NUKLEOSID: EGENSKAPER, STRUKTUR OG ANVENDELSER - BIOLOGI - 2026

De nukleosider er en stor gruppe av biologiske molekyler som består av en nitrogenholdig base og en fem - karbon-sukker kovalent bundet. Når det gjelder strukturer er de veldig forskjellige.

De er forløpere for syntesen av nukleinsyrer (DNA og RNA), en grunnleggende hendelse for kontroll av metabolismen og veksten av alle levende vesener. De deltar også i forskjellige biologiske prosesser, og modulerer noen aktiviteter i nervesystemet, muskel- og kardiovaskulære systemer, blant andre.

Kilde: Nucleotides_1.svg: Boris (PNG), SVG av Sjefderivativt arbeid: Huhsunqu

I dag brukes modifiserte nukleosider som antiviral- og kreftbehandlingsbehandling takket være deres egenskap av å blokkere DNA-replikasjon.

Det er viktig å ikke forveksle begrepet nukleosid med nukleotid. Selv om begge elementer er strukturelt like, siden de består av monomerer av nukleinsyrer, har nukleotidene en eller flere ytterligere fosfatgrupper. Det vil si at et nukleotid er et nukleosid med en fosfatgruppe.

kjennetegn

Nukleosider er molekyler som består av byggesteinene til nukleinsyrer. De har lav molekylvekt og ligger i et område mellom 227,22 og 383,31 g / mol.

Takket være den nitrogenholdige basen, reagerer disse strukturene som baser med pKa-verdier mellom 3,3 og 9,8.

Struktur

Nukleosidstrukturen omfatter en nitrogenholdig base bundet av en kovalent binding til et sukker med fem karbon. Vi vil utforske disse komponentene grundig nedenfor.

Nitrogenbase

Den første komponenten - den nitrogenholdige basen, også kalt nukleobase - er et flatt aromatisk molekyl som inneholder nitrogen i strukturen, og kan være en purin eller en pyrimidin.

Førstnevnte består av to sammensmeltede ringer: den ene av seks atomer og den andre av fem. Pyrimidiner er mindre og består av en enkelt ring.

Penthouse

Den andre strukturelle komponenten er en pentose, som kan være en ribose eller en deoxyribose. Ribose er et "normalt" sukker der hvert karbonatom er bundet til et oksygenatom. Når det gjelder deoksyribose modifiseres sukkeret, siden det mangler et oksygenatom ved 2 'karbon.

link

I alle nukleosider (og også i nukleotider) som vi finner naturlig, er bindingen mellom begge molekyler av β-N-glykosid-typen, og den er motstandsdyktig mot alkalisk spaltning.

1 'karbon i sukkeret er festet til nitrogen 1 av pyrimidin og nitrogen 9 av purin. Som vi kan se, er dette de samme komponentene som vi finner i monomerer som utgjør nukleinsyrer: nukleotider.

Modifiserte nukleosider

Så langt har vi beskrevet den generelle strukturen til nukleosider. Imidlertid er det noen med visse kjemiske modifikasjoner, den vanligste er foreningen av en metylgruppe med den nitrogenholdige basen. Metyleringer kan også forekomme i karbohydratdelen.

Andre sjeldnere modifikasjoner inkluderer isomerisering, for eksempel fra uridin til pseudouridin; tap av hydrogener; acetylering; formylering; og hydroksylering.

Klassifisering og nomenklatur

Avhengig av strukturelle komponenter i nukleosidet, er det etablert en klassifisering til ribonukleosider og deoksynukleosider. I den første kategorien finner vi nukleosider hvis purin eller pyrimidin er knyttet til en ribose. I tillegg er nitrogenholdige baser som danner dem adenin, guanin, cytosin og uracil.

I deoksynukleosider er den nitrogenholdige basen forankret til deoksyribose. Basene som vi finner er de samme som i ribonukleotider, med unntak av at pyrimidin uracil er erstattet av en timin.

På denne måten blir ribonukleosider navngitt avhengig av den nitrogenholdige basen som molekylet inneholder, og etablerer følgende nomenklatur: adenosin, cytidin, uridin og guanosin. For å identifisere et deoksynukleosid tilsettes prefikset deoxy-, nemlig: deoxyadenosine, deoxycytidine, deoxyuridine og deoxyguanosine.

