Θυμίνη

Θυμίνη είναι μία από τις τέσσερις νουκλεοβάσεις από τις οποίες κατασκευάζονται τα κλώσματα DNA, η έδρα των γενετικών πληροφοριών. Η συμπληρωματική βάση στη διπλή έλικα είναι πάντα αδενίνη.

Χημικά, είναι μια ετεροκυκλική αρωματική ένωση με σκελετό πυριμιδίνης. Εκτός από το ότι είναι μια πυρηνική βάση στο DNA για την κωδικοποίηση της αλληλουχίας αμινοξέων για σύνθεση πρωτεϊνών, η θυμίνη παίζει ρόλο στο μεταβολισμό του σώματος ως συστατικό ορισμένων βιοδραστικών νουκλεοτιδίων.

Τι είναι η θυμίνη;

Η βασική δομή της θυμίνης σχηματίζεται από έναν ετεροκυκλικό αρωματικό εξαμελή δακτύλιο, τη βασική δομή της πυριμιδίνης. Η θυμίνη είναι ένα από τα συνολικά 4 νουκλεοβάσεις από τις οποίες συντίθενται οι κλώνοι DNA. Ακριβώς μιλώντας, είναι το νουκλεοτίδιο της θυμίνης.

Αρχικά συνδέεται ένα μόριο δεοξυριβόζης έτσι ώστε η νουκλεοζίτη δεοξυθυμιδίνη να σχηματίζεται από το νουκλεοζίτη. Το νουκλεοζίτη στη συνέχεια μετατρέπεται σε νουκλεοτιδική μονοφωσφορική δεοξυθυμιδίνη (dTMP), διφωσφορική δεοξυθυμιδίνη (dTDP) ή τριφωσφορική δεοξυθυμιδίνη (dTTP) με προσθήκη μιας έως τριών φωσφορικών ομάδων. Η θυμίνη δεν εμφανίζεται κανονικά στο RNA επειδή η θυμίνη αντικαθίσταται εκεί από την νουκλεοβάση ουρακίλη. Η ουρακίλη είναι η συμπληρωματική βάση της αδενίνης στο RNA. Ωστόσο, η θυμίνη εμφανίζεται ως μια ειδική γλυκοσίδη (ριβοθυμιδίνη) με ένα συνδεδεμένο μόριο ριβόζης στο RNA μεταφοράς (tRNA).

Ο χημικός τύπος C5H5N2O2 δείχνει ότι η θυμίνη αποτελείται αποκλειστικά από άνθρακα, υδρογόνο, άζωτο και οξυγόνο, δηλαδή ουσίες που είναι πανταχού παρούσες. Δεν υπάρχουν σπάνια μέταλλα ή ιχνοστοιχεία στη σύνθεση της θυμίνης. Η θυμίνη λαμβάνεται κατά προτίμηση από το σώμα από μεταβολισμό πρωτεϊνών που περιέχουν θυμίνη ή θυμιδίνη. Η θυμίνη μπορεί να διαλυθεί εντελώς σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό από το μεταβολισμό του σώματος.

Λειτουργία, εφέ & εργασίες

Το κύριο καθήκον της θυμίνης είναι να υπάρχει σε έναν από τους κλώνους της διπλής έλικας του DNA στις καθορισμένες θέσεις και να σχηματίζει σύνδεση με τη συμπληρωματική αδενίνη νουκλεοβάσης μέσω ενός διπλού δεσμού υδρογόνου.

Για την εκπλήρωση του κύριου καθήκοντός της, η θυμίνη δεν παρεμβαίνει άμεσα στον μεταβολισμό, αλλά μάλλον, μαζί με τις άλλες τρεις νουκλεοβάσεις, καθορίζει ποια αμινοξέα συναρμολογούνται σε πρωτεΐνες, οι οποίες ταξινομούνται μόνο μέσω της θέσης της στο αντίστοιχο τμήμα του κλώνου διπλής έλικας. Αφού φτιάξετε ένα αντίγραφο του αντίστοιχου τμήματος ενός κλώνου βάσης DNA, του λεγόμενου αγγελιοφόρου RNA (mRNA), αυτό μεταφέρεται από τον πυρήνα του κυττάρου στο κυτόπλασμα.

Στο κυτόπλασμα, στα ριβοσώματα, οι βασικές αλληλουχίες μεταφράζονται στον τύπο και τη σειρά των αμινοξέων, τα οποία συναρμολογούνται στην επιδιωκόμενη πρωτεΐνη μέσω πεπτιδικών δεσμών. Η ακριβής λειτουργία και τα καθήκοντα της θυμίνης και της δεοξυθυμιδίνης στον μεταβολισμό δεν είναι γνωστά. Τα πειράματα σε ζώα έχουν δείξει ότι η χορήγηση θυμιδίνης βελτιώνει τον αριθμό αίματος στην κακοήθη αναιμία, αναιμία που προκαλείται από έλλειψη Β12. Η ανεπάρκεια βιταμίνης Β12 μπορεί πιθανώς να συνδεθεί με διαταραχή στη σύνθεση νουκλεοσιδίων.

