En tant que membre de Métabolisme des acides nucléiques il s'agit de la construction et de la décomposition des acides nucléiques ADN et ARN. Les deux molécules ont pour tâche de stocker des informations génétiques. Des perturbations dans la synthèse de l'ADN peuvent conduire à des mutations et donc à des modifications de l'information génétique.
Qu'est-ce que le métabolisme des acides nucléiques?
Le métabolisme des acides nucléiques assure la formation et la dégradation de l'acide désoxyribonucléique (ADN) et de l'acide ribonucléique (ARN). L'ADN stocke pendant longtemps toute l'information génétique dans le noyau cellulaire. L'ARN à son tour est responsable de la synthèse des protéines et transfère ainsi l'information génétique aux protéines.
L'ADN et l'ARN sont tous deux constitués de nucléobases, d'un sucre et d'un résidu phosphate. La molécule de sucre est reliée au résidu phosphate via une estérification et se lie à deux résidus phosphate. Une chaîne de composés phosphatés-sucres répétés est formée, à laquelle une base nucléique est liée de manière glucosidique au sucre.
En plus de l'acide phosphorique et du sucre, cinq nucléobases différentes sont disponibles pour la synthèse d'ADN et d'ARN. Les deux bases azotées adénine et guanine appartiennent aux dérivés de purine et les deux bases azotées cytosine et thymine appartiennent aux dérivés de pirimidine.
Dans l'ARN, la thymine a été échangée contre de l'uracile, qui est caractérisé par un groupe CH3 supplémentaire. L'unité structurelle base azotée, résidu sucre et résidu phosphate est appelée nucléotide. Dans l'ADN, une structure à double hélice est formée avec deux molécules d'acide nucléique, qui sont reliées l'une à l'autre par des liaisons hydrogène pour former un double brin. L'ARN est constitué d'un seul brin.
Fonction et tâche
Le métabolisme des acides nucléiques est d'une grande importance pour le stockage et la transmission du code génétique. L'information génétique est initialement stockée dans l'ADN à travers la séquence des bases azotées. L'information génétique d'un acide aminé est codée via trois nucléotides consécutifs. Les triplets de base successifs stockent des informations sur la structure d'une certaine chaîne protéique. Le début et la fin de la chaîne sont définis par des signaux qui ne codent pas pour les acides aminés.
Les combinaisons possibles de nucléobases et les acides aminés résultants sont extrêmement grandes, de sorte qu'à l'exception des jumeaux identiques, il n'y a pas d'organismes génétiquement identiques.
Afin de transférer les informations génétiques aux molécules de protéines à synthétiser, des molécules d'ARN sont d'abord formées. L'ARN agit comme un transmetteur d'informations génétiques et stimule la synthèse des protéines. La différence chimique entre l'ARN et l'ADN est qu'au lieu du désoxyribose, le sucre ribose est lié à sa molécule. En outre, la thymine à base d'azote a été échangée contre de l'uracile.
L'autre résidu sucre entraîne également la stabilité plus faible et la nature simple brin de l'ARN. Le double brin de l'ADN protège l'information génétique contre les changements. Deux molécules d'acide nucléique sont connectées l'une à l'autre via des liaisons hydrogène. Cependant, cela n'est possible qu'avec des bases azotées complémentaires. Dans l'ADN, il ne peut y avoir que les paires de bases adénine / thymine ou guanine / cytosine.
Lorsque le double brin se sépare, le brin complémentaire se forme encore et encore. Par exemple, s'il y a un changement dans une base nucléique, certaines enzymes responsables de cela lors de la réparation de l'ADN reconnaissent quel défaut est présent sur la base complémentaire. La base azotée modifiée est généralement correctement remplacée. C'est ainsi que le code génétique est sécurisé. Parfois, cependant, une erreur peut être transmise avec le résultat d'une mutation.
En plus de l'ADN et de l'ARN, il existe également des mononucléotides importants qui jouent un rôle majeur dans le métabolisme énergétique. Il s'agit par exemple de l'ATP et de l'ADP. L'ATP est l'adénosine triphosphate. Il contient un résidu adénine, du ribose et le résidu triphosphate. La molécule fournit de l'énergie et lorsque l'énergie est libérée, elle est convertie en adénosine diphosphate, grâce à quoi un résidu de phosphate est séparé.
Maladies et affections
Si des troubles surviennent au cours du métabolisme des acides nucléiques, des maladies peuvent en résulter. Des erreurs peuvent survenir dans la structure de l'ADN, auquel cas la mauvaise nucléobase est utilisée. La mutation se produit. Des modifications des bases azotées peuvent se produire par des réactions chimiques telles que la désamination. Ici, les groupes NH2 sont remplacés par des groupes O =.
Normalement, le code est toujours stocké dans l'ADN par le brin complémentaire, de sorte que les mécanismes de réparation peuvent se rabattre sur la base azotée complémentaire lors de la correction de l'erreur. Dans le cas d'influences chimiques et physiques massives, cependant, de nombreux défauts peuvent survenir que des corrections incorrectes peuvent parfois être apportées.
La plupart du temps, ces mutations ont lieu dans des endroits moins pertinents du génome afin qu'aucun effet ne soit à craindre. Cependant, si une erreur survient dans une région importante, elle peut entraîner une modification importante de la constitution génétique avec des effets massifs sur la santé.
Les mutations somatiques sont souvent à l'origine de tumeurs malignes. C'est ainsi que les cellules cancéreuses se développent chaque jour. En règle générale, cependant, ceux-ci sont immédiatement détruits par le système immunitaire. Cependant, si de nombreuses mutations sont formées par de forts effets chimiques ou physiques (par exemple, un rayonnement) ou par un mécanisme de réparation défectueux, un cancer peut se développer. La même chose s'applique à un système immunitaire affaibli.
Cependant, des maladies complètement différentes peuvent également se développer dans le cadre du métabolisme des acides nucléiques. Lorsque les nucléobases sont décomposées, la bêta-alanine entièrement recyclable est produite à partir de bases pyrimidiniques. L'acide urique peu soluble est formé à partir de bases puriques. Les humains doivent excréter de l'acide urique dans l'urine. Si les enzymes permettant de réutiliser l'acide urique pour accumuler des bases puriques manquent, la concentration d'acide urique peut augmenter à un point tel que des cristaux d'acide urique précipitent dans les articulations et la goutte se développe.
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