NUKLEOZID: JELLEMZŐK, SZERKEZET ÉS ALKALMAZÁSOK - BIOLÓGIA - 2025

A nukleozidok biológiai molekulák nagy csoportját alkotják, amely nitrogénbázisból és egy kovalensen kötött öt széncukorból áll. Szerkezetük szempontjából nagyon változatosak.

Ezek a nukleinsavak (DNS és RNS) szintézisének előfutárai, alapvető események az összes élőlény anyagcseréjének és növekedésének szabályozására. Különböző biológiai folyamatokban is részt vesznek, modulálva többek között az ideg-, izom- és kardiovaszkuláris rendszereket.

Forrás: Nucleotides_1.svg: Boris (PNG), SVG, Sjefderideri munkája: Huhsunqu

Manapság a módosított nukleozidokat antivirális és rákellenes kezelésként használják, köszönhetően a DNS replikációt gátló tulajdonságuknak.

Fontos, hogy ne keverjük össze a nukleozid kifejezést a nukleotiddal. Bár mindkét elem szerkezetileg hasonló, mivel nukleinsavak monomerjeiből állnak, a nukleotidok egy vagy több további foszfátcsoportot tartalmaznak. Vagyis a nukleotid egy foszfátcsoportot tartalmazó nukleozid.

jellemzők

A nukleozidok olyan molekulák, amelyek a nukleinsavak építőelemeiből állnak. Kis molekulatömegűek, 227,22 - 383,31 g / mol tartományban vannak.

A nitrogénbázisnak köszönhetően ezek a struktúrák bázisként reagálnak a pKa-értékekkel 3,3 és 9,8 között.

Szerkezet

A nukleozid szerkezet egy nitrogén bázist tartalmaz, amelyet kovalens kötés köt össze egy öt széncukorral. Az alábbiakban alaposan megvizsgáljuk ezeket az összetevőket.

Nitrogén bázis

Az első alkotóelem - a nitrogén bázis, más néven nukleáris bázis - lapos aromás molekula, amely szerkezetében nitrogént tartalmaz, és lehet purin vagy pirimidin.

Az előbbiek két összeolvadt gyűrűből állnak: az egyik hat atomból, a másik pedig öt atomból áll. A pirimidinek kisebbek és egyetlen gyűrűből állnak.

védőtető

A második szerkezeti komponens egy pentóz, amely lehet ribóz vagy dezoxiribóz. A Ribose egy "normál" cukor, ahol minden szénatom oxigénatommal van kötve. Dezoxiribóz esetében a cukor módosul, mivel hiányzik az oxigénatom a 2'-szénnél.

Link

Az összes nukleozidban (és a nukleotidokban is), amelyeket természetesen találunk, a két molekula közötti kötés β-N-glikozid típusú és ellenáll az alkalikus hasításnak.

A cukor 1 'szénatomja kapcsolódik a pirimidin 1 nitrogénjéhez és a purin 9 nitrogénjéhez. Mint láthatjuk, ezek ugyanazok az összetevők, amelyeket a nukleinsavakat alkotó monomerekben találunk: nukleotidok.

Módosított nukleozidok

Eddig leírtuk a nukleozidok általános szerkezetét. Vannak azonban olyanok, amelyek bizonyos kémiai változásokkal járnak, amelyek közül a leggyakoribb a metilcsoport és a nitrogén bázis egyesülése. A metilezés a szénhidrát részben is előfordulhat.

Egyéb ritkábban befolyásoló módosítások magukban foglalják az izomerizációt, például uridinnől pszeudouridinné; hidrogénveszteség; acetilezés; formilezési; és hidroxilezés.

Besorolás és nómenklatúra

A nukleozid szerkezeti komponenseitől függően meghatározták a ribonukleozidok és deoxinukleozidok osztályozását. Az első kategóriában olyan nukleozidokat találunk, amelyek purine vagy pirimidin egy riózhoz kapcsolódik. Ezen túlmenően az őket alkotó nitrogénbázisok adenin, guanin, citozin és uracil.

A deoxinukleozidokban a nitrogén bázis a dezoxiribózhoz van rögzítve. Az általunk talált bázisok megegyeznek a ribonukleotidokéval, azzal a különbséggel, hogy a pirimidin-uracilt helyettesítjük egy timinnal.

Ilyen módon a ribonukleozidokat nevezzük annak a nitrogéntartalmnak a függvényében, amelyet a molekula tartalmaz, a következő nómenklatúrát létrehozva: adenozin, citidin, uridin és guanozin. A dezoxinukleozid azonosításához a deoxi-előtagot adjuk hozzá, nevezetesen: dezoxi-adenozint, dezoxi-citidint, dezoxiuridint és dezoxi-guanozint.

