Nucléobases

Nucléobases sont les éléments constitutifs à partir desquels les longues chaînes de molécules d'ADN et d'ARN sont composées sous leur forme nucléotidique phosphorylée.

Dans l'ADN, qui forme des doubles brins similaires aux cordes, les 4 bases nucléiques présentes forment des appariements solides avec la base complémentaire respective via des ponts hydrogène. Les nucléobases consistent soit en une purine bicyclique, soit en un squelette pyrimidique monocyclique.

Que sont les nucléobases?

Les 4 nucléobases adénine, guanine, cytosine et thymine, en tant que blocs de construction des longues chaînes de molécules d'ADN à double hélice, forment les appariements constants adénine-thymine (A-T) et guanine-cytosine (G-C).

Les deux bases adénine et guanine sont chacune constituées d'un cycle bicyclique modifié six et cinq de la structure de base purine et sont donc également appelées bases purine. La structure de base des deux autres bases nucléiques, la cytosine et la thymine, consiste en un cycle aromatique hétérocyclique à six chaînons, qui correspond à un squelette pyrimidique modifié, c'est pourquoi elles sont également appelées bases pyrimidiniques. Puisque l'ARN est principalement présent sous forme de brins simples, il n'y a initialement pas de paires de bases. Cela n'a lieu que lors de la réplication via l'ARNm (ARN messager).

La copie du brin d'ARN est constituée des nucléobases complémentaires analogues au deuxième brin d'ADN. La seule différence est que l'uracile est substitué à la thymine dans l'ARN. Les molécules de la chaîne d'ADN et d'ARN ne sont pas formées sous leur forme pure par les nucléobases, mais plutôt, dans le cas de l'ADN, elles se combinent avec le 5-sucre désoxyribose pour former le nucléoside correspondant. Dans le cas de l'ARN, le groupe sucre est constitué du ribose. De plus, les nucléosides sont phosphorylés en ce que l'on appelle des nucléotides avec un résidu phosphate.

Les bases puriques hypoxanthine et xanthine, que l'on retrouve également dans l'ADN et l'ARN, correspondent à la thymine modifiée. L'hypoxanthine est formée à partir de l'adénine en remplaçant le groupe amino (-NH3) par un groupe hydroxyle (-OH), et la xanthine est formée à partir de la guanine. Les deux nucléobases ne contribuent pas à la transmission d'informations génétiques.

Fonction, effet et tâches

L'une des fonctions les plus importantes des bases nucléiques qui composent les doubles brins d'ADN est de montrer leur présence à la position voulue.

La séquence des nucléobases correspond au code génétique et définit le type et la séquence des acides aminés à partir desquels les protéines sont composées. Cela signifie que la fonction la plus importante des nucléobases dans le cadre de l'ADN consiste en un rôle passif et statique, c'est-à-dire qu'elles n'interviennent pas activement dans le métabolisme et que leur structure biochimique n'est pas modifiée par l'ARN messager (ARNm) pendant le processus de lecture. Cela explique en partie la longévité de l'ADN.

La demi-vie de l'ADN mitochondrial (ADNmt), au cours de laquelle la moitié des liaisons existantes entre les nucléobases se désintègre, dépend fortement des conditions environnementales et varie entre environ 520 ans dans des conditions moyennes avec des températures positives et jusqu'à 150000 ans dans des conditions de pergélisol. .

Dans le cadre de l'ARN, les nucléobases jouent un rôle un peu plus actif. En principe, lorsque les cellules se divisent, les doubles brins d'ADN sont décomposés et séparés les uns des autres afin de pouvoir former un brin complémentaire, l'ARNm, qui, pour ainsi dire, forme la copie de travail du matériel génétique et sert de base à la sélection et à la séquence des acides aminés à partir desquels le les protéines prévues sont assemblées. Une autre base nucléique, le dihydrouracile, se trouve uniquement dans le soi-disant ARN de transport (ARNt), qui est utilisé pour transporter les acides aminés lors de la synthèse des protéines.

Certaines nucléobases remplissent une fonction complètement différente dans le cadre d'enzymes qui activent et contrôlent activement de manière catalytique certains processus biochimiques. L'adénine remplit sa tâche la plus connue en tant que nucléotide dans le bilan énergétique des cellules. Ici, l'adénine joue un rôle important en tant que donneur d'électrons comme l'adénosine diphosphate (ADP) et l'adénosine triphosphate (ATP) ainsi qu'un composant du nicotinamide adénine dinucléotide (NAD).

Éducation, occurrence, propriétés et valeurs optimales

Sous forme non phosphorylée, les nucléobases sont constituées exclusivement de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, substances omniprésentes et librement disponibles. Le corps est donc capable de synthétiser lui-même des nucléobases, mais le processus est complexe et consommateur d'énergie.

Par conséquent, la récupération d'acides nucléiques par recyclage est préférée, par ex. B. par la décomposition de protéines contenant certains composés qui peuvent être isolés et convertis en acides nucléiques avec peu de dépense énergétique ou même avec un gain d'énergie. Les acides nucléiques ne se présentent généralement pas sous forme pure dans le corps, mais principalement sous forme de nucléosides ou de désoxynucléosides avec une molécule de ribose ou de désoxyribose attachée. En tant que composant d'ADN et d'ARN et en tant que composant de certaines enzymes, les acides nucléiques ou leurs nucléosides sont également phosphorylés de manière réversible avec un à trois groupes phosphate (PO4-).

Il n'existe pas de valeur de référence pour un approvisionnement optimal en nucléobases. Une carence ou un excès de nucléobases ne peut être déterminé qu'indirectement via certains troubles métaboliques.

Maladies et troubles

Le type de dangers, de perturbations et de risques qui sont mis en relation avec les nucléobases sont des erreurs de nombre et de séquence sur les brins d'ADN ou d'ARN, qui conduisent à une modification du codage de la synthèse des protéines.

Si le corps ne peut pas remédier au défaut par ses mécanismes de réparation, il en vient à la synthèse de protéines biologiquement inactives ou utilisables, qui à leur tour peuvent entraîner des troubles métaboliques légers à graves. Cela peut par exemple Des mutations géniques de B. sont présentes et peuvent déclencher des maladies symptomatiques dès le départ via des troubles métaboliques, qui peuvent être incurables. Mais même dans un génome sain, des erreurs de copie peuvent survenir lors de la réplication des chaînes d'ADN et d'ARN, ce qui affecte le métabolisme.

Un trouble métabolique connu de l'équilibre des purines est z. B. retour à un défaut génétique sur le chromosome x. En raison du défaut génétique, les bases puriques hypoxanthine et guanine ne peuvent pas être recyclées, ce qui favorise finalement la formation de calculs urinaires et la goutte dans les articulations.