Metabolismul acidului nucleic: funcție, rol și boli

Metabolismul acidului nucleic implică asamblarea și demontarea acizi nucleici ADN și ARN. Ambii molecule au sarcina de a stoca informații genetice. Perturbările din sinteza ADN pot conduce la mutații și astfel la modificări ale informațiilor genetice.

Ce este metabolismul acidului nucleic?

Metabolismul acidului nucleic implică asamblarea și demontarea acizi nucleici ADN și ARN. Metabolismul acidului nucleic asigură formarea și degradarea acidul dezoxiribonucleic (ADN) și Acid ribonucleic (ARN). În acest proces, ADN-ul stochează toate informațiile genetice pe termen lung în nucleul celular. La rândul său, ARN-ul este responsabil pentru sinteza proteinelor și astfel transferă informațiile genetice către proteine. Atât ADN-ul, cât și ARN-ul constau din nucleic Baze de, A zahăr moleculă și a fosfat moleculă. zahăr molecula este legată de fosfat reziduu prin esterificare și se leagă la două reziduuri de fosfat. Aceasta formează un lanț de repetare fosfat-zahăr legături, la fiecare dintre care o bază nucleică este legată glucozid de zahărul din lateral. Pe lângă acid fosforic iar zahărul, cinci nucleici diferiți Baze de sunt disponibile pentru construirea ADN și ARN. Cei doi azot Baze de adenina și guanina aparțin derivaților purinici și celor două azot bazează citozina și timina la derivații pirimidinei. În ARN, timina este schimbată cu uracil, care se caracterizează printr-o grupare CH3 suplimentară. Unitatea structurală azot baza, reziduul de zahăr și reziduul de fosfat se numește nucleotidă. În ADN, se formează o structură cu dublă helică cu doi acid nucleic molecule unite împreună de hidrogen se leagă pentru a forma un fir dublu. ARN-ul este format dintr-o singură catenă.

Funcția și scopul

Metabolismul acidului nucleic joacă un rol major în stocarea și transmiterea codului genetic. Inițial, informațiile genetice sunt stocate în ADN prin secvența bazelor azotate. Aici, informațiile genetice pentru un aminoacid sunt codificate de trei nucleotide consecutive. Tripletele de bază succesive stochează astfel informațiile despre structura unui anumit lanț proteic. Începutul și sfârșitul lanțului sunt stabilite de semnale care nu codifică aminoacizi. Combinațiile posibile de baze nucleice și rezultatul aminoacizi sunt extrem de mari, astfel încât, cu excepția gemenilor identici, nu există organisme identice genetic. Pentru a transfera informația genetică către proteină molecule pentru a fi sintetizate, se formează mai întâi molecule de ARN. ARN acționează ca un transmițător al informațiilor genetice și stimulează sinteza proteine. Diferența chimică dintre ARN și ADN este că zahărul riboza este legat în molecula sa în loc de dezoxiriboză. Mai mult, baza azot timină este schimbată cu uracil. Celălalt reziduu de zahăr determină, de asemenea, stabilitatea mai mică și monocatenarea ARN-ului. Catenă dublă din ADN asigură informația genetică împotriva schimbărilor. În acest proces, două molecule de acid nucleic sunt legate între ele prin intermediul hidrogen lipire. Cu toate acestea, acest lucru este posibil numai cu baze de azot complementare. Astfel, ADN-ul poate conține doar perechile de baze adenină / timină și, respectiv, guanină / citozină. Când firul dublu se desparte, firul complementar este întotdeauna format din nou. Dacă, de exemplu, o bază nucleică este modificată, sigur enzime responsabil cu repararea ADN-ului recunoaște defectul de la baza complementară. Baza de azot modificată este de obicei înlocuită corect. În acest fel, codul genetic este securizat. Uneori, totuși, un defect poate fi transmis, rezultând o mutație. Pe lângă ADN și ARN, există și mononucleotide importante care joacă un rol major în metabolismul energetic. Acestea includ, de exemplu, ATP și ADP. ATP este adenozină trifosfat. Conține un reziduu de adenină, riboza și reziduul de trifosfat. Molecula furnizează energie și se transformă în adenozină difosfat atunci când energia este eliberată, despărțind un reziduu de fosfat.

Boli și tulburări

Atunci când tulburările apar în timpul metabolismului acidului nucleic, pot rezulta boli. De exemplu, pot apărea erori în construcția ADN-ului, utilizându-se o bază nucleică incorectă. Apare mutația. Modificările bazelor de azot pot apărea prin reacții chimice, cum ar fi dezaminarea. În acest proces, grupurile NH2 sunt înlocuite cu grupe O =. În mod normal, catena complementară din ADN încă stochează codul, astfel încât mecanismele de reparație să poată să cadă pe baza de azot complementară atunci când se corectează eroarea. Cu toate acestea, în cazul unor efecte chimice și fizice masive, pot apărea atât de multe defecte încât uneori se face corectarea greșită. În cele mai multe cazuri, aceste mutații apar în locuri mai puțin relevante din genom, astfel încât nu trebuie să ne temem de efecte. Cu toate acestea, dacă apare un defect într-o regiune importantă, se poate conduce la o schimbare serioasă a materialului genetic cu efecte masive asupra sănătate. Mutațiile somatice sunt adesea factorul declanșator al tumorilor maligne. Prin urmare, cancer celulele se formează în fiecare zi. Cu toate acestea, de regulă, acestea sunt imediat distruse de sistemului imunitar. Cu toate acestea, dacă se formează multe mutații datorită efectelor fizice sau chimice puternice (de exemplu, radiații) sau datorită unui mecanism de reparare defect, cancer se poate dezvolta. Același lucru este valabil și pentru un slăbit sistemului imunitar. Cu toate acestea, boli complet diferite se pot dezvolta și în contextul metabolismului acidului nucleic. Când bazele nucleice sunt descompuse, bazele pirimidine dau naștere la beta-alanină, care este complet reciclabil. Bazele purinice dau naștere acid uric, care este greu de dizolvat. Oamenii trebuie să excrete acid uric prin urină. Dacă enzime pentru reciclare acid uric pentru a construi baze purinice lipsesc acidul uric concentrare poate crește într-o asemenea măsură încât cristalele de acid uric precipită în articulații cu formarea de gută.