Нуклеозидът винаги се състои от нуклеинова основа, свързана с монозахарида рибоза или дезоксирибоза чрез N-гликозидна връзка. Всичките 5 нуклеинови бази - градивните елементи на ДНК и РНК двойни и единични спирали - могат да бъдат ензимно преобразувани в нуклеозиди. Някои гликозиди имат физиологично значение като аденозин, което е основният градивен елемент за ADP и ATP в клетъчната мрежа енергиен метаболизъм.
Какво представляват нуклеозидите?
Двойните спирали на ДНК и единичните спирали на РНК се образуват от последователности само от пет различни нуклеинови бази под формата на нуклеотиди. И петте нуклеинови бази, от които аденинът и гуанинът са основната структура на базата на пет- и шестчленните пръстени на пурин, а цитозинът, тиминът и урацилът са на базата на ароматния шестчленен пръстен на пиримидин, могат да комбинират N-гликозидно с монозахарида рибоза и дезоксирибоза, съответно. Хидроксилната група (-OH) върху С атом 1 на пентозата реагира с аминогрупата (-NH2) на нуклеиновата основа, за да образува и отцепи молекула H2O. Когато рибоза или дезоксирибозен остатък е прикрепен, аденинът се превръща в аденозин или дезоксиаденозин, съответно. По същия начин пуриновата основа гуанин се превръща съответно в гуанозин и дезоксигуанозин. Трите пуринови основи тимин, цитозин и урацил се трансформират в тимидин, цитидин и уридин чрез добавяне на остатъка от рибоза или получават префикса „дезокси-“, ако добавеният захар остатъкът се състои от дезоксирибоза. Освен това съществуват голям брой модифицирани нуклеозиди, някои от които играят роля в трансферната ДНК (tDNA) и рибозомната РНК (rRNA). Изкуствено произведените, модифицирани нуклеозиди, така наречените нуклеозидни аналози, действат отчасти като антивирусни средства и се използват специално за борба с ретровирусите. Някои нуклеозидни аналози проявяват цитостатична активност, така че те се използват за борба с определени рак клетки.
Функция, действие и роли
Една от най-важните функции на петте основни нуклеозида е да се превърнат в нуклеотиди с добавяне на a фосфат групират се до пентозата и като нуклеотиди образуват градивните блокове на ДНК и РНК. В модифицирана форма някои нуклеозиди изпълняват и задачи в катализа на определени метаболитни процеси. Например така нареченият „активен метионин”(S-аденозил-метионин) служи като донор на метилови групи. В някои случаи нуклеозидите функционират и в своята нуклеотидна форма като градивни елементи на коензими, прехвърлящи групи. Примерите включват рибофлавин (витамин B2), който служи като предшественик на много коензими и по този начин играе централна роля в много метаболитни процеси. В енергийното снабдяване на клетките, аденозин играе много важна роля като адензин дифосфат (ADP) и като аденозин трифосфат (ATP). ATP може да бъде описан като универсален енергиен носител и също така служи като фосфат донор в много метаболитни процеси, които включват фосфорилиране. Гуанозин трифосфатът (GTP) е енергийният носител в така наречения цитратен цикъл през митохондрии. Нуклеотидите също са компоненти на коензим А и витамин B12. Нуклеозидите уридин и цитидин се използват в комбинация като наркотици за лечение на възпаление на нервите и мускулни заболявания. Например, лекарството се използва за корен на нерва , на гръбначния стълб и лумбаго. Модифицираните нуклеозиди, така наречените нуклеозидни аналози, показват вирусостатични ефекти срещу ретровирусите в някои случаи. Те се използват в наркотици срещу, например, херпес симплекс вирус и ХИВ вируси. Други нуклеозидни аналози с цитостатична активност играят роля в рак лечение.
Образуване, поява, свойства и оптимални стойности
Нуклеозидите са съставени изцяло от въглероден, водород, кислород, и азот. Всички вещества са в изобилие практически навсякъде по Земята. Трейс елементи и рядко полезни изкопаеми не са необходими за изграждане на нуклеозиди. Въпреки това, тялото не синтезира нуклеозиди от нулата, тъй като синтезът е сложен и отнема енергия. Следователно човешкото тяло тръгва по обратния път, получавайки нуклеозиди главно от процесите на разграждане в междинния метаболизъм на пурина и пиримидина (път на спасяване). Нуклеозидите участват в различни ензимно-каталитични метаболитни процеси в чиста форма или във фосфорилирана форма като нуклеотиди. От особено значение е функцията на аденозин под формата на АТФ и АДФ в така наречената дихателна верига. Нуклеотидът гуанин трифосфат играе решаваща роля в така наречения цитратен цикъл. В цикли процесите се извършват в рамките на митохондрии на клетките. Тъй като нуклеозидите почти винаги присъстват в големи количества в свързана форма или като функционални носители в практически всички телесни клетки, няма обща граница или ориентировъчна стойност за оптимална концентрация. Определяне на концентрация на специфични нуклеозиди или нуклеотиди в кръв плазмата може да бъде полезна за диагнози и диференциални диагнози.
Болести и разстройства
Нуклеозидите са активна част от много метаболитни процеси и техните функции рядко могат да се разглеждат изолирано. Нарушенията обикновено включват сложни ензимно-каталитични процеси, които се прекъсват или инхибират на определени места, което води до съответни симптоми. Болестите, които причиняват метаболитни аномалии на нуклеозидите, обикновено включват метаболизъм на пурин или пиримидин, тъй като петте основни нуклеозида носят пурин или пиримидин. Известно нарушение в пуриновия метаболизъм се причинява от добре познатия синдром на Lesch-Nyhan, наследствено заболяване, което причинява дефицит на хипоксантин-гуанин фосфорибозилтрансфераза (HGPRT). Дефицитът на ензими предотвратява рециклирането на определени нуклеинови бази, което води до кумулативно натрупване на хипоксантин и гуанин. Това от своя страна задейства хиперурикемия, повишен пикочна киселина ниво, което води до подагра. Повишеното пикочна киселина ниво води до депозити на ставите и сухожилни обвивки, които могат да причинят болезнени симптоми. Много рядко наследствено заболяване се проявява в дефицит на аденилосукцинат лиаза, което води до проблеми в метаболизма на пурините. Болестта причинява мускулни потрепвания и забавено развитие на плода с тежко протичане.
