Metabolisme asam nukleat

Sebagai bagian dari Metabolisme asam nukleat ini tentang konstruksi dan pemecahan DNA dan RNA asam nukleat. Kedua molekul tersebut bertugas menyimpan informasi genetik. Gangguan dalam sintesis DNA dapat menyebabkan mutasi dan dengan demikian mengubah informasi genetik.

Apa itu metabolisme asam nukleat?

Metabolisme asam nukleat memastikan pembentukan dan pemecahan asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). DNA menyimpan seluruh informasi genetik dalam inti sel untuk waktu yang lama. RNA pada gilirannya bertanggung jawab untuk sintesis protein dan dengan demikian mentransfer informasi genetik ke protein.

Baik DNA dan RNA terdiri dari nukleobase, gula, dan residu fosfat. Molekul gula terhubung ke residu fosfat melalui esterifikasi dan mengikat dua residu fosfat. Rantai senyawa gula fosfat berulang terbentuk, di mana basa nukleat terikat secara glukosida ke gula di setiap sisi.

Selain asam fosfat dan gula, lima nukleobase berbeda tersedia untuk sintesis DNA dan RNA. Dua basa nitrogen adenin dan guanin termasuk turunan purin dan dua basa nitrogen sitosin dan timin termasuk turunan pirimidin.

Dalam RNA, timin telah ditukar dengan urasil, yang ditandai dengan gugus CH3 tambahan. Basa nitrogen unit struktural, residu gula dan residu fosfat disebut sebagai nukleotida. Dalam DNA, struktur heliks ganda dibentuk dengan dua molekul asam nukleat, yang dihubungkan satu sama lain oleh ikatan hidrogen membentuk untai ganda. RNA hanya terdiri dari satu untai.

Fungsi & tugas

Metabolisme asam nukleat sangat penting untuk penyimpanan dan transmisi kode genetik. Informasi genetik awalnya disimpan dalam DNA melalui urutan basa nitrogen. Informasi genetik untuk asam amino dikodekan melalui tiga nukleotida yang berurutan. Kembar tiga basa yang berurutan menyimpan informasi tentang struktur rantai protein tertentu. Awal dan akhir rantai ditentukan oleh sinyal yang bukan merupakan kode asam amino.

Kombinasi yang mungkin dari nukleobasa dan asam amino yang dihasilkan sangatlah besar, sehingga dengan pengecualian kembar identik tidak ada organisme yang identik secara genetik.

Untuk mentransfer informasi genetik ke molekul protein yang akan disintesis, molekul RNA terlebih dahulu dibentuk. RNA bertindak sebagai pemancar informasi genetik dan merangsang sintesis protein. Perbedaan kimiawi antara RNA dan DNA adalah bahwa alih-alih deoksiribosa, ribosa gula terikat dalam molekulnya. Selanjutnya, timin basa nitrogen telah ditukar dengan urasil.

Sisa gula lainnya juga menyebabkan kestabilan yang lebih rendah dan sifat RNA untai tunggal. Untai ganda dalam DNA melindungi informasi genetik dari perubahan. Dua molekul asam nukleat terhubung satu sama lain melalui ikatan hidrogen. Namun, ini hanya mungkin dengan basa nitrogen komplementer. Di dalam DNA hanya terdapat pasangan basa adenin / timin atau guanin / sitosin.

Ketika untai ganda terbelah, untai komplementer terbentuk berulang kali. Misalnya, jika ada perubahan dalam basa nukleat, enzim tertentu yang bertanggung jawab selama perbaikan DNA mengenali cacat mana yang ada pada basa komplementer. Basa nitrogen yang diubah biasanya diganti dengan benar. Beginilah cara kode genetik diamankan. Namun terkadang, kesalahan dapat diteruskan dengan hasil mutasi.

Selain DNA dan RNA, ada juga mononukleotida penting yang berperan besar dalam metabolisme energi. Ini termasuk, misalnya, ATP dan ADP. ATP adalah adenosin trifosfat. Ini mengandung residu adenin, ribosa dan residu trifosfat. Molekul menyediakan energi dan ketika energi dilepaskan, ia diubah menjadi adenosin difosfat, dimana residu fosfat dipisahkan.

Penyakit & penyakit

Jika gangguan terjadi selama metabolisme asam nukleat, penyakit dapat terjadi. Kesalahan dapat terjadi dalam struktur DNA, dalam hal ini penggunaan nukleobase yang salah. Mutasi terjadi. Perubahan basa nitrogen dapat terjadi melalui reaksi kimia seperti deaminasi. Di sini, gugus NH2 diganti dengan gugus O =.

Biasanya, kode tersebut masih disimpan dalam DNA oleh untai komplementer, sehingga mekanisme perbaikan dapat menggunakan basis nitrogen komplementer untuk memperbaiki kesalahan. Namun, jika terjadi pengaruh kimia dan fisik yang masif, begitu banyak cacat dapat muncul sehingga koreksi yang salah terkadang dapat dilakukan.

Seringkali, mutasi ini terjadi di tempat yang kurang relevan dalam genom, sehingga tidak ada efek yang perlu ditakuti. Namun, jika terjadi kesalahan di wilayah penting, hal itu dapat menyebabkan perubahan serius pada susunan genetik dengan efek besar pada kesehatan.

Mutasi somatik seringkali menjadi penyebab tumor ganas. Inilah cara sel kanker berkembang setiap hari. Bagaimanapun, sebagai aturan, ini segera dihancurkan oleh sistem kekebalan. Namun, jika banyak mutasi terbentuk sebagai akibat dari efek kimia atau fisik yang kuat (misalnya radiasi) atau mekanisme perbaikan yang rusak, kanker dapat berkembang. Hal yang sama berlaku untuk sistem kekebalan yang lemah.

Namun, penyakit yang sangat berbeda juga dapat berkembang selama metabolisme asam nukleat. Ketika nukleobasa dipecah, beta-alanin yang dapat digunakan kembali sepenuhnya terbentuk dari basa pirimidin. Asam urat yang sulit larut terbentuk dari basa purin. Manusia harus mengeluarkan asam urat melalui urin. Jika enzim untuk menggunakan kembali asam urat untuk membangun basa purin hilang, konsentrasi asam urat dapat meningkat sedemikian rupa sehingga kristal asam urat mengendap di persendian dan asam urat berkembang.