NUCLEOZID: CARACTERISTICI, STRUCTURĂ ȘI APLICAȚII - BIOLOGIE - 2025

Cele Nucleozidele sunt un grup mare de molecule biologice , constând dintr - o bază azotată și cinci - zahăr carbon legat covalent. În ceea ce privește structurile, acestea sunt foarte diverse.

Ei sunt precursorii sintezei acizilor nucleici (ADN și ARN), un eveniment fundamental pentru controlul metabolismului și creșterii tuturor ființelor vii. De asemenea, participă la diverse procese biologice, modulând unele activități ale sistemului nervos, muscular și cardiovascular, printre altele.

Sursa: Nucleotides_1.svg: Boris (PNG), SVG de lucrarea Sjefderivative: Huhsunqu

Astăzi, nucleozidele modificate sunt utilizate ca terapie antivirală și anticancerigene datorită proprietății lor de a bloca replicarea ADN-ului.

Este important să nu confundați termenul de nucleozid cu nucleotidă. Deși ambele elemente sunt similare structural, întrucât sunt alcătuite din monomerii acizilor nucleici, nucleotidele au una sau mai multe grupe fosfat suplimentare. Adică, un nucleotid este un nucleozid cu o grupare fosfat.

caracteristici

Nucleozidele sunt molecule formate din blocurile de construcție ale acizilor nucleici. Au o greutate moleculară mică, fiind cuprinse între 227,22 și 383,31 g / mol.

Datorită bazei azotate, aceste structuri reacționează ca baze cu valori pKa cuprinse între 3,3 și 9,8.

Structura

Structura nucleozidică cuprinde o bază azotată legată de o legătură covalentă cu un zahăr cu cinci carbon. Mai jos vom explora aceste componente.

Baza de azot

Prima componentă - baza azotată, numită și nucleobază - este o moleculă aromatică plată care conține azot în structura sa și poate fi o purină sau o pirimidină.

Primele sunt formate din două inele topite: unul din șase atomi și celălalt din cinci. Pirimidinele sunt mai mici și sunt formate dintr-un singur inel.

apartament

A doua componentă structurală este o pentoză, care poate fi o riboză sau un dezoxiriboză. Riboza este un zahăr „normal” în care fiecare atom de carbon este legat cu un atom de oxigen. În cazul dezoxiribozei, zahărul este modificat, deoarece lipsește un atom de oxigen la 2 'carbon.

Legătură

În toate nucleozidele (și, de asemenea, în nucleotide) pe care le găsim în mod natural, legătura dintre ambele molecule este de tipul β-N-glicozidic și este rezistentă la clivajul alcalin.

1 'carbon de zahăr este atașat la azotul 1 al pirimidinei și azotului 9 al purinei. După cum vedem, acestea sunt aceleași componente pe care le găsim în monomerii care alcătuiesc acizii nucleici: nucleotide.

Nucleozide modificate

Până în prezent, am descris structura generală a nucleozidelor. Cu toate acestea, există unele cu anumite modificări chimice, cea mai frecventă fiind unirea unei grupări metil cu baza azotată. Metilatiile pot aparea si in portiunea de carbohidrati.

Alte modificări mai puțin frecvente includ izomerizarea, de exemplu, de la uridină la pseudouridină; pierderea de hidrogeni; acetilarea; formilare; și hidroxilare.

Clasificare și nomenclatură

În funcție de componentele structurale ale nucleozidului, a fost stabilită o clasificare în ribonucleozide și deoxinucleozide. În prima categorie găsim nucleozide a căror purină sau pirimidină este legată de o riboză. În plus, bazele azotate care le formează sunt adenina, guanina, citozina și uracilul.

În deoxinucleozide, baza azotată este ancorată la dezoxiriboză. Bazele pe care le găsim sunt aceleași ca în ribonucleotide, cu excepția faptului că uracilul pirimidinic este înlocuit cu o timină.

În acest fel, ribonucleozidele sunt denumite în funcție de baza azotată pe care o conține molecula, stabilind următoarea nomenclatură: adenozină, citidină, uridină și guanozină. Pentru a identifica o deoxinucleozidă, se adaugă prefixul dezoxi, și anume: dezoxiadenozină, dezoxicitidină, deoxiuridină și deoxiganozină.

