Nukleotydy

Nukleotydy to organiczne związki chemiczne należące do estrów fosforanowych, mające kluczowe znaczenie dla organizmów żywych, w tym również dla człowieka. Stanowią bowiem podstawowy składnik kwasów nukleinowych DNA i RNA, odgrywając tym samym ważną rolę w przekazywaniu sygnałów komórkowych oraz w procesach związanych z metabolizmem. W genetyce jest to z pewnością jedno z najistotniejszych pojęć, które warto znać.

Czym są nukleotydy?

Nukleotydy stanowią główne składniki kwasów nukleinowych (DNA i RNA) oraz innych polinukleotydów. Pod względem budowy chemicznej składają się z:

• cukru pentozowego – w przypadku łańcuchów DNA jest to deoksyryboza, natomiast w przypadku łańcuchów RNA jest to ryboza;
• grupy fosforanowej – bierze udział w tworzeniu łańcuchów fosfodiestrowych, łączących nukleotydy ze sobą w jedną całość i umożliwia tworzenie dłuższych łańcuchów DNA i RNA;
• zasady azotowej – w DNA występują adenina (A), tymina (T), cytozyna (C) i guanina (G), natomiast w RNA zamiast tyminy jest uracyl (U).

Warto wiedzieć, że proces dodawania grup fosforanowych do nukleotydów jest kluczowy dla ich funkcji. Na przykład, fosforylacja ADP do ATP jest główną reakcją magazynowania energii w komórkach. Grupa fosforanowa formuje wiązanie z 2, 3 lub 5 węglem w pierścieniu pentozowym. Najbardziej rozpowszechnione jest wiązanie między fosforanem a węglem numer 5. Nukleotydy cykliczne formują się w momencie, w którym dochodzi do połączenia grupy fosforanowej z dwiema grupami hydroksylowymi reszty cukrowej.

Poszczególne nukleotydy mogą się różnić między sobą rodzajem zasady azotowej. W zależności od niej wyróżniamy:

• adenozyno-5-monofosforan;
• guanozyno-5-monofosforan;
• cytydyno-5-monofosforan;
• tymidyno-5-monofosforan;
• urydyno-5-monofosforan.

To jedne z najważniejszych struktur występujących w ludzkim organizmie, choć nie zawsze ich obecność jest pożądana, o czym mowa w dalszej części.

Funkcje nukleotydów

Nukleotydy są podstawowymi jednostkami strukturalnymi kwasów nukleinowych, tworząc łańcuchy DNA i RNA, które przechowują i przekazują informacje genetyczną. Są ważne zarówno podczas płodzenia potomstwa (umożliwiają przekazywanie cech, genów i rozwój całego nowego organizmu), jak i w ciągu życia. Choć nukleotydy są znane głównie jako budulec DNA i RNA, pełnią również inne istotne funkcje biologiczne. Przykładowo cząsteczki ATP (adenozynotrójfosforan) są „walutą energetyczną” komórki, umożliwiając jej przeprowadzanie procesów biologicznych niezbędnych do przeżycia. Dodatkowo należy wspomnieć, że niektóre nukleotydy, np. cAMP (cykliczny adenozynomonofosforan), działają jako przekaźniki sygnałów, regulując różne procesy komórkowe.

Nukleotydy – ciekawostki

Ciekawostką jest, że niektóre leki przeciwwirusowe i przeciwnowotworowe są pochodnymi nukleotydów lub nukleozydów, co pozwala im blokować replikację wirusów lub podziały komórkowe. Mogą więc mieć szerokie zastosowanie we współczesnej medycynie, wymaga to jednak dalszych, bardziej szczegółowych badań. Nukleotydy zostały po raz pierwszy wyizolowane z jąder komórkowych na początku XX wieku, a ich rola jako składników kwasów nukleinowych została zidentyfikowana później. Współcześnie są one omawiane przy każdej czynności związanej z ludzką genetyką, stanowiąc podstawowe pojęcie w tych tematach.

Obecnie coraz częściej mówi się o zaburzeniach w obrębie nukleotydów. W niektórych przypadkach może dojść do spontanicznych modyfikacji w ich obrębie, które są wyjątkowo groźne dla zdrowia. Niepożądane zmiany w DNA czy RNA zakłócają procesy transkrypcji i translacji, przyczyniają się do niestabilności genomu oraz wywołują różnego rodzaju i stopnia dysfunkcje komórkowe. Rezultatem tego jest choćby nowotworzenie, czyli powstawanie komórek rakowych.

Koenzym Q10 naturalny Koenzym Q10 bioalgi to wysokiej jakości, naturalny suplement diety. Innowacją jest wyjątkowo wysoka biodostępność (wchłanialność). Jest ona aż 500 procent wyższa niż w przypadku jakiegokolwiek, konwencjonalnego koenzymu Q10. Zobacz więcej...

Bibliografia

1. Strzelecka D., Jakościowa i ilościowa analiza nukleotydów o znaczeniu biologicznym lub terapeutycznym przy użyciu spektrometrii mas, Warszawa 2020.
2. Jorde L., Carey J., Bamshad M., Genetyka medyczna, Wydawnictwo Urban & Partner, Wrocław 2012.
3. Kowalska J., Synteza analogów nukleotydów modyfikowanych lub sfunkcjonalizowanych w łańcuchu oligofosforanowym oraz ich zastosowania w badaniu procesów o znaczeniu biologicznym lub terapeutycznym, Warszawa 2019.