Nucleobases

Nucleobases son los componentes básicos a partir de los cuales se componen las largas cadenas de moléculas de ADN y ARN en su forma de nucleótidos fosforilados.

En el ADN, que forma cadenas dobles similares a las cuerdas, las 4 bases nucleicas presentes forman parejas sólidas con la base complementaria respectiva a través de puentes de hidrógeno. Las nucleobases consisten en un esqueleto de purina bicíclica o de pirimidina monocíclica.

¿Qué son las nucleobases?

Las 4 nucleobases adenina, guanina, citosina y timina, como bloques de construcción de las cadenas de moléculas de doble hélice de ADN largas, forman los pares constantes adenina-timina (A-T) y guanina-citosina (G-C).

Las dos bases, adenina y guanina, constan cada una de un anillo bicíclico modificado de seis y cinco de la estructura básica de purina y, por lo tanto, también se denominan bases de purina. La estructura básica de las otras dos bases nucleicas, citosina y timina, consiste en un anillo aromático heterocíclico de seis miembros, que corresponde a un esqueleto de pirimidina modificado, por lo que también se denominan bases de pirimidina. Dado que el ARN está presente principalmente como hebras simples, inicialmente no hay pares de bases allí. Esto solo tiene lugar durante la replicación a través del ARNm (ARN mensajero).

La copia de la hebra de ARN consta de nucleobases complementarias análogas a la segunda hebra de ADN. La única diferencia es que el uracilo sustituye a la timina en el ARN. Las moléculas de cadena de ADN y ARN no se forman en su forma pura por las nucleobases, sino que, en el caso del ADN, se combinan con la 5-azúcar desoxirribosa para formar el nucleósido correspondiente. En el caso del ARN, el grupo de los azúcares está formado por ribosa. Además, los nucleósidos se fosforilan en los denominados nucleótidos con un residuo fosfato.

Las bases purínicas hipoxantina y xantina, que también se encuentran en el ADN y el ARN, corresponden a la timina modificada. La hipoxantina se forma a partir de adenina reemplazando el grupo amino (-NH3) con un grupo hidroxilo (-OH), y la xantina se forma a partir de guanina. Ambas nucleobases no contribuyen a la transmisión de información genética.

Función, efecto y tareas

Una de las funciones más importantes de las bases nucleicas que componen las hebras dobles de ADN es mostrar presencia en la posición deseada.

La secuencia de las nucleobases corresponde al código genético y define el tipo y secuencia de aminoácidos de los que se componen las proteínas. Esto significa que la función más importante de las nucleobases como parte del ADN consiste en un rol pasivo, estático, es decir, no intervienen activamente en el metabolismo y su estructura bioquímica no se ve alterada por el ARN mensajero (ARNm) durante el proceso de lectura. Eso explica en parte la longevidad del ADN.

La vida media del ADN mitocondrial (ADNmt), durante la cual se desintegra la mitad de los enlaces originalmente existentes entre las nucleobases, depende en gran medida de las condiciones ambientales y varía entre alrededor de 520 años en condiciones promedio con temperaturas positivas y hasta 150.000 años en condiciones de permafrost. .

Como parte del ARN, las nucleobases juegan un papel algo más activo. En principio, cuando las células se dividen, las dobles cadenas de ADN se rompen y separan entre sí para poder formar una cadena complementaria, el ARNm, que, por así decirlo, forma la copia de trabajo del material genético y sirve como base para la selección y secuencia de los aminoácidos a partir de los cuales el se ensamblan las proteínas deseadas. Otra base nucleica, el dihidrouracilo, solo se encuentra en el llamado ARN de transporte (ARNt), que se utiliza para transportar aminoácidos durante la síntesis de proteínas.

Algunas nucleobases cumplen una función completamente diferente como parte de enzimas que activan y controlan catalíticamente ciertos procesos bioquímicos. La adenina cumple su función más conocida como nucleótido en el balance energético de las células. La adenina juega un papel importante como donante de electrones como el difosfato de adenosina (ADP) y el trifosfato de adenosina (ATP), así como un componente del dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD).

Educación, ocurrencia, propiedades y valores óptimos

En la forma no fosforilada, las nucleobases consisten exclusivamente en carbono, hidrógeno y oxígeno, sustancias que son ubicuas y de libre disponibilidad. Por lo tanto, el cuerpo puede sintetizar bases nucleicas por sí mismo, pero el proceso es complejo y consume mucha energía.

Por tanto, se prefiere la recuperación de ácidos nucleicos mediante reciclaje, p. B. mediante la descomposición de proteínas que contienen ciertos compuestos que pueden aislarse y convertirse en ácidos nucleicos con poco gasto energético o incluso con ganancia energética. Los ácidos nucleicos generalmente no se encuentran en forma pura en el cuerpo, sino principalmente como nucleósidos o desoxinucleósidos con una molécula de ribosa o desoxirribosa unida. Como componente de ADN y ARN y como componente de ciertas enzimas, los ácidos nucleicos o sus nucleósidos también se fosforilan reversiblemente con uno a tres grupos fosfato (PO4-).

No existe un valor de referencia para un suministro óptimo de nucleobases. Una deficiencia o un exceso de nucleobases solo puede determinarse indirectamente a través de ciertos trastornos metabólicos.

Enfermedades y trastornos

El tipo de peligros, alteraciones y riesgos que se relacionan con las nucleobases son errores en el número y la secuencia de las cadenas de ADN o ARN, que provocan un cambio en la codificación de la síntesis de proteínas.

Si el cuerpo no puede remediar la falla a través de sus mecanismos de reparación, se produce la síntesis de proteínas biológicamente inactivas o utilizables, lo que a su vez puede conducir a trastornos metabólicos leves o graves. Puede, por ejemplo, B. Existen mutaciones genéticas que pueden desencadenar enfermedades sintomáticas desde el principio a través de trastornos metabólicos, que pueden ser incurables. Pero incluso en un genoma sano, pueden ocurrir errores de copia durante la replicación de las cadenas de ADN y ARN, que afectan el metabolismo.

Un trastorno metabólico conocido en el equilibrio de las purinas es z. B. de vuelta a un defecto genético en el cromosoma x. Debido al defecto genético, las bases de purina hipoxantina y guanina no se pueden reciclar, lo que en última instancia promueve la formación de cálculos urinarios y gota en las articulaciones.