Εκπαίδευση, εμφάνιση, ιδιότητες και βέλτιστες τιμές

Ο οργανισμός μπορεί να συνθέσει την ίδια τη θυμίνη εάν είναι απαραίτητο. Ωστόσο, δεδομένου ότι η σύνθεση είναι χρονοβόρα και απαιτούμενη ενέργεια, η συντριπτική πλειοψηφία της νουκλεϊκής βάσης λαμβάνεται μέσω ενός είδους επανεπεξεργασίας χρησιμοποιημένων ενώσεων θυμίνης ή θυμιδίνης ή από τη διάσπαση πρωτεϊνών που περιέχουν θυμίνη ή θυμιδίνη. Αυτός ο τρόπος σύνθεσης είναι γνωστός ως Salvage Pathway.

Χρησιμοποιείται πάντα όταν το σώμα πρέπει να χρησιμοποιεί λιγότερη ενέργεια για την διάσπαση υψηλότερων μορίων από ό, τι για τη βιοσύνθεση. Η θυμίνη σχηματίζει λαμπρούς κρυστάλλους σε σχήμα βελόνας ή πρίσματος που έχουν πικρή γεύση και μπορούν να διαλυθούν σε ζεστό νερό, αλλά δύσκολα σε αλκοόλ ή αιθέρα. Δεδομένου ότι η βασική δομή της θυμίνης αποτελείται από έναν εξαμελή δακτύλιο, η θυμίνη μπορεί να εμφανιστεί σε έξι διαφορετικά ταυτομερή, το καθένα με τον ίδιο χημικό μοριακό τύπο, αλλά με διαφορετική διάταξη των διπλών δεσμών και / ή των σχετικών ομάδων ή μορίων.

Δεδομένου ότι η νουκλεοβάση εμφανίζεται σχεδόν σε ελεύθερη μορφή στον οργανισμό, δεν υπάρχει βέλτιστο επίπεδο ή συγκέντρωση που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως τιμή αναφοράς για παθολογικές αποκλίσεις και διαταραχές. Από την άλλη πλευρά, η θυμίνη χρησιμοποιείται ως βασικό φαρμακευτικό προϊόν για την παρασκευή φαρμάκων που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία ορισμένων ιογενών ασθενειών όπως το AIDS και η ηπατίτιδα Β.

Ασθένειες & Διαταραχές

Όταν δημιουργείτε αντίγραφα των κλώνων DNA με τη μορφή δημιουργίας mRNA, μπορεί να προκύψουν σφάλματα όπως πολύ συχνή αναπαραγωγή ενός τριπλού, μια ακολουθία τριών νουκλεϊκών βάσεων που καθορίζουν τον τύπο του αμινοξέος ή απώλεια μιας αλληλουχίας ή αυτού οδηγεί σε σημειακή μετάλλαξη με δυνητικά σοβαρές συνέπειες.

Όλα τα προβλήματα που προκύπτουν από τη δημιουργία του mRNA έχουν από κοινού ότι τα σφάλματα δεν προκαλούνται από τις ίδιες τις πυρηνικές βάσεις. Ωστόσο, μόνο η θυμίνη κάνει μια συγκεκριμένη εξαίρεση επειδή είναι ευαίσθητη σε μετάλλαξη DNA υπό την επίδραση του υπεριώδους φωτός. Εάν δύο βάσεις θυμίνης είναι ακριβώς παρακείμενες σε ένα νήμα DNA, οι ομάδες μεθυλίου (ομάδα CH3) μπορούν να σχηματίσουν έναν σταθερό δεσμό με τη γειτονική θυμίνη υπό την επίδραση του υπεριώδους φωτός (ηλιακό φως), έτσι ώστε να προκύπτει ένα διμερές, χημικά Το παράγωγο της κυκλοβουτάνης αντιστοιχεί. Ως αποτέλεσμα, το DNA αλλάζει σε αυτό το σημείο με τέτοιο τρόπο ώστε να δημιουργείται μια συντομευμένη έκδοση με λιγότερες βάσεις DNA όταν αναπαράγεται ο κλώνος DNA.

Εάν πραγματοποιηθεί μεταγραφή, το σφάλμα που αντιγράφηκε προηγουμένως από το mRNA μεταφράζεται σε λανθασμένη αλληλουχία αμινοξέων. Στη συνέχεια παράγεται μια τροποποιημένη πρωτεΐνη η οποία, στη χειρότερη περίπτωση, δεν έχει βιολογική αποτελεσματικότητα ή είναι ασταθής και μεταβολίζεται αμέσως ξανά. Είναι μια γονιδιακή μετάλλαξη που παρατηρείται κυρίως στα κύτταρα του δέρματος που εκτίθενται σε άμεσο ηλιακό φως. Συνεπώς, συζητείται μεταξύ των ειδικών εάν τέτοια διμερή μπορούν να προκαλέσουν καρκίνο του δέρματος.