Een nucleotide is een basisbouwsteen van ribonucleïnezuur (RNA) of desoxyribonucleïnezuur (DNA) dat een basis heeft, suikerof fosfaat component. In cellen hebben nucleotiden vitale functies en zijn ze bijvoorbeeld betrokken bij hormonale signaaltransductie of energieproductie.
Wat zijn nucleotiden?
Nucleotiden zijn de basisbouwstenen van RNA en DNA. Ze zijn samengesteld uit een suiker molecuul, een specifieke base, en een fosfaat groep. Nucleotiden worden gebruikt in de genetische code en veel typen, zoals GTP, cAMP en ATP, vervullen ook vitale cellulaire functies. De reus moleculen RNA of DNA bestaat in totaal uit vijf verschillende nucleotidesoorten.
Functie, effect en taken
Nucleotiden zijn ook erg belangrijk voor de vorming van nieuwe cellen energiemetabolisme en functioneren ook als boodschappersubstanties. Zonder nucleotiden zou een lichaam niet kunnen functioneren. Met behulp van nucleotiden kan het organisme zijn functie herstellen na ziekten of verwondingen. Dit vergt veel bouwmaterialen en veel energie, die bij gebrek aan nucleotiden echter niet in voldoende hoeveelheden beschikbaar zijn. In het algemeen vervullen nucleotiden de volgende functies in het lichaam:
- Energiedrager: hiervoor zijn de anhydridebindingen nodig, die zeer veel energie bevatten.
- Voorlopers van syntheseproducten zoals RNA en DNA.
- Delen van co-enzymen: deze zijn belangrijk voor het verloop van verschillende chemische reacties.
- Allosterische modulerende functie: nucleotiden hebben de taak om de activiteit van sleutelenzymen te reguleren
Vorming, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden
Een nucleotide bestaat uit de volgende componenten:
- Een monosaccharide bestaande uit 5 C-atomen, ook wel pentose genoemd.
- Een fosforzuurresidu en
- Van een van de in totaal vijf nucleobasen (uracil, thymine, cytosine, guanine, adenine).
De suiker is daardoor verbonden met de basis en fosfor. Wanneer fosfaat is gehecht aan een nucleoside, vindt de vorming van het eenvoudigste nucleotide, een mononucleotide genaamd, plaats. Onder water splitsend vormt het fosfaat een ester binding met het 5-C-atoom van het nucleoside. Daarom worden nucleotiden vaak "fosfaatesters van nucleosiden" genoemd. Als er meer fosfaatresiduen worden toegevoegd, worden nucleoside-di- of nucleoside-trifosfaten gevormd. Tussen de fosfaten ontstaan fosforanhydride-bindingen, die veel energie hebben. In DNA wordt alleen thymine, cytosine, guanine en adenine gebruikt, terwijl in RNA uracil aanwezig is in plaats van thymine. Er zijn ook een aantal andere bases die zeldzame basen worden genoemd omdat ze aanwezig zijn in nucleïnezuren alleen in zeer kleine hoeveelheden. Deze omvatten bijvoorbeeld gehydroxyleerd of gemethyleerd purine en pyrimidine bases zoals pseudouridine, dihydrouracil of 5-methylcytosine. Drie aan elkaar gekoppelde nucleotiden vormen de kleinste eenheid die nodig is om genetische informatie in RNA of DNA te coderen. Deze informatie-eenheid wordt een codon genoemd. In principe worden twee soorten nucleotiden onderscheiden: pyrimidinenucleotiden en purinenucleotiden. Purinenucleotiden hebben een heterocyclisch ringsysteem dat uit twee ringen bestaat, terwijl pyrimidinenucleotiden slechts één ring hebben. Nucleotiden zijn een natuurlijk bestanddeel van dierlijk en plantaardig voedsel en komen voor in alle cellen. Het polymeer nucleïnezuren ingenomen met voedsel worden door het organisme afgebroken tot nucleotiden of nucleosiden, die vervolgens worden geabsorbeerd in de dunne darm. Echter, nucleïnezuren komen in verschillende hoeveelheden voor in voedsel. Slachtafval heeft een zeer hoog aandeel, maar vlees en vis bevatten ook veel nucleïnezuur zuren.
Ziekten en aandoeningen
Gezonde mensen zijn in staat om voldoende hoeveelheden nucleotideverbindingen uit voedsel op te nemen, ze uit cellen te recyclen of ze endogeen te synthetiseren. Als de endogene toevoer echter onvoldoende is, is het uitermate belangrijk om nucleotiden in de dieet Met name weefsels die een hoge energiebehoefte hebben, hebben nucleotiden in voldoende hoeveelheden nodig. Deze omvatten bijvoorbeeld de darmen, de lever immuunsysteem, de spieren en de zenuwstelsel Chronische ziekten komen vooral vaak voor in deze weefsels. Andere weefseltypen zoals de hersenen, lymfocyten, erytrocyten or leukocyten kunnen geen nucleotiden aanmaken en zijn ook afhankelijk van aanvoer via bepaalde voedingsmiddelen. Bij bepaalde ziektetoestanden of wanneer de opname van nucleotiden wordt verminderd, worden voedingsnucleotiden aanbevolen om de weefselfunctie te optimaliseren. Dieetnucleotiden stimuleren de groei van bifidobacteriën. Bovendien kunnen laesies in het maagdarmkanaal ook worden verminderd en de lengte of groei van darmvlokken toenemen. Vooral bij kinderen die groeien zeer snel, in het geval van ernstige verwondingen of infecties, rijst de vraag of de zelf-synthese voldoende is om een verhoogde nucleotidebehoefte te dekken. Moedermelk Bevat een relatief hoog aandeel nucleotiden, dus zuigelingen die borstvoeding krijgen, moeten ook een voldoende voorraad hebben. Als de nucleotidesequentie van genen verandert, wordt dit een mutatie genoemd. Het ene nucleotidenpaar in het DNA kan bijvoorbeeld worden vervangen door een ander. In dit geval spreekt men van een puntmutatie of een “stille mutatie”. Als een of meer nucleotideparen verloren gaan of paren worden ingevoegd, vindt er een deletie of een insertie plaats binnen een gen In veel gevallen heeft het gevormde eiwit dan een heel andere structuur en kan het zijn functies niet uitoefenen. Mutaties kunnen worden veroorzaakt door mutagene stoffen of straling, of ze kunnen spontaan optreden. Dientengevolge, individueel bases kan worden gewijzigd en DNA kan worden beschadigd.
