Нуклеотиды - строительные блоки жизни

Почти все клетки в организме человека содержат ядро. В ядре клетки находится ДНК. Дезоксирибонуклеиновые кислоты — это очень большие молекулы, которые имеют вид двойной спирали, что сравнимо с винтовой лестницей с огромным количеством ступенек.

Отдельными компонентами лестницы, составляющими ДНК, являются нуклеотиды. Нуклеотиды, в свою очередь, состоят из трех молекулярных компонентов: дезоксирибозы сахара, азотистого основания и фосфатного остатка. В ДНК четыре различных нуклеотида, которые различаются по основанию нуклеотида. Основания нуклеиновых кислот ДНК — аденин (A), гуанин (B), тимин (T) и цитозин (C). Связь нуклеотидов с длинной цепью ДНК происходит через их фосфатные и сахарные остатки, что, образно говоря, соответствует стороне лестницы или перилам. В двойной спирали ДНК две противоположные цепи нуклеотидов всегда связаны друг с другом через две идентичные пары оснований A и T, а также G и C. Поэтому их называют дополнительными парами оснований. Последовательность нуклеотидов на лестнице имеют решающее значение для генетической информации и для функционирования клеток. Поэтому нуклеотиды часто называют «кирпичиками жизни».

Структура ДНК в виде двойной спирали была описана учеными Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком еще в 1953 году. Однако только недавно была признана важность адекватного поступления этих элементарных строительных блоков с пищей и возможные проблемы с дефицитом нуклеотидов.

Изображение 1: В своей наиболее распространенной форме в двойной спирали ДНК пары нуклеотидов слабо связаны друг с другом и образуют ступеньки «винтовой лестницы».

Пары нуклеотидных оснований

Когда клетки делятся, генетический материал должен быть воспроизведен путем точного дублирования ДНК. Для этой так называемой репликации чрезвычайно важно, чтобы связь между комплементарными парами оснований была относительно слабой и могла открываться посередине, как застежка-молния. Каждая сторона служит шаблоном для новой цепочки ДНК.

Однако для того, чтобы репликация проходила гладко, всегда должно быть достаточное количество ВСЕХ нуклеотидов.

Не только ДНК состоит из нуклеотидов. Нуклеотиды, как таковые, например Аденозинтрифосфат АТФ или связанные с более крупными молекулами, такими как рибонуклеиновые кислоты (РНК), берут на себя другие важные функции клеток. Например, АТФ действует, как накопитель энергии в клетке. В случае РНК нуклеотидное основание Тимин (T) было заменено Урацилом (U), благодаря чему эти два нуклеотида структурно очень похожи.

Рис. 2: Нуклеотиды разделены на две группы. В случае пуринов азотистое основание состоит из двойного кольца, в случае пиримидинов — из одного кольца. Аденин и гуанин являются пуриновыми основаниями, цитозин, тимин и урацил являются пиримидиновыми основаниями.

Изображение 3:  РНК образована из аденина, гуанина, цитозина и урацила (вместо тимина).

Какова основная функция нуклеотидов

Помимо своей функции в качестве «основных строительных блоков жизни» в ДНК и РНК, нуклеотиды участвуют почти во всех клеточных действиях. Нуклеотиды незаменимы в хранении и передаче энергии в клеточных процессах, в образовании белков и в передаче сигналов гормонов.

Те клетки в организме, которые обладают высокой биохимической активностью или высокой скоростью деления клеток, также имеют повышенную потребность в нуклеотидах. К ним относятся, в частности, клетки системы крови (иммунные клетки, которые образуются в костном мозге) и клетки стенки тонкой кишки. Достаточное количество нуклеотидов также необходимо для оптимального размножения полезных для здоровья кишечных бактерий. Таким образом, человеческий организм зависит от снабжения достаточным количеством нуклеотидов для поддержания иммунной системы, а также для обеспечения оптимального пищеварения.

Больше исследований о пользе нуклеотидов здесь