basi azotate

basi azotate sono i mattoni che compongono le lunghe catene di molecole di DNA e RNA nella loro forma nucleotidica fosforilata.

Nel DNA, che forma doppi filamenti simili a corde, le 4 basi nucleiche che si verificano formano accoppiamenti solidi con la rispettiva base complementare tramite ponti di idrogeno. Le basi azotate sono costituite da una purina biciclica o da uno scheletro pirimidinico monociclico.

Cosa sono le basi azotate?

Le 4 basi azotate adenina, guanina, citosina e timina, come elementi costitutivi delle lunghe catene molecolari a doppia elica del DNA, formano gli accoppiamenti costanti adenina-timina (A-T) e guanina-citosina (G-C).

Le due basi, adenina e guanina, sono costituite ciascuna da un anello biciclico modificato a sei e cinque membri della struttura purinica di base e sono quindi indicate anche come basi puriniche. La struttura di base delle altre due basi nucleiche, citosina e timina, è costituita da un anello aromatico eterociclico a sei membri, che corrisponde a uno scheletro pirimidinico modificato, motivo per cui vengono chiamate anche basi pirimidiniche. Poiché l'RNA è per lo più presente come filamenti singoli, inizialmente non ci sono coppie di basi. Ciò avviene solo durante la replicazione tramite mRNA (RNA messaggero).

La copia del filamento di RNA è costituito dalle basi azotate complementari analoghe al secondo filamento di DNA. L'unica differenza è che l'uracile è sostituito dalla timina nell'RNA. Le molecole della catena del DNA e dell'RNA non sono formate nella loro forma pura dalle basi azotate, ma piuttosto, nel caso del DNA, si combinano con il desossiribosio 5-zucchero per formare il nucleoside corrispondente. Nel caso dell'RNA, il gruppo dello zucchero è costituito dal ribosio. Inoltre, i nucleosidi vengono fosforilati con un residuo di fosfato per formare i cosiddetti nucleotidi.

Le basi puriniche ipoxantina e xantina, che si trovano anche nel DNA e nell'RNA, corrispondono alla timina modificata. L'ipossantina si forma dall'adenina sostituendo il gruppo amminico (-NH3) con un gruppo idrossile (-OH) e la xantina si forma dalla guanina. Entrambe le basi azotate non contribuiscono alla trasmissione di informazioni genetiche.

Funzione, effetto e compiti

Una delle funzioni più importanti delle basi azotate che costituiscono i doppi filamenti di DNA è quella di mostrare la presenza nella posizione prevista.

La sequenza delle basi azotate corrisponde al codice genetico e definisce il tipo e la sequenza di amminoacidi da cui sono composte le proteine. Ciò significa che la funzione più importante delle basi azotate come componenti del DNA consiste in un ruolo passivo e statico, ovvero non intervengono attivamente nel metabolismo e la loro struttura biochimica non viene modificata dall'RNA messaggero (mRNA) durante il processo di lettura. Ciò spiega in parte la longevità del DNA.

L'emivita del DNA mitocondriale (mtDNA), durante il quale metà dei legami originariamente esistenti tra le basi azotate si disintegra, dipende fortemente dalle condizioni ambientali e varia tra circa 520 anni in condizioni medie con temperature positive e fino a 150.000 anni in condizioni di permafrost .

Come parte dell'RNA, le basi azotate svolgono un ruolo un po 'più attivo. In linea di principio, quando le cellule si dividono, i doppi filamenti di DNA vengono spezzati e separati l'uno dall'altro per poter formare un filamento complementare, l'mRNA, che, per così dire, forma la copia funzionante del materiale genetico e serve come base per la selezione e la sequenza degli amminoacidi da cui il le proteine ​​previste vengono assemblate. Un'altra base nucleica, il diidrouracile, si trova solo nel cosiddetto RNA di trasporto (tRNA), che viene utilizzato per il trasporto degli amminoacidi durante la sintesi proteica.

Alcune basi azotate svolgono una funzione completamente diversa come parte di enzimi che attivano e controllano attivamente cataliticamente determinati processi biochimici. L'adenina svolge il suo compito più noto come nucleotide nel bilancio energetico delle cellule. L'adenina svolge un ruolo importante come donatore di elettroni come l'adenosina difosfato (ADP) e l'adenosina trifosfato (ATP), nonché un componente della nicotinamide adenina dinucleotide (NAD).

Istruzione, occorrenza, proprietà e valori ottimali

Nella forma non fosforilata, le basi azotate sono costituite esclusivamente da carbonio, idrogeno e ossigeno, sostanze onnipresenti e liberamente disponibili. Il corpo è quindi in grado di sintetizzare autonomamente le basi azotate, ma il processo è complesso e richiede energia.

Pertanto, è preferito il recupero di acidi nucleici mediante riciclaggio, ad es. B. attraverso la scomposizione di proteine ​​che contengono alcuni composti che possono essere isolati e convertiti in acidi nucleici con poco dispendio energetico o anche con guadagno energetico. Gli acidi nucleici di solito non si trovano in forma pura nel corpo, ma principalmente come nucleosidi o deossinucleosidi con una molecola di ribosio o desossiribosio attaccata. Come componente del DNA e dell'RNA e come componente di alcuni enzimi, gli acidi nucleici oi loro nucleosidi sono anche fosforilati reversibilmente con uno o tre gruppi fosfato (PO4-).

Non esiste un valore di riferimento per un apporto ottimale di basi azotate. Una carenza o un eccesso di basi azotate può essere determinato solo indirettamente attraverso alcuni disturbi del metabolismo.

Malattie e disturbi

La natura dei pericoli, dei disturbi e dei rischi che vengono messi in relazione con le basi azotate sono errori nel numero e nella sequenza sui filamenti di DNA o RNA, che portano a un cambiamento nella codifica per la sintesi proteica.

Se l'organismo non può rimediare al difetto tramite i suoi meccanismi di riparazione, si tratta della sintesi di proteine ​​biologicamente inattive o utilizzabili, che a loro volta possono portare a disturbi metabolici da lievi a gravi. Può ad es. B. sono presenti mutazioni del gene che possono innescare malattie sintomatiche fin dall'inizio attraverso disturbi metabolici, che possono essere incurabili. Ma anche in un genoma sano, possono verificarsi errori di copia durante la replicazione delle catene di DNA e RNA, che influenzano il metabolismo.

Un disturbo metabolico noto nell'equilibrio delle purine è z. B. torna a un difetto genetico sul cromosoma x. A causa del difetto genetico, le basi puriniche ipoxantina e guanina non possono essere riciclate, il che alla fine favorisce la formazione di calcoli urinari e gotta nelle articolazioni.