Metabolisme asid nukleik melibatkan pemasangan dan pembongkaran asid nukleik DNA dan RNA. Kedua-duanya molekul mempunyai tugas menyimpan maklumat genetik. Gangguan dalam sintesis DNA boleh membawa kepada mutasi dan seterusnya perubahan dalam maklumat genetik.
Apakah metabolisme asid nukleik?
Metabolisme asid nukleik melibatkan pemasangan dan pembongkaran asid nukleik DNA dan RNA. Metabolisme asid nukleik menyediakan pembentukan dan penguraian asid deoksiribonukleik (DNA) dan asid ribonukleik (RNA). Dalam proses itu, DNA menyimpan semua maklumat genetik jangka panjang di dalam nukleus sel. RNA, seterusnya, bertanggungjawab untuk sintesis protein dan dengan demikian memindahkan maklumat genetik ke protein. Kedua-dua DNA dan RNA terdiri daripada nukleik asas, gula molekul dan a fosfat molekul. The gula molekul dihubungkan dengan fosfat residu dengan esterifikasi dan mengikat kepada dua residu fosfat. Ini membentuk rantaian berulang fosfat-gula ikatan, yang masing-masing asas nukleiknya diikat glukosidik dengan gula di sebelahnya. Sebagai tambahan kepada asid fosforik dan gula, lima nukleik yang berbeza asas tersedia untuk membina DNA dan RNA. Kedua-dua nitrogen asas adenin dan guanin tergolong dalam turunan purin dan keduanya nitrogen mendasarkan sitosin dan timin kepada turunan pirimidine. Dalam RNA, timin ditukar dengan uracil, yang dicirikan oleh kumpulan CH3 tambahan. Unit struktur nitrogen asas, residu gula dan residu fosfat disebut nukleotida. Dalam DNA, struktur heliks ganda terbentuk dengan dua asid nukleik molekul bergabung bersama oleh hidrogen ikatan untuk membentuk helai ganda. RNA hanya terdiri daripada satu helai.
Fungsi dan tujuan
Metabolisme asid nukleik memainkan peranan utama dalam penyimpanan dan penghantaran kod genetik. Pada mulanya, maklumat genetik disimpan dalam DNA melalui urutan asas nitrogen. Di sini, maklumat genetik untuk asid amino dikodkan oleh tiga nukleotida berturut-turut. Triplet asas berturut-turut menyimpan maklumat mengenai struktur rantai protein tertentu. Permulaan dan akhir rantai ditetapkan oleh isyarat yang tidak mengekod asid amino. Kemungkinan gabungan asas nukleik dan hasilnya asid amino sangat besar, sehingga, kecuali kembar yang sama, tidak ada organisma yang serupa secara genetik. Untuk memindahkan maklumat genetik ke protein molekul untuk disintesis, molekul RNA pertama kali terbentuk. RNA bertindak sebagai pemancar maklumat genetik dan merangsang sintesis protein. Perbezaan kimia antara RNA dan DNA adalah gula ribose terikat dalam molekulnya dan bukannya deoxyribose. Selanjutnya, timin asas nitrogen ditukar dengan urasil. Residu gula yang lain juga menyebabkan kestabilan RNA dan helai tunggal yang lebih rendah. Untai ganda dalam DNA melindungi maklumat genetik terhadap perubahan. Dalam proses ini, dua molekul asid nukleik dihubungkan antara satu sama lain melalui hidrogen ikatan. Walau bagaimanapun, ini hanya dapat dilakukan dengan asas nitrogen pelengkap. Oleh itu, DNA hanya boleh mengandungi pasangan basa adenin / timin dan guanin / sitosin. Apabila helai ganda terbelah, helai pelengkap selalu terbentuk semula. Sekiranya, misalnya, asas nukleik diubah, pasti enzim bertanggungjawab untuk memperbaiki DNA mengenali kecacatan dari pelengkap asas. Asas nitrogen yang diubah biasanya diganti dengan betul. Dengan cara ini, kod genetik dijamin. Kadang-kadang, bagaimanapun, kecacatan dapat diturunkan mengakibatkan mutasi. Sebagai tambahan kepada DNA dan RNA, terdapat juga mononukleotida penting yang memainkan peranan utama dalam metabolisme tenaga. Ini termasuk, misalnya, ATP dan ADP. ATP adalah trifosfat trifosfat. Ia mengandungi residu adenin, ribose dan residu trifosfat. Molekul membekalkan tenaga dan menukar kepada trifosfat difosfat apabila tenaga dibebaskan, membelah sisa fosfat.
Penyakit dan gangguan
Apabila gangguan berlaku semasa metabolisme asid nukleik, penyakit dapat terjadi. Sebagai contoh, kesalahan boleh berlaku dalam pembinaan DNA, dengan asas nukleik yang salah digunakan. Mutasi berlaku. Perubahan pada asas nitrogen boleh berlaku melalui tindak balas kimia seperti penyahbauan. Dalam proses ini, kumpulan NH2 digantikan oleh kumpulan O =. Biasanya, helai pelengkap dalam DNA masih menyimpan kodnya, sehingga mekanisme pembaikan dapat jatuh kembali pada dasar nitrogen pelengkap ketika memperbaiki kesalahan. Walau bagaimanapun, sekiranya berlaku kesan kimia dan fizikal yang besar, terdapat banyak kecacatan sehingga kadang kala pembetulan yang salah dibuat. Dalam kebanyakan kes, mutasi ini berlaku di laman web genom yang kurang relevan, sehingga tidak ada kesan yang perlu ditakuti. Namun, jika kecacatan berlaku di kawasan penting, ia boleh berlaku membawa kepada perubahan serius dalam bahan genetik dengan kesan besar pada kesihatan. Mutasi somatik sering menjadi pencetus tumor malignan. Oleh itu, kanser sel terbentuk setiap hari. Sebagai peraturan, bagaimanapun, ini segera dihancurkan oleh sistem imun. Namun, jika banyak mutasi terbentuk kerana kesan kimia atau fizikal yang kuat (contohnya radiasi) atau disebabkan oleh mekanisme pembaikan yang rosak, kanser boleh berkembang. Perkara yang sama berlaku untuk yang lemah sistem imun. Walau bagaimanapun, penyakit yang sama sekali berbeza juga dapat berkembang dalam konteks metabolisme asid nukleik. Apabila asas nukleik dipecah, asas piramidin menimbulkan beta-alanine, yang boleh dikitar semula sepenuhnya. Pangkalan purin menimbulkan asid urik, yang sukar dibubarkan. Manusia mesti mengeluarkan asid urik melalui air kencing. Sekiranya enzim untuk kitar semula asid urik untuk membina asas purin kurang, asid urik kepekatan boleh meningkat sehingga kristal asid urik mengendap di sendi dengan pembentukan gout.
