NUKLEOSIDI: OMINAISUUDET, RAKENNE JA SOVELLUKSET - BIOLOGIA - 2026

Nukleosidit ovat suuri joukko biologisia molekyylejä, jotka koostuvat typpipitoisen emäksen ja viisi - hiili sokerin kovalenttisesti sidottu. Rakenteellisesti ne ovat hyvin erilaisia.

Ne ovat nukleiinihappojen (DNA: n ja RNA: n) synteesin edeltäjiä, joka on perustapahtuma kaikkien elävien olentojen aineenvaihdunnan ja kasvun hallitsemiseksi. Ne osallistuvat myös erilaisiin biologisiin prosesseihin moduloimalla muun muassa hermo-, lihas- ja sydänjärjestelmien toimintaa.

Lähde: Nucleotides_1.svg: Boris (PNG), SVG, Sjefderideri-teos: Huhsunqu

Nykyään modifioituja nukleosideja käytetään virus- ja syöpälääkityksenä ansiostaan, että ne estävät DNA: n replikaatiota.

On tärkeää olla sekoittamatta termiä nukleosidi nukleotidiin. Vaikka molemmat elementit ovat rakenteellisesti samanlaisia, koska ne koostuvat nukleiinihappojen monomeereistä, nukleotideissa on yksi tai useampia lisäfosfaattiryhmiä. Eli nukleotidi on nukleosidi, jossa on fosfaattiryhmä.

ominaisuudet

Nukleosidit ovat molekyylejä, jotka koostuvat nukleiinihappojen rakennuspalikoista. Niiden molekyylipaino on pieni, välillä 227,22 - 383,31 g / mol.

Typpipitoisen emäksen ansiosta nämä rakenteet reagoivat emäksinä pKa-arvojen välillä 3,3 - 9,8.

Rakenne

Nukleosidirakenne käsittää typpipitoisen emäksen, joka on kytketty kovalenttisella sidoksella viiden hiilen sokeriin. Tutkimme näitä komponentteja perusteellisesti alla.

Typpiemäs

Ensimmäinen komponentti - typpipitoinen emäs, jota kutsutaan myös nukleobaasiksi - on litteä aromaattinen molekyyli, jonka rakenteessa on typpeä ja joka voi olla puriini tai pyrimidiini.

Entiset koostuvat kahdesta sulautuneesta renkaasta: yksi kuudesta atomista ja toinen viidestä. Pyrimidiinit ovat pienempiä ja koostuvat yhdestä renkaasta.

Kattohuoneisto

Toinen rakennekomponentti on pentoosi, joka voi olla riboosi tai deoksiriboosi. Ribose on "normaali" sokeri, jossa jokainen hiiliatomi on sitoutunut happiatomiin. Deoksiriboosin tapauksessa sokeri modifioidaan, koska siitä puuttuu happiatomi 2'-hiilessä.

Linkki

Kaikissa nukleosideissa (ja myös nukleotideissa), joita löydämme luonnostaan, molempien molekyylien välinen sidos on β-N-glykosidityyppiä ja se on vastustuskykyinen emäksiselle pilkkoutumiselle.

Sokerin 1'-hiili on kiinnittynyt pyrimidiinin typpeen 1 ja puriinin typpeen 9. Kuten voimme nähdä, nämä ovat samoja komponentteja, joita löydämme nukleiinihappojen muodostavista monomeereistä: nukleotideista.

Modifioidut nukleosidit

Toistaiseksi olemme kuvanneet nukleosidien yleisen rakenteen. On kuitenkin joitain, joilla on tiettyjä kemiallisia muunnoksia, yleisimpiä on metyyliryhmän liittyminen typpipohjaiseen emäkseen. Metylaatioita voi tapahtua myös hiilihydraattiosassa.

Muihin harvemmin tapahtuviin modifikaatioihin sisältyy isomerointi, esimerkiksi uridiinista pseudouridiiniksi; vetyjen menetykset; asetylointi; formylaatiolle; ja hydroksylointi.

Luokittelu ja nimikkeistö

Nukleosidin rakenteellisista komponenteista riippuen, luokittelu ribonukleosideiksi ja deoksinukleosideiksi on vahvistettu. Ensimmäiseen luokkaan löydämme nukleosideja, joiden puriini tai pyrimidiini on kytketty riboosiin. Niitä muodostavat typpipitoiset emäkset ovat lisäksi adeniini, guaniini, sytosiini ja urasiili.

Deoksinukleosideissa typpipitoinen emäs on ankkuroitu deoksiribosiiniin. Löytämämme emäkset ovat samat kuin ribonukleotideissa, paitsi että pyrimidiini-urasiili korvataan tymiinillä.

Tällä tavalla ribonukleosidit nimetään riippuen typpipitoisesta emäksestä, jonka molekyyli sisältää, seuraavan nimikkeistön muodostamiseksi: adenosiini, sytidiini, uridiini ja guanosiini. Deoksinukleosidin tunnistamiseksi lisätään etuliite deoksi-, nimittäin: deoksyadenosiini, deoksisytidiini, deoksiuridiini ja deoksiguanosiini.

