Metabolizam nukleinske kiseline uključuje sastavljanje i rastavljanje nukleinske kiseline DNA i RNA. Oba molekule imaju zadatak pohraniti genetske informacije. Poremećaji u sintezi DNA mogu dovesti na mutacije, a time i na promjene u genetskim informacijama.
Što je metabolizam nukleinske kiseline?
Metabolizam nukleinske kiseline uključuje sastavljanje i rastavljanje nukleinske kiseline DNA i RNA. Metabolizam nukleinske kiseline osigurava stvaranje i razgradnju deoksiribonukleinska kiselina (DNA) i ribonukleinska kiselina (RNA). U tom procesu DNK dugoročno pohranjuje sve genetske informacije u staničnu jezgru. RNA je zauzvrat odgovorna za sintezu proteina i na taj način prenosi genetske informacije na proteini. I DNA i RNA sastoje se od nukleina bazeA šećer molekula i a fosfat molekula. šećer molekula je povezana s fosfat ostatak esterifikacijom i veže se na dva fosfatna ostatka. Ovo tvori lanac ponavljanja fosfat-šećer veze, za svaku od kojih je nukleinska baza glukozidno vezana za šećer sa strane. Pored toga fosforna kiselina i šećer, pet različitih nukleinskih baze dostupni su za izgradnju DNA i RNA. Dva dušik baze adenin i gvanin pripadaju derivatima purina i to dvoje dušik bazira citozin i timin na derivate pirimidina. U RNA se timin zamjenjuje za uracil, koji je karakteriziran dodatnom CH3 skupinom. Strukturna jedinica dušik baza, ostatak šećera i fosfat naziva se nukleotid. U DNA se stvara dvostruka zavojnica s dvije nukleinske kiseline molekule spojili zajedno vodik veze koje tvore dvostruku cjedilu. RNA se sastoji od samo jednog lanca.
Funkcija i svrha
Metabolizam nukleinske kiseline igra glavnu ulogu u pohrani i prijenosu genetskog koda. U početku se genetičke informacije pohranjuju u DNK nizom dušičnih baza. Ovdje su genetske informacije za aminokiselinu kodirane s tri uzastopna nukleotida. Uzastopne bazne trojke tako pohranjuju informacije o strukturi određenog lanca proteina. Početak i kraj lanca postavljaju se signalima koji ne kodiraju aminokiseline. Moguće kombinacije nukleinskih baza i nastale aminokiseline su izuzetno velike, tako da, osim jednojajčanih blizanaca, nema genetski identičnih organizama. Kako bi se genetski podaci prenijeli na protein molekule da bi se sintetizirale, prvo se stvaraju molekule RNA. RNA djeluje kao prijenosnik genetske informacije i potiče sintezu proteini. Kemijska razlika između RNA i DNA je u tome što je šećer riboza vezan je u svojoj molekuli umjesto deoksiriboze. Nadalje, dušik na bazi timina zamjenjuje se za uracil. Ostali ostaci šećera također uzrokuju nižu stabilnost i jednolančanost RNA. Dvostruki lanac u DNA osigurava genetske informacije od promjena. U ovom su procesu dvije molekule nukleinske kiseline međusobno povezane vodik vezivanje. Međutim, to je moguće samo s komplementarnim bazama dušika. Dakle, DNA može sadržavati samo parove baza adenin / timin, odnosno gvanin / citozin. Kad se dvostruka nit razdvoji, uvijek se ponovno stvara komplementarna nit. Ako je, na primjer, nukleinska baza promijenjena, sigurno enzimi odgovorni za popravak DNA prepoznaju nedostatak iz komplementarne baze. Izmijenjena baza dušika obično se pravilno zamjenjuje. Na taj se način osigurava genetski kod. Međutim, ponekad se defekt može prenijeti što rezultira mutacijom. Uz DNA i RNA, tu su i važni mononukleotidi koji igraju glavnu ulogu u metabolizam energije. Tu spadaju, na primjer, ATP i ADP. ATP je adenozin trifosfat. Sadrži ostatak adenina, riboza i ostatak trifosfata. Molekula daje energiju i pretvara se u adenozin difosfat kada se energija oslobađa, odvajajući ostatke fosfata.
Bolesti i poremećaji
Kada se tijekom metabolizma nukleinske kiseline pojave poremećaji, mogu nastati bolesti. Na primjer, mogu se pojaviti pogreške u konstrukciji DNA, uz upotrebu netočne nukleinske baze. Dolazi do mutacije. Promjene na bazi dušika mogu se dogoditi kemijskim reakcijama poput deaminiranja. U ovom se procesu NH2 skupine zamjenjuju s O = skupinama. Obično komplementarni lanac u DNA još uvijek pohranjuje kôd, tako da mehanizmi popravka mogu ponovno pasti na komplementarnu bazu dušika prilikom ispravljanja pogreške. Međutim, u slučaju masovnih kemijskih i fizičkih učinaka može nastati toliko nedostataka da se ponekad izvrši pogrešna korekcija. U većini slučajeva ove se mutacije javljaju na manje relevantnim mjestima u genomu, tako da se ne treba bojati nikakvih učinaka. Međutim, ako se kvar dogodi u važnoj regiji, može se dogoditi dovesti do ozbiljne promjene u genetskom materijalu s masivnim učincima na zdravlje. Somatske mutacije često su okidač malignih tumora. Tako, Raka stanice se stvaraju svaki dan. Međutim, njih u pravilu odmah uništava imunološki sustav. Međutim, ako se mnoge mutacije stvaraju zbog jakih kemijskih ili fizikalnih učinaka (npr. Zračenja) ili zbog neispravnog mehanizma popravka, Raka može se razviti. Isto se odnosi i na oslabljene imunološki sustav. Međutim, u kontekstu metabolizma nukleinske kiseline mogu se razviti i potpuno različite bolesti. Kad se nukleinske baze razgrade, pirimidinske baze daju beta-alanin, koji se u potpunosti može reciklirati. Purinove baze stvaraju mokraćne kiseline, koji je teško otopiti. Ljudi se moraju izlučiti mokraćne kiseline kroz mokraću. Ako je enzimi za recikliranje mokraćne kiseline za stvaranje purinskih baza nedostaje mokraćna kiselina koncentracija može se povećati do te mjere da se kristali mokraćne kiseline talože u zglobova s formiranjem giht.
