NUCLEOSIDE: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC VÀ ỨNG DỤNG - SINH HỌC

Các nucleosit là một nhóm lớn các phân tử sinh học bao gồm một gốc nitơ và một đường 5 cacbon liên kết cộng hóa trị. Về cấu trúc chúng rất đa dạng.

Chúng là tiền chất để tổng hợp các axit nucleic (DNA và RNA), một sự kiện cơ bản để kiểm soát sự trao đổi chất và tăng trưởng của tất cả các sinh vật. Chúng cũng tham gia vào các quá trình sinh học khác nhau, điều chỉnh một số hoạt động của hệ thần kinh, cơ bắp và tim mạch, trong số những hoạt động khác.

Nguồn: Nucleotides_1.svg: Boris (PNG), SVG bởi Sjefderivative work: Huhsunqu

Ngày nay, các nucleoside biến đổi được sử dụng làm liệu pháp kháng vi rút và chống ung thư nhờ đặc tính ngăn chặn sự sao chép DNA của chúng.

Điều quan trọng là không nhầm lẫn thuật ngữ nucleoside với nucleotide. Mặc dù cả hai nguyên tố đều giống nhau về cấu trúc, vì chúng được tạo thành từ các đơn phân của axit nucleic, các nucleotit có một hoặc nhiều nhóm photphat bổ sung. Đó là, một nucleotide là một nucleoside với một nhóm phosphate.

nét đặc trưng

Nucleoside là các phân tử được tạo thành từ các khối cấu tạo của axit nucleic. Chúng có trọng lượng phân tử thấp, nằm trong khoảng từ 227,22 đến 383,31 g / mol.

Nhờ cơ sở nitơ, các cấu trúc này phản ứng như bazơ với giá trị pKa từ 3,3 đến 9,8.

Kết cấu

Cấu trúc nucleoside bao gồm một bazơ nitơ được liên kết bằng liên kết cộng hóa trị với đường năm cacbon. Chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ các thành phần này dưới đây.

Bazơ nitơ

Thành phần đầu tiên - bazơ nitơ, còn được gọi là nucleobase - là một phân tử thơm phẳng có chứa nitơ trong cấu trúc của nó, và có thể là purine hoặc pyrimidine.

Vòng nguyên tử được tạo thành từ hai vòng hợp nhất: một của sáu nguyên tử và vòng kia của năm. Pyrimidines nhỏ hơn và được tạo thành từ một vòng duy nhất.

Căn hộ áp mái

Thành phần cấu trúc thứ hai là pentose, có thể là ribose hoặc deoxyribose. Ribose là một loại đường "bình thường" trong đó mỗi nguyên tử carbon được liên kết với một nguyên tử oxy. Trong trường hợp deoxyribose, đường bị biến đổi, vì nó thiếu nguyên tử oxy ở cacbon 2 '.

Liên kết

Trong tất cả các nucleoside (và cả trong nucleotide) mà chúng ta tìm thấy một cách tự nhiên, liên kết giữa cả hai phân tử là loại β-N-glycosidic, và nó có khả năng chống lại sự phân cắt kiềm.

Carbon 1 'của đường được gắn với nitơ 1 của pyrimidine và nitơ 9 của purine. Như chúng ta có thể thấy, đây là những thành phần tương tự mà chúng ta tìm thấy trong các đơn phân tạo nên axit nucleic: nucleotide.

Nucleoside biến tính

Cho đến nay, chúng tôi đã mô tả cấu trúc chung của các nucleoside. Tuy nhiên, có một số có những biến đổi hóa học nhất định, phổ biến nhất là sự kết hợp của nhóm metyl với bazơ nitơ. Quá trình metyl hóa cũng có thể xảy ra trong phần carbohydrate.

Các sửa đổi khác ít thường xuyên hơn bao gồm đồng phân hóa, ví dụ từ uridine thành pseudouridine; mất hydro; sự acetyl hóa; công thức hóa; và hydroxyl hóa.

Phân loại và danh pháp

Tùy thuộc vào các thành phần cấu trúc của nucleoside, sự phân loại thành ribonucleoside và deoxynucleoside đã được thiết lập. Trong loại đầu tiên, chúng tôi tìm thấy nucleoside có purine hoặc pyrimidine được liên kết với ribose. Ngoài ra, các bazơ nitơ hình thành chúng là adenin, guanin, cytosine và uracil.

Trong deoxynucleoside, bazơ nitơ được gắn vào deoxyribose. Các bazơ mà chúng tôi tìm thấy cũng giống như trong ribonucleotide, ngoại trừ pyrimidine uracil được thay thế bằng thymine.

Theo cách này, các ribonucleosit được đặt tên tùy thuộc vào bazơ nitơ mà phân tử chứa, thiết lập danh pháp sau: adenosine, cytidine, uridine và guanosine. Để xác định một deoxynucleoside, tiền tố deoxy- được thêm vào, cụ thể là: deoxyadenosine, deoxycytidine, deoxyuridine và deoxyguanosine.

