NUKLEOSIDA: CIRI, STRUKTUR DAN APLIKASI - BIOLOGI - 2026

The nucleosides adalah kumpulan besar molekul biologi yang terdiri daripada asas nitrogenous dan lima - gula karbon kovalen dikaitkan. Dari segi struktur mereka sangat pelbagai.

Mereka adalah pendahulu untuk sintesis asid nukleik (DNA dan RNA), peristiwa mendasar untuk pengawalan metabolisme dan pertumbuhan semua makhluk hidup. Mereka juga mengambil bahagian dalam pelbagai proses biologi, memodulasi beberapa aktiviti sistem saraf, otot dan kardiovaskular, antara lain.

Sumber: Nucleotides_1.svg: Boris (PNG), SVG oleh Sjefderivatif kerja: Huhsunqu

Hari ini, nukleosida yang diubah suai digunakan sebagai terapi antivirus dan antikanker kerana sifatnya menyekat replikasi DNA.

Penting untuk tidak mengelirukan istilah nukleosida dengan nukleotida. Walaupun kedua-dua unsur itu sama strukturnya, kerana terdiri dari monomer asid nukleik, nukleotida mempunyai satu atau lebih kumpulan fosfat tambahan. Maksudnya, nukleotida adalah nukleosida dengan kumpulan fosfat.

ciri-ciri

Nukleosida adalah molekul yang terdiri daripada unsur asas asid nukleik. Berat molekulnya rendah, berada dalam julat antara 227.22 hingga 383.31 g / mol.

Berkat asas nitrogen, struktur ini bertindak balas sebagai asas dengan nilai pKa antara 3.3 dan 9.8.

Struktur

Struktur nukleosida terdiri daripada asas nitrogen yang terikat secara kovalen dengan gula lima karbon. Kami akan meneroka komponen ini secara menyeluruh di bawah.

Asas nitrogen

Komponen pertama - asas nitrogen, juga disebut nukleobase - adalah molekul aromatik rata yang mengandungi nitrogen dalam strukturnya, dan boleh menjadi purin atau pyrimidine.

Yang pertama terdiri dari dua cincin bersatu: satu dari enam atom dan yang lain dari lima. Pyrimidin lebih kecil dan terdiri dari satu cincin.

Penthouse

Komponen struktur kedua adalah pentosa, yang boleh menjadi ribosa atau deoxyribose. Ribose adalah gula "normal" di mana setiap atom karbon terikat dengan atom oksigen. Dalam kes deoxyribose, gula diubah, kerana kekurangan atom oksigen pada karbon 2 '.

Pautan

Dalam semua nukleosida (dan juga dalam nukleotida) yang kita dapati secara semula jadi, ikatan antara kedua molekul adalah jenis β-N-glikosidik, dan ia tahan terhadap pembelahan alkali.

Karbon 1 'gula melekat pada nitrogen 1 pyrimidine dan nitrogen 9 purin. Seperti yang dapat kita lihat, ini adalah komponen yang sama yang kita dapati dalam monomer yang membentuk asid nukleik: nukleotida.

Nukleosida yang diubah suai

Sejauh ini, kami telah menerangkan struktur nukleosida umum. Walau bagaimanapun, ada beberapa dengan pengubahsuaian kimia tertentu, yang paling umum adalah penyatuan kumpulan metil dengan asas nitrogen. Metilasi juga boleh berlaku pada bahagian karbohidrat.

Pengubahsuaian lain yang kurang kerap termasuk isomerisasi, contohnya dari uridin hingga pseudouridine; kehilangan hidrogen; asetilasi; formilasi; dan hidroksilasi.

Pengelasan dan tatanama

Bergantung pada komponen struktur nukleosida, klasifikasi menjadi ribonukleosida dan deoksinukleosida telah dibuat. Dalam kategori pertama kita dapati nukleosida yang purin atau pyrimidine dihubungkan dengan ribosa. Di samping itu, asas nitrogen yang membentuknya adalah adenin, guanin, sitosin dan urasil.

Dalam deoxynucleosides, asas nitrogen berlabuh ke deoxyribose. Asas yang kami dapati sama dengan ribonukleotida, kecuali pyrimidine uracil digantikan oleh timin.

Dengan cara ini, ribonukleosida dinamakan bergantung pada asas nitrogen yang dikandung oleh molekul tersebut, menetapkan tatanama berikut: adenosin, sitidin, uridin dan guanosin. Untuk mengenal pasti deoxynucleoside, awalan deoxy- ditambahkan, iaitu: deoxyadenosine, deoxycytidine, deoxyuridine dan deoxyguanosine.

