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Aminosäuren und Nukleinsäuren

Aminosäuren und Nukleinsäuren - Dummies

Aminosäuren haben eine Aminogruppe, die an ein Kohlenstoffgerüst gebunden ist. Jede Aminosäure hat eine oder mehrere spezielle Seitengruppen oder Ketten (R), die ihr eine spezifische Struktur oder Funktion verleihen. Aminosäuren von Grund auf neu zu produzieren ist sehr teuer in Bezug auf Energie, daher versuchen Mikroben ihr Bestes, um sie aus ihrer Umgebung zu bekommen.

Wenn sie sie jedoch nicht von außen bekommen können, verwenden sie eine Art Template-Methode, um die Menge an Energie zu reduzieren, die auf verschiedenen Biosynthesewegen verbraucht wird.

Die Aminosäurebiosynthese beginnt mit einem Kohlenstoffgerüst, das aus Zwischenprodukten des Zitronensäurezyklus oder der Glykolyse hergestellt wird. Ein paar verschiedene Skelette können bei der Herstellung von verschiedenen Aminosäuren verwendet werden, und was Sie erhalten, sind Klassen von Aminosäuren, bei denen die Mitglieder jeder Klasse eine ähnliche Struktur haben.

Der nächste Schritt ist die Bindung einer Aminogruppe an die Kohlenstoffstruktur. Die Aminogruppe kann aus Ammoniak (NH 3 ) in der Umwelt entnommen und zur Herstellung von Glutamat oder Glutamin verwendet werden. Abhängig von der Verfügbarkeit von Ammoniak sind die verwendeten Enzyme entweder

  • Glutamatdehydrogenase: Wird verwendet, wenn NH 3 reichlich vorhanden ist. Es ist die weniger Energie teuer der beiden.

  • Glutamatsynthase: Verwendet in NH 3 -schwachen Bedingungen. Es benötigt mehr Energie als Glutamat-Dehydrogenase.

Hier ist die zweite sparsame Sache, die Mikroben machen: Nachdem Glutamin und Glutamat hergestellt wurden, kann die Aminogruppe in allen anderen 20 Aminosäuren verwendet werden.

Nukleotide sind die Untereinheiten von Nukleinsäuren, wie Ribonukleinsäure (RNA) und Desoxyribonukleinsäure (DNA), und wie Aminosäuren sind sie teuer und zeitaufwendig herzustellen. In der Tat sind Nucleotide noch mühsamer zu machen, weil Atome von Kohlenstoff und Stickstoff einzeln hinzugefügt werden müssen!

Wenn es nicht vermieden werden kann, machen Mikroben zwei verschiedene Nukleotidmatrizen (eines für Purine und eines für Pyrimidine), die sie modifizieren, um andere Varianten herzustellen. Dies spart die Kosten für eine Reihe von komplexen Wegen für die Nukleotidbiosynthese bei der Arbeit in der Zelle.

Die beiden Nukleotidklassen, die entstehen, sind die Purine und die Pyrimidine. Das erste Schlüsselpurin ist Inosinsäure, aus allen möglichen Kohlenstoff- und Stickstoffquellen. Einmal hergestellt, wird es modifiziert, um die Hauptpurine Adenin und Guanin herzustellen. Das erste Schlüsselpyrimidin ist Uridylat, das dann in Thyamin, Cytosin und Uracil umgewandelt wird.

Die Struktur kompletter Nukleotide wird hier gezeigt. Sie haben einen Purin- oder Pyrimidinring, der an drei Phosphate (PO 3 - ) und ein Ribosezucker-Rückgrat gebunden ist.Nachdem sie gebildet wurden, können sie entweder direkt in RNA verwendet werden oder die Ribose kann durch Reduktion zu Desoxyribose modifiziert und in DNA verwendet werden.