Nukleotide: Wirkung, Funktion & Aufbau

Aufbau eines Nukleotids

Nukleotide sind die Grundbausteine von DNA und RNA und bestehen aus einem Zucker, einer organischen Base und einem Phosphatrest. Der Zucker ist entweder Desoxyribose in der DNA oder Ribose in der RNA. Die organische Base kann eine von vier Basen sein: Adenin, Thymin (nur in DNA), Guanin, Cytosin oder Uracil (nur in RNA). Der Phosphatrest besteht aus einer Phosphatgruppe und ist für die Verbindung der Nukleotide zu einer Kette verantwortlich.

Die Nukleotide sind über sogenannte Phosphodiesterbindungen miteinander verbunden, wodurch eine einsträngige Nukleinsäure entsteht. In der DNA bilden Nukleotide eine Doppelhelix, indem sich die Basen Adenin (A) mit Thymin (T) und Guanin (G) mit Cytosin (C) paaren. Die fantastische Fähigkeit von Nukleotiden, sich aneinander zu binden und eine lange Kette zu bilden, ist eine ihrer besten Eigenschaften. Der Aufbau eines Nukleotids ist von großer Bedeutung für seine Funktion und Wirkung in der Zelle. Die Kombination aus Nukleobase, Zucker und Phosphatgruppe ermöglicht es Nukleotiden, genetische Informationen zu speichern, Energie zu übertragen und verschiedene biochemische Prozesse zu regulieren.

Welche Funktionen haben Nukleotide?

Nukleotide sind in zahlreichen Reaktionen im Stoffwechsel beteiligt und gelten deshalb als einer der vielfältigsten Stoffe im menschlichen Körper. Sie sind unter anderem relevant für die Zellteilung, den Energietransport sowie die Proteinbiosynthese.

• Zellteilung: Unter allen Prozessen, die durch Nukleotide gesteuert werden, ist die Zellteilung wohl die bekannteste. Bevor eine Zellteilung stattfinden kann, muss sich die ganze DNA zunächst verdoppeln. Für jede Zellteilung werden um die 3 Milliarden Nukleotide benötigt. Ein Mangel an Nukleotiden kann zu einer unzureichenden DNA-Replikation und einer gestörten Zellteilung führen, was das Immunsystem schwächt und zu verschiedenen Krankheiten und genetischen Störungen führen kann. 

• Proteinsynthese:  Ähnlich wie in der DNA und RNA, dienen Nukleotide auch als wichtige Moleküle bei der Proteinsynthese. Der genetische Code der DNA bestimmt die Anordnung der Aminosäuren in einem Protein. Bei der Produktion von Proteinen wird DNA in ein Boten-RNA-Molekül (mRNA) umgewandelt. Die mRNA wiederum übermittelt den genetischen Code an die Ribosomen, die als Proteinfabriken der Zelle bezeichnet werden können. Basierend auf den Anweisungen der mRNA bringt ein anderes Molekül namens tRNA (transfer-RNA) dann die richtigen Aminosäuren zu den Ribosomen. Die Aminosäuren werden durch die Ribosomen schließlich zu einem Protein zusammengefügt. Auf diese Weise helfen die Nukleotide, die Anweisungen des genetischen Codes weiterzugeben und gewährleisten, dass bei der Proteinsynthese die richtigen Aminosäuren zur Bildung von Proteinen verwendet werden. Folglich sind Nukleotide essenziell für die Produktion der Proteine und dem damit verbundenen Zellwachstum. Ohne sie könnten die Zellen Verdauungsenzyme, teilweise Hormone, Hämoglobin zum Sauerstofftransport etc. nicht oder nur sehr langsam bilden. Das würde sich extrem negativ für unseren Körper auswirken.
  
• Energietransport: Ein weiterer wichtiger Aspekt der Nukleotide ist ihre Rolle im Energietransport. Ein Nukleotid namens Adenosintriphosphat (ATP) ist das wichtigste energiereiche Nukleotid, das in den Mitochondrien produziert wird. Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle und produzieren ATP durch den oxidativen Abbau von Glucose und anderen energiereichen Molekülen. ATP fungiert dann als universeller Energieträger. Durch die Abspaltung einer Phosphatgruppe von ATP wird Energie freigesetzt, die von den Zellen genutzt wird, um lebenswichtige Prozesse wie Muskelkontraktionen oder die Aufrechterhaltung des Zellstoffwechsels durchzuführen. Insgesamt erfüllen Nukleotide, insbesondere ATP, eine essenzielle Funktion im Energietransport innerhalb der Zellen und ermöglichen somit das reibungslose Funktionieren des Organismus.
  
  
• Immunsystem & Signalübertragung: Nukleotide spielen eine entscheidende Rolle im Immunsystem und bei der Signalübertragung zwischen Zellen. Sie sind wichtig für die Bildung von Antikörpern, die wiederum essenziell für die Abwehr von Krankheitserregern sind. Darüber hinaus sind Nukleotide auch an der Signalübertragung zwischen Zellen beteiligt und fördern die Reparatur und Regeneration von geschädigtem Gewebe und unterstützen das Wachstum neuer Zellen. Außerdem beeinflussen Nukleotide die Aktivität von Immunzellen und modulieren die Immunantwort auf Krankheitserreger. Wird der Bedarf an Nukleotiden nicht ausreichend gedeckt, können verschiedene Körperfunktionen nicht mehr optimal funktionieren.

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Welche Wirkung rufen Nukleotide hervor?

Nukleotide haben eine Vielzahl von Wirkungen im Körper. Eine der wichtigsten ist der Aufbau und die Reparatur von DNA und RNA. Ohne ausreichende Zufuhr von Nukleotiden kann der Körper seine genetische Information nicht intakt halten und zeigt möglicherweise Symptome wie eine gestörte Zellteilung oder einen geschwächten Stoffwechsel. Weitere Wirkungen, die durch Nukleotide zustande kommen, sind folgende:

• Verringert die Möglichkeit von Durchfall.
• Sie können als Neurotransmitter wirken und eine beruhigende Wirkung auf das Nervensystem haben.
• Verbessert das Immunsystem des menschlichen Körpers.
• Nukleotide sind nützlich bei der Behandlung des Reizdarmsyndroms (IBS).
• Wenn der Stresspegel steigt, helfen Nukleotide bei der Senkung des Cortisolspiegels beim Menschen, einem Hormon, das der Körper in Stresssituationen freisetzt. 
• Das wichtigste Element des Stoffwechsels sind Nukleotide, die für das Funktionieren der Leber unerlässlich sind.
• Es hilft dabei, die Anzahl der natürlichen Killerzellen im Körper zu erhöhen, um den Angriff von Krankheiten oder Viren zu verhindern. 
• Verbessert die Effizienz der Zellreparatur und das schnelle Wachstum der Zellen. 
• Die Nahrungsnukleotide helfen bei der Bekämpfung von Ekzemen, der Reparatur/Fixierung des Hautgewebes und anderen Hautproblemen eines Menschen.