Așa cum am menționat anterior, diferența fundamentală între un nucleotid și un nucleozid este că prima are o grupare fosfat atașată la 3 'carbon (3'-nucleotidă) sau la 5' carbon (5'-nucleotidă). Astfel, din punct de vedere al nomenclaturii, putem constata că un sinonim al primului caz este un nucleozid-5'-fosfat.

Funcții biologice

Blocuri structurale

Trifosfatul nucleozidic (adică cu trei fosfați în structura lor) reprezintă materia primă pentru construcția acizilor nucleici: ADN și ARN.

Stocare a energiei

Datorită legăturilor cu energie mare care ține grupurile de fosfați împreună, acestea sunt structuri care stochează cu ușurință energia de disponibilitate adecvată pentru celulă. Cel mai cunoscut exemplu este ATP (adenozina trifosfat), mai cunoscut sub numele de „moneda energetică a celulei”.

Hormoni locali

Nucleozizii înșiși (fără grupe de fosfați în structura lor) nu au activitate biologică semnificativă. Cu toate acestea, la mamifere găsim o excepție izbitoare: molecula de adenozină.

În aceste organisme, adenozina ia rolul de autocoid, ceea ce înseamnă că funcționează ca un hormon local și, de asemenea, ca neuromodulator.

Circulația adenozinei în fluxul sanguin modulează diferite funcții, cum ar fi vasodilatația, ritmul cardiac, contracțiile în mușchiul neted, eliberarea de neurotransmițători, degradarea lipidelor, printre altele.

Adenozina este renumită pentru rolul său în reglarea somnului. Când concentrația acestui nucleozid crește, provoacă oboseală și somn. De aceea, consumul de cofeină (o moleculă similară adenozinei) ne menține treaz, deoarece blochează interacțiunile adenozinei și ale receptorilor respectivi din creier.

Nucleozide în dietă

Nucleozidele pot fi consumate în alimente și s-a demonstrat că modulează diverse procese fiziologice, beneficiind anumite aspecte ale sistemului imunitar, dezvoltarea și creșterea tractului gastro-intestinal, metabolismul lipidic, funcțiile hepatice, printre altele.

Sunt componente abundente în laptele matern, ceai, bere, carne și pește, printre alte alimente.

Suplimentarea cu nucleozide (și nucleotide) exogene este importantă la pacienții care nu au capacitatea de a sintetiza acești compuși de novo.

În ceea ce privește absorbția, aproape 90% din nucleotide sunt absorbite sub formă de nucleozide și fosforilate din nou în celulele intestinului.

Aplicații medicale: anticancer și antivirale

Anumite nucleozide sau analogi de nucleotide modificate au arătat activitate anticanceră și antivirală, permițând tratarea unor afecțiuni de importanță medicală semnificativă, cum ar fi HIV / SIDA, virusul herpes, virusul hepatitei B și leucemie, printre altele.

Aceste molecule sunt utilizate pentru a trata aceste patologii, deoarece au capacitatea de a inhiba sinteza ADN-ului. Acestea sunt transportate activ în celulă și, deoarece prezintă modificări chimice, împiedică replicarea viitoare a genomului virusului.

Analogii care sunt folosiți ca tratament sunt sintetizați prin reacții chimice diferite. Modificările pot veni în porțiunea ribozică sau în baza azotată.

Referințe

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M., … și Walter, P. (2013). Biologia celulară esențială. Garland Science.
2. Borea, PA, Gessi, S., Merighi, S., Vincenzi, F., & Varani, K. (2018). Farmacologia receptorilor de adenozină: stadiul tehnicii. Recenzii fiziologice, 98 (3), 1591-1625.
3. Cooper, GM, & Hausman, RE (2007). Celula: o abordare moleculară. Washington, DC, Sunderland, MA.
4. Griffiths, AJ (2002). Analiza genetică modernă: integrarea genelor și genomelor. Macmillan.
5. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). O introducere în analiza genetică. Macmillan.
6. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Biochimie: text și atlas. Editura Medicală Panamericană.
7. Mikhailopulo, IA, & Miroshnikov, AI (2010). Noi tendințe în biotehnologia nucleozidelor. Acta Naturae 2 (5).
8. Passarge, E. (2009). Textul și atlasul de genetică. Editura Medicală Panamericană.
9. Siegel, GJ (1999). Neurochimie de bază: aspecte moleculare, celulare și medicale. Lippincott-Raven.