A Nukleinsav anyagcsere a nukleinsavak DNS és RNS felépítéséről és lebontásáról szól. Mindkét molekula feladata a genetikai információ tárolása. A DNS szintézisének zavara mutációkhoz, és ezáltal a genetikai információk megváltoztatásához vezethet.
Mi a nukleinsav-anyagcsere?
A nukleinsav-anyagcsere biztosítja a dezoxiribonukleinsav (DNS) és a ribonukleinsav (RNS) képződését és lebontását. A DNS hosszú ideig tárolja a teljes genetikai információt a sejtmagban. Az RNS viszont felelős a fehérje szintézisért, és így továbbítja a genetikai információt a fehérjékhez.
Mind a DNS, mind az RNS nukleo-bázisokból, cukorból és foszfát maradékból áll. A cukor-molekula észterezés útján kapcsolódik a foszfátmaradékhoz, és két foszfátmaradékhoz kötődik. Ismétlődő foszfát-cukor vegyületek lánca jön létre, amelyhez egy nukleáris bázis glükozid módon kötődik a cukorhoz.
A foszforsav és a cukor mellett öt különféle nukleáris bázis áll rendelkezésre a DNS és az RNS szintéziséhez. A két nitrogénbázis, az adenin és a guanin a purinszármazékokhoz tartozik, a két nitrogénbázis, a citozin és a timin a pirimidinszármazékokhoz tartozik.
Az RNS-ben a timint kicserélték uracilre, amelyet egy további CH3-csoport jellemez. A szerkezeti egység nitrogénbázisát, cukormaradékát és foszfátmaradékát nukleotidnak nevezzük. A DNS-ben kettős spirál szerkezet alakul ki két nukleinsav molekulával, amelyek hidrogénkötésekkel kapcsolódnak egymáshoz, és kettős szálot képeznek. Az RNS csak egy szálból áll.
Funkció és feladat
A nukleinsav-anyagcsere nagy jelentőséggel bír a genetikai kód tárolásában és továbbításában. A genetikai információt eredetileg a DNS-ben tárolják a nitrogénbázisok sorozatán keresztül. Az aminosav genetikai információit három egymást követő nukleotid kódolja. Az egymást követő alap hármasok információkat tárolnak egy adott fehérje lánc szerkezetéről. A lánc elejét és végét olyan jelek állítják be, amelyek nem kódolják az aminosavakat.
A nukleobázisok és a kapott aminosavak lehetséges kombinációi rendkívül nagyok, tehát az azonos ikrek kivételével nincsenek genetikailag azonos szervezetek.
Annak érdekében, hogy a genetikai információ átkerüljön a szintetizálandó proteinmolekulákhoz, először RNS-molekulákat képeznek. Az RNS genetikai információ átadójaként működik és serkenti a fehérjék szintézisét. Az RNS és a DNS kémiai különbsége az, hogy a dezoxiribóz helyett a cukor-ribóz kötődik molekulájába. Ezenkívül a nitrogénbázis-timint kicserélték uracilra.
A másik cukormaradék az RNS alacsonyabb stabilitását és egyszálú természetét is okozza. A kettős szál a DNS-ben védi a genetikai információkat a változások ellen. Két nukleinsavmolekula hidrogénkötések útján kapcsolódik egymáshoz. Ez azonban csak komplementer nitrogénbázisokkal lehetséges. Tehát a DNS-ben csak bázispárok lehetnek az adenin / timin vagy guanin / citozin.
Amikor a kettős szál hasad, a komplementer szál újra és újra kialakul. Például, ha megváltozik egy nukleáris bázis, akkor bizonyos enzimek, amelyek felelősek a DNS javítása során, felismerik, hogy melyik hiány van jelen a komplementer bázison. A megváltozott nitrogénbázist rendszerint helyesen cserélik. Így biztosítják a genetikai kódot. Időnként hibát lehet továbbadni mutáció eredményeként.
A DNS és az RNS mellett fontos mononukleotidok is vannak, amelyek nagy szerepet játszanak az energiacserében. Ide tartoznak például az ATP és az ADP. Az ATP az adenozin-trifoszfát. Adeninmaradékot, ribózot és trifoszfátmaradékot tartalmaz. A molekula energiát szolgáltat, és amikor az energia felszabadul, átalakul adenozin-difoszfáttá, amelynek során a foszfátmaradék eloszlik.
Betegségek és betegségek
Ha rendellenességek fordulnak elő a nukleinsav-anyagcsere során, betegségeket okozhatnak. Hibák fordulhatnak elő a DNS szerkezetében, ebben az esetben rossz nukleáris bázist használunk. Megtörténik a mutáció. A nitrogénbázisok megváltozása kémiai reakciók, például dezaminálás útján történhet. Az NH2 csoportokat itt O = csoportok helyettesítik.
Általában a kódot továbbra is a DNS-ben tárolja a komplementer szál, így a javító mechanizmusok visszaeshetnek a komplementer nitrogén bázisra, amikor a hibát kijavítják. Hatalmas kémiai és fizikai behatások esetén azonban olyan sok hiba fordulhat elő, hogy néha helytelen korrekciókat lehet végrehajtani.
Ezek a mutációk általában a genom kevésbé releváns helyein zajlanak, így nem kell félni a következményektől. Ha azonban hiba történik egy fontos régióban, ez súlyos változást eredményezhet a genetikai felépítésben, súlyos hatással lehet az egészségre.
A szomatikus mutációk gyakran okozzák a rosszindulatú daganatokat. Így fejlődik a rákos sejtek minden nap. Általános szabály azonban, hogy ezeket az immunrendszer azonnal elpusztítja. Ha azonban sok mutáció alakul ki erős kémiai vagy fizikai hatások (például sugárzás) vagy hibás javító mechanizmus révén, akkor rák alakulhat ki. Ugyanez vonatkozik a gyengült immunrendszerre.
A nukleinsav-anyagcsere keretében azonban teljesen más betegségek is kialakulhatnak. A nukleáris bázisok lebontásakor a teljesen újrahasznosítható béta-alanint pirimidin bázisokból állítják elő. A gyengén oldódó húgysavat purinbázisokból állítják elő. Az embereknek üríteniük kell a húgysavat a vizeletben. Ha hiányoznak a húgysav újrafelhasználására szolgáló enzimek a purinbázisok felépítéséhez, akkor a húgysav koncentrációja olyan mértékben emelkedhet, hogy a húgysavkristályok kicsapódnak az ízületekben és köszvény alakul ki.
