Nukleozid vždy pozostáva z nukleovej bázy spojenej s monosacharidom ribóza alebo deoxyribóza N-glykozidovou väzbou. Všetkých 5 nukleových základy - stavebné kamene dvojitých a jednoduchých helixov DNA a RNA - je možné enzymaticky premeniť na nukleozidy. Niektoré glykozidy majú fyziologický význam ako napr adenozín, ktorý je základným stavebným prvkom pre ADP a ATP v bunkách energetický metabolizmus.
Čo sú to nukleozidy?
Dvojité špirály DNA a jednotlivé špirály RNA sú tvorené zo sekvencií iba piatich rôznych nukleových kyselín základy vo forme nukleotidov. Všetkých päť jadrových základy, z ktorých adenín a guanín sú základnou štruktúrou založenou na päť- a šesťčlenných kruhoch purínu, a cytozín, tymín a uracil na báze aromatického šesťčlenného kruhu pyrimidínu, môžu kombinovať N-glykozidicky s monosacharidom ribóza respektíve deoxyribóza. Hydroxylová skupina (-OH) na C atóme 1 pentózy reaguje s aminoskupinou (-NH2) nukleovej bázy za vzniku a odštiepenia molekuly H2. Keď ribóza alebo je pripojený zvyšok deoxyribózy, prevádza sa adenín adenozín alebo deoxyadenozín. Podobne sa purínová báza guanín prevádza na guanozín, respektíve deoxyguanozín. Tri purínové bázy tymín, cytozín a uracil sa transformujú pridaním ribózového zvyšku na tymidín, cytidín a uridín, alebo sa získa predpona „deoxy-“, ak sa pridá cukor Zvyšok pozostáva z deoxyribózy. Okrem toho existuje veľké množstvo modifikovaných nukleozidov, z ktorých niektoré hrajú úlohu v prenosovej DNA (tDNA) a ribozomálnej RNA (rRNA). Umelo vyrobené, modifikované, nukleozidy, takzvané nukleozidové analógy, pôsobia čiastočne ako antivirotiká a používajú sa špeciálne na boj proti retrovírusom. Niektoré nukleozidové analógy vykazujú cytostatickú aktivitu, takže sa používajú na boj proti určitým látkam rakovina bunky.
Funkcia, činnosť a roly
Jednou z najdôležitejších funkcií piatich základných nukleozidov je previesť na nukleotidy pridaním a fosfát zoskupiť do pentózy a ako nukleotidy vytvoriť stavebné bloky DNA a RNA. V modifikovanej forme niektoré nukleozidy tiež vykonávajú úlohy pri katalýze určitých metabolických procesov. Napríklad takzvaný „aktívny metionín”(S-adenosyl-metionín) slúži ako donor metylových skupín. V niektorých prípadoch fungujú nukleozidy tiež vo svojej nukleotidovej forme ako stavebné prvky koenzýmov prenášajúcich skupiny. Príklady zahŕňajú riboflavín (vitamín B2), ktorý slúži ako prekurzor mnohých koenzýmov a tým hrá ústrednú úlohu v mnohých metabolických procesoch. Pri dodávke energie bunkám adenozín hrá veľmi dôležitú úlohu ako adenozíndifosfát (ADP) a ako adenozíntrifosfát (ATP). ATP možno označiť ako univerzálny nosič energie a slúži tiež ako a fosfát darcu vo veľmi mnohých metabolických procesoch, ktoré zahŕňajú fosforyláciu. Guanozín trifosfát (GTP) je nosič energie v takzvanom citrátovom cykle mitochondrie. Nukleotidy sú tiež zložkami koenzýmu A a vitamín B12. Nukleozidy uridín a cytidín sa používajú v kombinácii ako drogy na liečbu zápal nervov a svalové choroby. Napríklad sa liek používa na nervový koreň zápal chrbtice a ústrel. Modifikované nukleozidy, takzvané nukleozidové analógy, vykazujú v niektorých prípadoch virostatické účinky proti retrovírusom. Používajú sa v drogy napríklad proti opar simplexný vírus a HIV vírusy. Iné nukleozidové analógy s cytostatickou aktivitou zohrávajú úlohu v rakovina liečba.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty
Nukleozidy sú úplne tvorené uhlík, vodík, kyslíka dusík. Všetky látky sú zastúpené prakticky všade na Zemi. Stopové prvky a zriedkavé minerály nie sú potrebné na tvorbu nukleozidov. Telo napriek tomu nesyntetizuje nukleozidy úplne od začiatku, pretože syntéza je zložitá a energeticky náročná. Ľudské telo sa preto uberá opačnou cestou, pričom nukleozidy získava hlavne z degradačných procesov v medziprodukte purínu a pyrimidínu (metabolická cesta). Nukleozidy sa zúčastňujú rôznych enzymaticko-katalytických metabolických procesov v čistej forme alebo vo fosforylovanej forme ako nukleotidy. Osobitná pozornosť je venovaná funkcii adenozínu vo forme ATP a ADP v takzvanom dýchacom reťazci. Nukleotid guanín trifosfát hrá rozhodujúcu úlohu v takzvanom citrátovom cykle. V cykloch procesy prebiehajú v rámci mitochondrie buniek. Pretože nukleozidy sú takmer vždy prítomné vo veľkých množstvách vo viazanej forme alebo ako funkčné nosiče prakticky vo všetkých bunkách tela, neexistuje žiadny všeobecný limit alebo smerná hodnota pre optimálnu koncentrácie. Stanovenie koncentrácie špecifických nukleozidov alebo nukleotidov v krv plazma môže byť užitočná pri diagnózach a diferenciálnych diagnózach.
Choroby a poruchy
Nukleozidy sú aktívnou súčasťou mnohých metabolických procesov a o ich funkciách sa dá zriedka uvažovať izolovane. Poruchy zvyčajne zahŕňajú zložité enzymaticko-katalytické procesy, ktoré sú prerušené alebo inhibované na konkrétnych miestach, čo vedie k zodpovedajúcim symptómom. Choroby, ktoré spôsobujú metabolické abnormality nukleozidov, zvyčajne zahŕňajú aj metabolizmus purínov alebo pyrimidínov, pretože päť základných nukleozidov nesie hlavný reťazec purínu alebo pyrimidínu. Známa porucha metabolizmu purínov je spôsobená známym Lesch-Nyhanovým syndrómom, dedičným ochorením, ktoré spôsobuje nedostatok hypoxantín-guanínfosforibozyltransferázy (HGPRT). Nedostatok enzýmov zabraňuje recyklácii určitých nukleových báz, čo vedie k kumulatívnej akumulácii hypoxantínu a guanínu. To sa zase spustí hyperurikémia, vyvýšený kyselina močová úrovni, ktorá vedie k dna. Vyvýšené kyselina močová úroveň vedie k vkladom na kĺby a obaly šliach, ktoré môžu spôsobiť bolestivé príznaky. Veľmi zriedkavé dedičné ochorenie sa prejavuje nedostatkom adenylosukcinát-lyázy, čo vedie k problémom v metabolizme purínov. Choroba spôsobuje svalové zášklby a oneskorený vývoj plodu s ťažkým priebehom.
