukleozidi također obavljaju zadatke u katalizi određenih metaboličkih procesa. Na primjer, takozvani „aktivni metionina”(S-adenosil-metionin) služi kao donor metilnih skupina. U nekim slučajevima nukleozidi također funkcioniraju u svom nukleotidnom obliku kao građevni blokovi koenzima koji prenose skupinu. Primjeri uključuju riboflavin (vitamin B2), koji služi kao preteča mnogim koenzimima i na taj način igra središnju ulogu u mnogim metaboličkim procesima. U opskrbi stanicama energijom, adenozin igra vrlo važnu ulogu kao adensin difosfat (ADP) i kao adenozin trifosfat (ATP). ATP se može opisati kao univerzalni nosač energije i također služi kao fosfat donor u mnogim metaboličkim procesima koji uključuju fosforilaciju. Gvanozin trifosfat (GTP) nositelj je energije u takozvanom citratnom ciklusu u mitohondriji. Nukleotidi su također komponente koenzima A i Vitamin B12. Nukleozidi uridin i citidin koriste se u kombinaciji kao droge liječiti upala živaca i bolesti mišića. Na primjer, lijek se koristi za korijen živca upala kralježnice i lumbago. Modificirani nukleozidi, takozvani analozi nukleozida, u nekim slučajevima pokazuju virostatske učinke protiv retrovirusa. Koriste se u droge protiv, na primjer, herpes simplex virus i HIV virusi. Ostali analozi nukleozida s citostatičkom aktivnošću igraju ulogu u Raka liječenje.
Formiranje, pojava, svojstva i optimalne vrijednosti
Nukleozidi se u potpunosti sastoje od ugljen, vodik, kisiki dušik. Svih tvari ima gotovo svugdje na Zemlji. Elementi u tragovima i rijetko minerala nisu potrebni za izgradnju nukleozida. Ipak, tijelo ne sintetizira nukleozide od nule jer je sinteza složena i troši energiju. Stoga ljudsko tijelo ide suprotnim putem, nukleozide dobiva uglavnom iz procesa razgradnje u srednjem metabolizmu purina i pirimidina (put spašavanja). Nukleozidi sudjeluju u raznim enzimsko-katalitičkim metaboličkim procesima u čistom obliku ili u fosforiliranom obliku kao nukleotidi. Posebno se napominje funkcija adenozina u obliku ATP i ADP u takozvanom respiratornom lancu. Nukleotid gvanin trifosfat igra presudnu ulogu u takozvanom citratnom ciklusu. U ciklusima se procesi odvijaju unutar mitohondriji stanica. Budući da su nukleozidi gotovo uvijek prisutni u velikim količinama u vezanom obliku ili kao funkcionalni nosači u praktički svim tjelesnim stanicama, ne postoji općenito ograničenje ili smjernica za optimalnu koncentracija. Određivanje koncentracija specifičnih nukleozida ili nukleotida u krv plazma može biti korisna za dijagnoze i diferencijalne dijagnoze.
Bolesti i poremećaji
Nukleozidi su aktivni dio mnogih metaboličkih procesa i njihove se funkcije rijetko mogu razmatrati zasebno. Poremećaji obično uključuju složene enzimatsko-katalitičke procese koji se prekidaju ili inhibiraju na određenim mjestima, što dovodi do odgovarajućih simptoma. Bolesti koje uzrokuju metaboličke abnormalnosti nukleozida obično također uključuju metabolizam purina ili pirimidina, jer pet osnovnih nukleozida nosi ili purin ili pirimidin. Poznati poremećaj u metabolizmu purina uzrokovan je poznatim Lesch-Nyhanovim sindromom, nasljednom bolešću koja uzrokuje nedostatak hipoksantin-gvanin fosforiboziltransferaze (HGPRT). Nedostatak enzima sprječava recikliranje određenih nukleinskih baza, što rezultira kumulativnim nakupljanjem hipoksantina i gvanina. To pak pokreće hiperuricemija, povišen mokraćne kiseline razini, koja vodi do giht. Povišeno mokraćne kiseline razina vodi do depozita na zglobova i ovojnice tetiva, koje mogu uzrokovati bolne simptome. Vrlo rijetka nasljedna bolest očituje se u nedostatku adenilosukcinat-liaze, što dovodi do problema u metabolizmu purina. Bolest uzrokuje trzanje mišića i usporen razvoj fetusa s teškim tijekom.