Seperti yang telah kita sebutkan sebelumnya, perbezaan mendasar antara nukleotida dan nukleosida adalah yang pertama mempunyai kumpulan fosfat yang melekat pada karbon 3 '(3'-nukleotida) atau ke karbon 5' (5'-nukleotida). Oleh itu, dari segi tatanama, kita dapati bahawa sinonim bagi kes pertama adalah nukleosida-5'-fosfat.

Fungsi biologi

Blok struktur

Nukleosida trifosfat (iaitu, dengan tiga fosfat dalam strukturnya) adalah bahan mentah untuk pembinaan asid nukleik: DNA dan RNA.

Penyimpanan tenaga

Terima kasih kepada ikatan tenaga tinggi yang menyatukan kumpulan fosfat, mereka adalah struktur yang mudah menyimpan tenaga dengan ketersediaan yang mencukupi untuk sel. Contoh yang paling terkenal ialah ATP (adenosin trifosfat), yang lebih dikenali sebagai "mata wang tenaga sel."

Hormon tempatan

Nukleosida itu sendiri (tanpa kumpulan fosfat dalam strukturnya) tidak mempunyai aktiviti biologi yang ketara. Walau bagaimanapun, pada mamalia kita dapati pengecualian yang mencolok: molekul adenosin.

Dalam organisma ini, adenosin mengambil peranan sebagai autocoid, yang bermaksud bahawa ia berfungsi sebagai hormon tempatan dan juga sebagai neuromodulator.

Peredaran adenosin dalam aliran darah memodulasi fungsi yang berbeza seperti vasodilatasi, degupan jantung, pengecutan pada otot licin, pembebasan neurotransmitter, penurunan lipid, antara lain.

Adenosine terkenal dengan peranannya dalam mengatur tidur. Apabila kepekatan nukleosida ini meningkat, ia menyebabkan keletihan dan tidur. Itulah sebabnya pengambilan kafein (molekul yang serupa dengan adenosin) membuat kita terjaga, kerana ia menyekat interaksi adenosin dan reseptornya di otak.

Nukleosida dalam diet

Nukleosida dapat dikonsumsi dalam makanan, dan terbukti dapat memodulasi pelbagai proses fisiologi, memberi manfaat kepada aspek-aspek tertentu dari sistem kekebalan tubuh, perkembangan dan pertumbuhan saluran gastrointestinal, metabolisme lipid, fungsi hati, antara lain.

Mereka banyak komponen dalam susu ibu, teh, bir, daging dan ikan, antara makanan lain.

Suplemen nukleosida eksogen (dan nukleotida) penting pada pesakit yang tidak mempunyai keupayaan untuk mensintesis sebatian ini secara novo.

Mengenai penyerapan, hampir 90% nukleotida diserap dalam bentuk nukleosida dan difosforilasi lagi dalam sel-sel usus.

Aplikasi perubatan: antikanker dan antivirus

Beberapa analog nukleotida atau nukleotida yang diubahsuai telah menunjukkan aktiviti antikanker dan antivirus, yang memungkinkan untuk merawat keadaan yang penting dalam perubatan seperti HIV / AIDS, virus herpes, virus hepatitis B, dan leukemia, antara lain.

Molekul-molekul ini digunakan untuk merawat patologi ini, kerana mereka memiliki kemampuan untuk menghambat sintesis DNA. Ini secara aktif diangkut ke dalam sel dan, kerana mereka melakukan pengubahsuaian kimia, mencegah replikasi genom virus di masa depan.

Analog yang digunakan sebagai rawatan disintesis oleh tindak balas kimia yang berbeza. Pengubahsuaian boleh berlaku di bahagian ribosa atau di dasar nitrogen.

Rujukan

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M., … & Walter, P. (2013). Biologi sel penting. Ilmu Garland.
2. Borea, PA, Gessi, S., Merighi, S., Vincenzi, F., & Varani, K. (2018). Farmakologi reseptor adenosin: keadaan terkini. Ulasan fisiologi, 98 (3), 1591-1625.
3. Cooper, GM, & Hausman, RE (2007). Sel: pendekatan molekul. Washington, DC, Sunderland, MA.
4. Griffiths, AJ (2002). Analisis genetik moden: mengintegrasikan gen dan genom. Macmillan.
5. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Pengenalan kepada analisis genetik. Macmillan.
6. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Biokimia: teks dan atlas. Panamerican Medical Ed.
7. Mikhailopulo, IA, & Miroshnikov, AI (2010). Trend baru dalam bioteknologi nukleosida. Acta Naturae 2 (5).
8. Passarge, E. (2009). Teks genetik dan atlas. Panamerican Medical Ed.
9. Siegel, GJ (1999). Neurochemistry asas: aspek molekul, selular dan perubatan. Lippincott-Raven.