Mint korábban már említettük, a nukleotid és a nukleozid közötti alapvető különbség az, hogy az előbbi foszfátcsoporttal kapcsolódik a 3 'szénhez (3'-nukleotid) vagy az 5' szénhez (5'-nukleotid). Így a nómenklatúrát tekintve megállapíthatjuk, hogy az első eset szinonimája egy nukleozid-5'-foszfát.

Biológiai funkciók

Szerkezeti blokkok

A nukleozid-trifoszfát (vagyis a szerkezetében három foszfát van) a nukleinsavak előállításának alapanyaga: a DNS és az RNS.

Energia tároló

A nagy energiájú kötéseknek köszönhetően, amelyek a foszfátcsoportokat tartják össze, olyan szerkezetek, amelyek könnyen tárolják a sejt számára megfelelő rendelkezésre állású energiát. A leghíresebb példa az ATP (adenozin-trifoszfát), amely jobban ismert, mint a "sejt energia pénzneme".

Helyi hormonok

Maguk a nukleozidok (szerkezetükben foszfátcsoportok nélkül) nem mutatnak jelentős biológiai aktivitást. Az emlősökben azonban feltűnő kivételt találunk: az adenozin molekulát.

Ezekben a szervezetekben az adenozin az autoocid szerepét tölti be, ami azt jelenti, hogy lokális hormonként és neuromodulátorként is működik.

Az adenozin keringése a véráramban különböző funkciókat modulál, mint pl. Értágítás, pulzusszám, a simaizom összehúzódása, a neurotranszmitterek felszabadulása, a lipidek lebomlása.

Az adenozin az alvás szabályozásában játszott szerepéről híres. Amikor a nukleozid koncentrációja növekszik, fáradtságot és alvást okoz. Ezért tartja ébren a koffein (az adenozinhoz hasonló molekula) fogyasztása, mivel blokkolja az adenozin és az agyában lévő receptorok kölcsönhatásait.

Nukleozidok az étrendben

A nukleozidok fogyaszthatók az ételekben, és kimutatták, hogy ezek modulálják a különféle fiziológiai folyamatokat, előnyösek például az immunrendszer bizonyos szempontjai, a gyomor-bél traktus fejlődése és növekedése, a lipidek metabolizmusa és a májfunkciók szempontjából.

Bőséges összetevők az anyatejben, a teában, a sörben, a húsban és a halban, többek között az élelmiszerek között.

Az exogén nukleozid (és a nukleotid) kiegészítése fontos azoknál a betegeknél, akiknek nincs képessége ezeknek a vegyületeknek a szintézisére de novo.

Ami az abszorpciót illeti, a nukleotidok csaknem 90% -a abszorbeálódik nukleozidok formájában, majd ismét foszforilálódik a bél sejtjeiben.

Orvosi alkalmazások: rákellenes és antivirális

Bizonyos nukleozidok vagy módosított nukleotid analógok rákellenes és antivirális aktivitást mutattak, lehetővé téve olyan jelentős orvosi jelentőségű állapotok kezelését, mint például a HIV / AIDS, a herpeszvírus, a hepatitis B vírus és a leukémia.

Ezeket a molekulákat ezen patológiák kezelésére használják, mivel képesek gátolni a DNS szintézist. Ezeket aktívan szállítják a sejtbe, és mivel kémiai módosításokat mutatnak, megakadályozzák a vírus genomjának későbbi replikációját.

A kezelésként használt analógokat különböző kémiai reakciókkal szintetizálják. A módosítások a ribózrészben vagy a nitrogénbázisban is bekövetkezhetnek.

Irodalom

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… és Walter, P. (2013). Alapvető sejtbiológia. Garland Science.
2. Borea, PA, Gessi, S., Merighi, S., Vincenzi, F., és Varani, K. (2018). Az adenozin receptorok farmakológiája: a technika állása. Fiziológiai áttekintés, 98 (3), 1591-1625.
3. Cooper, GM és Hausman, RE (2007). A sejt: molekuláris megközelítés. Washington DC, Sunderland, MA.
4. Griffiths, AJ (2002). Modern genetikai elemzés: a gének és a genomok integrálása. Macmillan.
5. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT és Miller, JH (2005). Bevezetés a genetikai elemzésbe. Macmillan.
6. Koolman, J. és Röhm, KH (2005). Biokémia: szöveg és atlasz. Panamerican Medical Ed.
7. Mikhailopulo, IA és Miroshnikov, AI (2010). Új trendek a nukleozid-biotechnológiában. Acta Naturae 2 (5).
8. Passarge, E. (2009). Genetikai szöveg és atlasz. Panamerican Medical Ed.
9. Siegel, GJ (1999). Alapvető neurokémia: molekuláris, celluláris és orvosi szempontok. Lippincott-Raven.