Som vi nevnte tidligere, er den grunnleggende forskjellen mellom et nukleotid og et nukleosid at førstnevnte har en fosfatgruppe bundet til 3 'karbon (3'-nukleotid) eller til 5' karbon (5'-nukleotid). Således, når det gjelder nomenklatur, kan vi finne at et synonym til det første tilfellet er et nukleosid-5'-fosfat.

Biologiske funksjoner

Strukturelle blokker

Nukleosid-trifosfat (det vil si med tre fosfater i strukturen) er råstoffet for konstruksjon av nukleinsyrer: DNA og RNA.

Energilagring

Takket være høye energibindinger som holder fosfatgruppene sammen, er de strukturer som enkelt lagrer energi med tilstrekkelig tilgjengelighet for cellen. Det mest kjente eksemplet er ATP (adenosintrifosfat), bedre kjent som "energiens valuta."

Lokale hormoner

Selve nukleosidene (uten fosfatgrupper i deres struktur) har ikke betydelig biologisk aktivitet. Hos pattedyr finner vi imidlertid et slående unntak: adenosinmolekylet.

I disse organismer tar adenosin på seg rollen som autokoid, noe som betyr at det fungerer som et lokalt hormon og også som en nevromodulator.

Sirkulasjonen av adenosin i blodet modulerer forskjellige funksjoner som vasodilatasjon, hjerterytme, sammentrekninger i glatt muskel, frigjøring av nevrotransmittere, nedbrytning av lipider, blant andre.

Adenosin er kjent for sin rolle i å regulere søvn. Når konsentrasjonen av dette nukleosidet øker, forårsaker det tretthet og søvn. Det er grunnen til at forbruk av koffein (et molekyl som ligner på adenosin) holder oss våken, siden det blokkerer interaksjonen mellom adenosin og dets respektive reseptorer i hjernen.

Nukleosider i kostholdet

Nukleosider kan konsumeres i mat, og det har vist seg at de modulerer forskjellige fysiologiske prosesser, noe som gagner visse aspekter av immunforsvaret, utvikling og vekst av mage-tarmkanalen, lipidmetabolisme, leverfunksjoner, blant andre.

De er mange komponenter i morsmelk, te, øl, kjøtt og fisk, blant andre matvarer.

Eksogent tilskudd av nukleosid (og nukleotid) er viktig hos pasienter som ikke har evnen til å syntetisere disse forbindelsene de novo.

Når det gjelder absorpsjonen, absorberes nesten 90% av nukleotidene i form av nukleosider og fosforyleres igjen i tarmens celler.

Medisinske applikasjoner: kreft og kreft

Visse nukleosid- eller modifiserte nukleotidanaloger har vist kreft- og antiviral aktivitet, noe som muliggjør behandling av tilstander av betydelig medisinsk betydning slik som HIV / AIDS, herpesvirus, hepatitt B-virus, og leukemi, blant andre.

Disse molekylene brukes til å behandle disse patologiene, siden de har evnen til å hemme DNA-syntese. Disse blir aktivt transportert inn i cellen, og når de presenterer kjemiske modifikasjoner, forhindrer fremtidig replikasjon av virusgenomet.

Analogene som brukes som behandling blir syntetisert ved forskjellige kjemiske reaksjoner. Modifikasjoner kan komme i ribosedelen eller i den nitrogenholdige basen.

referanser

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M., … & Walter, P. (2013). Essensiell cellebiologi. Garland Science.
2. Borea, PA, Gessi, S., Merighi, S., Vincenzi, F., & Varani, K. (2018). Farmakologi av adenosinreseptorer: topp moderne. Fysiologiske vurderinger, 98 (3), 1591-1625.
3. Cooper, GM, & Hausman, RE (2007). Cellen: en molekylær tilnærming. Washington, DC, Sunderland, MA.
4. Griffiths, AJ (2002). Moderne genetisk analyse: integrering av gener og genom. Macmillan.
5. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). En introduksjon til genetisk analyse. Macmillan.
6. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Biokjemi: tekst og atlas. Panamerican Medical Ed.
7. Mikhailopulo, IA, & Miroshnikov, AI (2010). Nye trender innen nukleosidbioteknologi. Acta Naturae 2 (5).
8. Passarge, E. (2009). Genetikk tekst og atlas. Panamerican Medical Ed.
9. Siegel, GJ (1999). Grunnleggende nevrokjemi: molekylære, cellulære og medisinske aspekter. Lippincott-Raven.