La cytosine

La cytosine est une base nucléique qui est un élément constitutif de l'ADN et de l'ARN. Le code génétique de chaque être vivant est composé de lui et de trois autres nucléobases.

Qu'est-ce que la cytosine?

Le nom chimique exact de la cytosine est 4-amino-1H-pyrimidin-2-one, puisque le groupe amino de la base nucléique est dans la quatrième position standard d'une charpente pyrimidique. La pyrimidine est une molécule dont la structure forme un cycle à six chaînons avec deux atomes d'azote.

Un atome d'oxygène occupe la deuxième position. La pyrimidine est une particule inorganique; elle sert de base à de nombreuses autres constructions telles que la cytosine, dans laquelle elle représente un élément de base important. La cytosine n'est que partiellement soluble dans l'éthanol et l'eau. Son état physique normal est solide, le point de fusion est de 320 à 325 ° C. Cela fait de la cytosine l'un des composés chimiques les plus robustes.

La nucléobase sous sa forme pure doit être étiquetée avec l'étiquette de danger «irritant» car elle peut irriter les muqueuses et provoquer une inflammation. Cependant, la cytosine ne déclenche cette réaction qu'à des concentrations artificielles qui ne se produisent pas dans la nature et ne sont produites que par synthèse biochimique artificielle.

Fonction, effet et tâches

La cytosine est l'une des quatre bases nucléiques qui, avec les molécules de sucre, forment l'ADN (acide désoxyribonucléique) et l'ARN similaire (acide ribonucléique). La cytosine joue ainsi un rôle important dans le stockage des informations héréditaires, qui est responsable du contrôle des cellules et de l'hérédité.

L'ADN est constitué de longues chaînes de soi-disant nucléotides. Pour que le bloc de construction de la cytosine devienne un nucléotide, il doit se combiner avec d'autres blocs de construction. Le nucléotide se compose d'une molécule de sucre, d'un acide phosphate et d'une base. Dans l'ADN humain, la molécule de sucre est un soi-disant pentose; le nom pentose fait référence à la structure pentagonale du sucre. Des enzymes spéciales lisent l'ADN dans le noyau de la cellule et en font une copie qui sort du noyau. Là, il est relu par d'autres enzymes et traduit en protéines.

La biologie appelle donc aussi ce processus de traduction. Pendant la traduction, l'enzyme responsable sélectionne la bonne molécule de protéine pour chaque code, qui se compose de trois paires de bases, et en crée de longues chaînes.La cytosine, avec la guanine, une autre base nucléique, forme une soi-disant paire de bases. Les deux blocs de construction d'ADN peuvent former une connexion l'un avec l'autre comme deux pièces d'un puzzle - mais pas avec les deux autres nucléobases, la thymine et l'adénine. La cytosine et la guanine se combinent à l'aide d'une liaison hydrogène et peuvent les dissoudre à nouveau en séparant l'hydrogène.

La thymine est également une base pyrimidique créée sur la base du cycle à six chaînons. Tous les êtres vivants partagent ces principes de base de l'hérédité et sont basés sur le même matériel génétique de base. Seule la séquence des paires de bases décide quel organisme émerge du code génétique, quelle forme il a et quelles fonctions il peut remplir.

Éducation, occurrence et propriétés

La cytosine provient de la pyrimidine. Cette substance est un cycle à six chaînons avec deux atomes d'azote. Un groupe NH2 et une seule molécule d'oxygène avec une double liaison sont liés à la pyrimidine par une simple liaison. De plus, un atome d'hydrogène se fixe à l'un des deux atomes d'azote du cycle pyrimidine. Les sciences naturelles distinguent deux formes de cytosine, les tautomères.

En plus du tautomère H1, il existe une autre forme de cytosine, le tautomère 3H. Le tautomère H1 et le tautomère H3 diffèrent l'un de l'autre en ce que les divers groupes supplémentaires se fixent à des positions différentes sur le cycle pyrimidine. La variante H1 est plus fréquente. Il n'y a pas de valeur optimale pour la cytosine; La fréquence à laquelle la cytosine se produit dans le corps humain dépend de divers facteurs. Cependant, comme il se trouve dans le noyau de chaque cellule, il est très courant.

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Maladies et troubles

La cytosine est un élément constitutif de l'ADN et est déterminée par sa place dans la séquence du code génétique avec trois autres bases sur les mécanismes de base de la vie. Une vie sans cytosine n'est donc pas possible.

Si, par exemple, il n'y avait pas suffisamment de substances basiques disponibles pendant une phase très précoce de la grossesse à partir de laquelle la cytosine est formée, le développement ultérieur de l'embryon ne serait pas possible même au stade des cellules individuelles. Une absence totale de cytosine dans un organisme vivant est donc impensable. La cytosine est constituée d'atomes très courants. Une carence due à une mauvaise alimentation est donc extrêmement improbable. La cellule du corps peut échanger la cytosine comme toutes les autres bases par des erreurs de copie de l'ADN (transcription) pour une autre base.

Il s'agit d'une mutation dans laquelle les enzymes des cellules forment les mauvaises chaînes protéiques. Ces protéines ne sont fonctionnelles ou fonctionnelles que dans une mesure limitée ou obtiennent un effet différent de celui prévu. Cela perturbe les processus réguliers de l'organisme. Dans le cas d'un déficit en myoadénylate désaminase (déficit MAD ou MADD), par exemple, le code génétique du gène AMPD1 est défectueux. La cytosine devrait en fait être en position 34 de l'exon 2; mais en raison d'un défaut génétique, cette position est incorrectement occupée par le nucléotide thymine.

Ce petit changement a des effets drastiques: le code signale maintenant «stop» à ce stade, c'est pourquoi les enzymes ne synthétisent qu'une protéine incomplète pendant la traduction. En conséquence, un trouble métabolique des muscles squelettiques se manifeste dans MADD. Il provoque une gêne musculaire telle que des crampes, une faiblesse et des douleurs.