Kuten aiemmin mainitsimme, nukleotidin ja nukleosidin välinen perustavanlaatuinen ero on, että ensimmäisessä on fosfaattiryhmä, joka on kiinnittynyt 3'-hiileen (3'-nukleotidi) tai 5'-hiileen (5'-nukleotidi). Siten nimikkeistön suhteen voimme havaita, että ensimmäisen tapauksen synonyymi on nukleosidi-5'-fosfaatti.

Biologiset toiminnot

Rakennepalikat

Nukleosiditrifosfaatti (ts. Niiden rakenteessa on kolme fosfaattia) ovat raaka-aine nukleiinihappojen rakentamiseksi: DNA ja RNA.

Energia varasto

Fosfaattiryhmiä pitävien korkeaenergisten sidosten ansiosta ne ovat rakenteita, jotka varastoivat helposti energiaa, jolla on riittävä saatavuus solulle. Tunnetuin esimerkki on ATP (adenosiinitrifosfaatti), tunnetaan paremmin "solun energiavaluuttana".

Paikalliset hormonit

Itse nukleosideilla (ilman rakenteessaan fosfaattiryhmiä) ei ole merkittävää biologista aktiivisuutta. Nisäkkäissä löydämme kuitenkin silmiinpistävän poikkeuksen: adenosiinimolekyyli.

Näissä organismeissa adenosiini ottaa autokoidin roolin, mikä tarkoittaa, että se toimii paikallisena hormonina ja myös neuromodulaattorina.

Adenosiinin kierto verenkierrossa moduloi erilaisia ​​toimintoja, kuten verisuonten laajenemista, sykettä, sileän lihaksen supistuksia, välittäjäaineiden vapautumista, lipidien hajoamista.

Adenosiini on kuuluisa roolista unen säätelyssä. Kun tämän nukleosidin pitoisuus kasvaa, se aiheuttaa väsymystä ja unta. Siksi kofeiinin (adenosiinin kaltainen molekyyli) kulutus pitää meidät hereillä, koska se estää adenosiinin ja sen vastaavien reseptoreiden vuorovaikutuksen aivoissa.

Nukleosidit ruokavaliossa

Nukleosideja voidaan kuluttaa ruoassa, ja on osoitettu, että ne moduloivat erilaisia ​​fysiologisia prosesseja hyödyttäen muun muassa immuunijärjestelmän tiettyjä näkökohtia, maha-suolikanavan kehitystä ja kasvua, lipidimetabolia, maksan toimintoja.

Ne sisältävät runsaasti rintamaitoa, teetä, olutta, lihaa ja kalaa, muun muassa ruokia.

Eksogeenisen nukleosidin (ja nukleotidin) täydentäminen on tärkeää potilaille, joilla ei ole kykyä syntetisoida näitä yhdisteitä de novo.

Imeytymisen suhteen melkein 90% nukleotideistä imeytyy nukleosidien muodossa ja fosforyloituu jälleen suoliston soluihin.

Lääketieteelliset sovellukset: syöpälääkkeet ja viruslääkkeet

Tietyillä nukleosidi- tai modifioiduilla nukleotidianalogeilla on osoitettu syövän ja virusten vastaista aktiivisuutta, mikä mahdollistaa merkittävän lääketieteellisesti merkittävien sairauksien, kuten HIV / AIDS, herpesvirus, hepatiitti B-virus ja leukemia, hoidon.

Näitä molekyylejä käytetään näiden patologioiden hoitamiseen, koska niillä on kyky estää DNA-synteesi. Ne kuljetetaan aktiivisesti soluun ja koska ne esittävät kemiallisia modifikaatioita, ne estävät viruksen genomin lisääntymisen tulevaisuudessa.

Hoitoina käytettävät analogit syntetisoidaan erilaisilla kemiallisilla reaktioilla. Modifikaatiot voivat tulla riboosiosaan tai typpipitoiseen emäkseen.

Viitteet

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… ja Walter, P. (2013). Oleellinen solubiologia. Garland Science.
2. Borea, PA, Gessi, S., Merighi, S., Vincenzi, F., ja Varani, K. (2018). Adenosiinireseptorien farmakologia: tekniikan taso. Fysiologiset katsaukset, 98 (3), 1591-1625.
3. Cooper, GM, ja Hausman, RE (2007). Solu: molekyylinäkökulma. Washington DC, Sunderland, MA.
4. Griffiths, AJ (2002). Moderni geenianalyysi: geenien ja genomien integrointi. Macmillan.
5. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT ja Miller, JH (2005). Johdanto geenianalyysiin. Macmillan.
6. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Biokemia: teksti ja atlas. Panamerican Medical Ed.
7. Mikhailopulo, IA, ja Miroshnikov, AI (2010). Uudet suuntaukset nukleosidibioteknologiassa. Acta Naturae 2 (5).
8. Passarge, E. (2009). Genetiikan teksti ja atlas. Panamerican Medical Ed.
9. Siegel, GJ (1999). Perusneurokemia: molekyylin, solun ja lääketieteen näkökohdat. Lippincott- Raven.