Net zo Nucleotide is een basisbouwsteen van ribonucleïnezuur (RNA) of deoxyribonucleïnezuur (DNA), dat een base-, suiker- of fosfaatcomponent heeft. Nucleotiden hebben vitale functies in cellen en zijn bijvoorbeeld betrokken bij hormonale signaaloverdracht of bij energieproductie.
Wat zijn nucleotiden
Nucleotiden zijn de basisbouwstenen van RNA en DNA. Ze bestaan uit een suikermolecuul, een specifieke basis en een fosfaatgroep.
Nucleotiden worden gebruikt in de genetische code en vele soorten, zoals GTP, cAMP of ATP, vervullen ook vitale celfuncties. De reuzenmoleculen RNA en DNA bestaan in totaal uit vijf verschillende soorten nucleotiden.
Functie, effect en taken
Nucleotiden zijn erg belangrijk voor de vorming van nieuwe cellen en het energiemetabolisme en functioneren ook als boodschappersubstanties. Een lichaam zou niet kunnen functioneren zonder nucleotiden.
Met behulp van nucleotiden kan het organisme zijn functie herstellen na ziekte of letsel. Dit vraagt veel bouwmaterialen en veel energie, die bij gebrek aan nucleotiden echter niet in voldoende hoeveelheden beschikbaar zijn. Over het algemeen voeren nucleotiden de volgende taken uit in het lichaam:
- Energiedrager: hiervoor heb je de anhydridebindingen nodig, deze zijn zeer energierijk
- Voorlopers van syntheseproducten zoals RNA en DNA
- Delen van co-enzymen: deze zijn belangrijk voor het proces van verschillende chemische reacties
- Allostere modulatiefunctie: nucleotiden hebben de taak de activiteit van sleutelenzymen te reguleren
Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden
Een nucleotide bestaat uit de volgende componenten:
- een monosaccharide, die uit 5 koolstofatomen bestaat en ook wel pentose wordt genoemd
- ook een fosforzuurresidu
- van een van de vijf nucleobasen (uracil, thymine, cytosine, guanine, adenine)
De suiker is gekoppeld aan de basis en fosfor. Als fosfaat aan een nucleoside is gebonden, wordt het eenvoudigste nucleotide, het zogenaamde mononucleotide, gevormd. Het fosfaat vormt een esterbinding met het 5-koolstofatoom van het nucleoside door water af te splitsen. Daarom worden nucleotiden vaak "fosfaatesters van nucleosiden" genoemd.
Als er nog meer fosfaatresten worden afgezet, worden nucleoside-di- of nucleoside-trifosfaten gevormd. Tussen de fosfaten worden fosforanhydride-bindingen gevormd, die veel energie hebben. In het DNA wordt alleen thymine, cytosine, guanine of adenine gebruikt, terwijl uracil in het RNA aanwezig is in plaats van thymine. Er zijn ook een aantal andere basen die bekend staan als zeldzame basen omdat ze slechts in zeer kleine hoeveelheden in nucleïnezuren worden aangetroffen. Deze omvatten bijvoorbeeld gehydroxyleerde of gemethyleerde purine- en pyrimidinebasen zoals pseudouridine, dihydrouracil of 5-methylcytosine.
Drie nucleotiden die met elkaar zijn verbonden, vormen de kleinste eenheid die nodig is om de genetische informatie in het RNA of DNA te coderen. Deze informatie-eenheid wordt een codon genoemd. Er zijn in principe twee soorten nucleotiden: pyrimidinenucleotiden en purinenucleotiden. Purinenucleotiden hebben een heterocyclisch ringsysteem dat uit twee ringen bestaat, pyrimidinenucleotiden hebben slechts één ring.
Nucleotiden zijn een natuurlijk bestanddeel van dierlijk en plantaardig voedsel en komen in alle cellen voor. De polymere nucleïnezuren die met voedsel worden ingenomen, worden door het organisme afgebroken tot nucleotiden of nucleosiden, die vervolgens worden opgenomen in de dunne darm. Nucleïnezuren komen echter in verschillende hoeveelheden voor in voedsel. Slachtafval heeft een zeer hoog aandeel, maar veel nucleïnezuren bevatten ook vlees en vis.
Ziekten en aandoeningen
Gezonde mensen zijn in staat om voldoende hoeveelheden nucleotideverbindingen uit voedsel op te nemen, uit cellen te recyclen of endogeen te synthetiseren. Maar als de endogene toevoer niet voldoende is, is het uitermate belangrijk om nucleotiden met het voedsel binnen te krijgen.
Bovenal hebben weefsels met een hoge energiebehoefte nucleotiden in voldoende hoeveelheden nodig. Deze omvatten bijvoorbeeld de darmen, de lever, het immuunsysteem, de spieren en het zenuwstelsel. In deze weefsels komen vooral chronische ziekten voor. Andere weefseltypen zoals de hersenen, lymfocyten, erytrocyten of leukocyten kunnen geen nucleotiden synthetiseren en zijn ook afhankelijk van de aanvoer van bepaalde voedingsmiddelen. Dieetnucleotiden worden aanbevolen bij bepaalde ziektetoestanden of bij verminderde opname van nucleotiden om de functie van weefsels te optimaliseren.
Nucleotiden die met voedsel worden ingenomen, stimuleren de groei van bifidobacteriën. Bovendien kunnen laesies in het maagdarmkanaal ook worden verminderd en kan de lengte of groei van de darmvlokken worden vergroot. Vooral bij kinderen die zeer snel groeien, met zware verwondingen of infecties, rijst de vraag of de zelf-synthese voldoende is om in een verhoogde nucleotidenbehoefte te kunnen voorzien. Moedermelk bevat relatief veel nucleotiden, dus zuigelingen die borstvoeding krijgen, moeten ook een overeenkomstige inname krijgen.
Als de nucleotidesequentie van de genen verandert, spreekt men van een mutatie. Een paar nucleotiden in 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 taken niet uitvoeren. Mutaties kunnen worden veroorzaakt door mutagene stoffen of straling, of ze kunnen spontaan optreden. Dit kan individuele basen veranderen en het DNA beschadigen.