Như chúng ta đã đề cập trước đó, sự khác biệt cơ bản giữa nucleotide và nucleoside là nucleotide trước đây có nhóm phosphate gắn với carbon 3 '(3'-nucleotide) hoặc với carbon 5' (5'-nucleotide). Do đó, về mặt danh pháp, chúng ta có thể thấy rằng một từ đồng nghĩa của trường hợp đầu tiên là nucleoside-5'-phosphate.

Chức năng sinh học

Kết cấu khối

Nucleoside triphosphate (có nghĩa là, với ba phốt phát trong cấu trúc của chúng) là nguyên liệu thô để cấu tạo nên các axit nucleic: DNA và RNA.

Lưu trữ năng lượng

Nhờ các liên kết năng lượng cao giữ các nhóm photphat lại với nhau, chúng là cấu trúc dễ dàng dự trữ năng lượng sẵn có cho tế bào. Ví dụ nổi tiếng nhất là ATP (adenosine triphosphate), hay còn được gọi là "tiền tệ năng lượng của tế bào."

Nội tiết tố tại chỗ

Bản thân các nucleoside (không có nhóm phosphate trong cấu trúc của chúng) không có hoạt tính sinh học đáng kể. Tuy nhiên, ở động vật có vú, chúng tôi tìm thấy một ngoại lệ nổi bật: phân tử adenosine.

Ở những sinh vật này, adenosine đảm nhận vai trò của autocoid, có nghĩa là nó hoạt động như một hormone cục bộ và cũng như một chất điều hòa thần kinh.

Sự lưu thông của adenosine trong máu điều chỉnh các chức năng khác nhau như giãn mạch, nhịp tim, co bóp cơ trơn, giải phóng chất dẫn truyền thần kinh, thoái hóa lipid, trong số những chức năng khác.

Adenosine nổi tiếng với vai trò điều hòa giấc ngủ. Khi nồng độ nucleoside này tăng cao sẽ gây mệt mỏi và khó ngủ. Đó là lý do tại sao việc tiêu thụ caffeine (một phân tử tương tự như adenosine) giúp chúng ta tỉnh táo, vì nó ngăn chặn các tương tác của adenosine và các thụ thể tương ứng của nó trong não.

Nucleosides trong chế độ ăn uống

Nucleoside có thể được tiêu thụ trong thực phẩm và chúng đã được chứng minh là điều chỉnh các quá trình sinh lý khác nhau, có lợi cho một số khía cạnh của hệ thống miễn dịch, sự phát triển và tăng trưởng của đường tiêu hóa, chuyển hóa lipid, chức năng gan, v.v.

Chúng có nhiều trong sữa mẹ, trà, bia, thịt và cá cùng các loại thực phẩm khác.

Bổ sung nucleoside (và nucleotide) ngoại sinh là quan trọng ở những bệnh nhân thiếu khả năng tổng hợp các hợp chất này.

Về sự hấp thu, gần 90% nucleotide được hấp thụ dưới dạng nucleoside và được phosphoryl hóa trở lại trong các tế bào của ruột.

Ứng dụng y tế: chống ung thư và kháng virus

Một số nucleoside nhất định hoặc các chất tương tự nucleotide đã được sửa đổi đã cho thấy hoạt tính chống ung thư và kháng vi-rút, cho phép điều trị các bệnh có tầm quan trọng về mặt y tế như HIV / AIDS, vi-rút herpes, vi-rút viêm gan B và bệnh bạch cầu, trong số những bệnh khác.

Những phân tử này được sử dụng để điều trị những bệnh lý này, vì chúng có khả năng ức chế tổng hợp DNA. Các chất này được vận chuyển tích cực vào tế bào và khi chúng thể hiện các biến đổi hóa học, ngăn cản sự nhân lên của bộ gen virus trong tương lai.

Các chất tương tự được sử dụng để điều trị được tổng hợp bằng các phản ứng hóa học khác nhau. Các biến đổi có thể xảy ra trong phần ribose hoặc trong cơ sở nitơ.

Người giới thiệu

Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Sinh học tế bào cần thiết. Khoa học Garland.
Borea, PA, Gessi, S., Merighi, S., Vincenzi, F., & Varani, K. (2018). Dược lý của thụ thể adenosine: trạng thái của nghệ thuật. Đánh giá sinh lý học, 98 (3), 1591-1625.
Cooper, GM & Hausman, RE (2007). Tế bào: một cách tiếp cận phân tử. Washington, DC, Sunderland, MA.
Griffiths, AJ (2002). Phân tích di truyền hiện đại: tích hợp gen và bộ gen. Macmillan.
Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Giới thiệu về phân tích di truyền. Macmillan.
Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Hóa sinh: văn bản và tập bản đồ. Panamerican Medical Ed.
Mikhailopulo, IA và Miroshnikov, AI (2010). Các xu hướng mới trong công nghệ sinh học nucleoside. Acta Naturae 2 (5).
Passarge, E. (2009). Văn bản di truyền và tập bản đồ. Panamerican Medical Ed.
Siegel, GJ (1999). Hóa học thần kinh cơ bản: các khía cạnh phân tử, tế bào và y tế. Lippincott-Raven.

NUCLEOSIDE: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC VÀ ỨNG DỤNG - SINH HỌC - 2026