Chuyển hóa axit nucleic

Là một phần của Chuyển hóa axit nucleic nó là về việc xây dựng và phá vỡ các axit nucleic DNA và RNA. Cả hai phân tử đều có nhiệm vụ lưu trữ thông tin di truyền. Sự xáo trộn trong quá trình tổng hợp DNA có thể dẫn đến đột biến và do đó làm thay đổi thông tin di truyền.

Chuyển hóa axit nucleic là gì?

Quá trình chuyển hóa axit nucleic đảm bảo sự hình thành và phân hủy axit deoxyribonucleic (DNA) và axit ribonucleic (RNA). DNA lưu trữ toàn bộ thông tin di truyền trong nhân tế bào trong một thời gian dài. Đến lượt nó, RNA chịu trách nhiệm tổng hợp protein và do đó chuyển thông tin di truyền đến các protein.

Cả DNA và RNA đều bao gồm nucleobase, một đường và một phần dư phốt phát. Phân tử đường được kết nối với dư lượng photphat thông qua quá trình este hóa và liên kết với hai gốc photphat. Một chuỗi các hợp chất đường-photphat lặp lại được hình thành, trong đó một cơ sở nucleic được liên kết glucosid với đường ở mỗi bên.

Ngoài axit photphoric và đường, năm nucleobase khác nhau có sẵn để tổng hợp DNA và RNA. Hai gốc nitơ adenin và guanin thuộc dẫn xuất purin và hai gốc nitơ cytosine và thymine thuộc dẫn xuất pirimidine.

Trong RNA, thymine đã được trao đổi thành uracil, được đặc trưng bởi một nhóm CH3 bổ sung. Đơn vị cấu trúc gốc nitơ, cặn đường và cặn photphat được gọi là nucleotide. Trong DNA, cấu trúc chuỗi xoắn kép được hình thành với hai phân tử axit nucleic, chúng được kết nối với nhau bằng liên kết hydro để tạo thành một sợi kép. RNA chỉ bao gồm một sợi.

Chức năng & nhiệm vụ

Sự chuyển hóa axit nucleic có tầm quan trọng lớn đối với việc lưu trữ và truyền mã di truyền. Thông tin di truyền ban đầu được lưu trữ trong DNA thông qua trình tự các bazơ nitơ. Thông tin di truyền của một axit amin được mã hóa qua ba nucleotit liên tiếp. Các bộ ba cơ sở kế tiếp nhau lưu trữ thông tin về cấu trúc của một chuỗi protein nhất định. Phần đầu và phần cuối của chuỗi được thiết lập bởi các tín hiệu không mã cho các axit amin.

Sự kết hợp có thể có của các nucleobase và các axit amin tạo thành là rất lớn, do đó, ngoại trừ các cặp song sinh giống hệt nhau, không có sinh vật nào giống hệt nhau về mặt di truyền.

Để chuyển thông tin di truyền đến các phân tử prôtêin được tổng hợp, đầu tiên các phân tử ARN được hình thành. RNA hoạt động như một chất dẫn truyền thông tin di truyền và kích thích sự tổng hợp các protein. Sự khác biệt hóa học giữa RNA và DNA là thay vì deoxyribose, đường ribose được liên kết trong phân tử của nó. Hơn nữa, thymine bazơ nitơ đã được trao đổi thành uracil.

Phần bã đường khác cũng gây ra độ ổn định thấp hơn và bản chất đơn sợi của RNA. Sợi kép trong DNA bảo vệ thông tin di truyền chống lại những thay đổi. Hai phân tử axit nucleic được kết nối với nhau thông qua liên kết hydro. Tuy nhiên, điều này chỉ có thể thực hiện được với các bazơ nitơ bổ sung. Trong DNA chỉ có thể có các cặp bazơ adenine / thymine hoặc guanine / cytosine.

Khi sợi đôi tách ra, sợi bổ sung được hình thành lặp đi lặp lại. Ví dụ, nếu có sự thay đổi trong cơ sở nucleic, thì một số enzym nhất định chịu trách nhiệm sửa chữa DNA sẽ nhận ra khiếm khuyết nào có trên cơ sở bổ sung. Cơ sở nitơ đã thay đổi thường được thay thế chính xác. Đây là cách mã di truyền được bảo mật. Đôi khi một lỗi có thể được truyền lại do đột biến.

Ngoài DNA và RNA, còn có các mononucleotide quan trọng đóng vai trò chính trong quá trình chuyển hóa năng lượng. Chúng bao gồm, ví dụ, ATP và ADP. ATP là adenosine triphosphate. Nó chứa dư lượng adenin, ribose và dư lượng triphosphat. Phân tử này cung cấp năng lượng và khi năng lượng được giải phóng, sẽ chuyển đổi thành adenosine diphosphat, theo đó một dư lượng photphat được tách ra.

Bệnh tật & ốm đau

Nếu các rối loạn xảy ra trong quá trình chuyển hóa axit nucleic, các bệnh có thể dẫn đến. Các lỗi có thể xảy ra trong cấu trúc của DNA, trong trường hợp đó, nucleobase được sử dụng sai. Xảy ra đột biến. Các thay đổi đối với các bazơ nitơ có thể xảy ra thông qua các phản ứng hóa học như khử amin. Ở đây, nhóm NH2 được thay thế bằng nhóm O =.

Thông thường, mã vẫn được lưu trữ trong DNA bởi sợi bổ sung, do đó các cơ chế sửa chữa có thể quay trở lại cơ sở nitơ bổ sung để sửa lỗi. Tuy nhiên, trong trường hợp có ảnh hưởng lớn về mặt hóa học và vật lý, có thể phát sinh rất nhiều khuyết tật nên đôi khi có thể sửa chữa sai.

Hầu hết thời gian, những đột biến này diễn ra ở những nơi ít liên quan hơn trong bộ gen, do đó không có ảnh hưởng nào đáng sợ. Tuy nhiên, nếu một sai sót xảy ra ở một vùng quan trọng, nó có thể dẫn đến sự thay đổi nghiêm trọng trong cấu tạo gen với những ảnh hưởng lớn đến sức khỏe.

Đột biến xôma thường là nguyên nhân của các khối u ác tính. Đây là cách các tế bào ung thư phát triển mỗi ngày. Tuy nhiên, theo quy luật, chúng ngay lập tức bị tiêu diệt bởi hệ thống miễn dịch. Tuy nhiên, nếu nhiều đột biến được hình thành thông qua các tác động hóa học hoặc vật lý mạnh (ví dụ: bức xạ) hoặc thông qua một cơ chế sửa chữa khiếm khuyết, ung thư có thể phát triển. Điều tương tự cũng áp dụng cho hệ thống miễn dịch suy yếu.

Tuy nhiên, các bệnh hoàn toàn khác nhau cũng có thể phát triển trong quá trình chuyển hóa axit nucleic. Khi nucleobase bị phá vỡ, beta-alanin hoàn toàn có thể tái chế được tạo ra từ các gốc pyrimidine. Axit uric kém hòa tan được hình thành từ các gốc purin. Con người phải đào thải axit uric qua nước tiểu. Nếu thiếu các enzym tái sử dụng axit uric để tạo thành các gốc purin, nồng độ axit uric có thể tăng đến mức các tinh thể axit uric kết tủa trong khớp và phát triển bệnh gút.