ثايمين

ثايمين هي واحدة من القواعد النووية الأربعة التي تُبنى منها خيوط الحمض النووي ، مقر المعلومات الجينية. القاعدة التكميلية في الحلزون المزدوج هي الأدينين دائمًا.

كيميائيا ، هو مركب عطري حلقي غير متجانس مع هيكل عظمي بيريميدين. بالإضافة إلى كونه قاعدة نووية في الحمض النووي لتشفير تسلسل الأحماض الأمينية لتخليق البروتين ، يلعب الثايمين دورًا في عملية التمثيل الغذائي في الجسم كمكون لبعض النيوكليوتيدات النشطة بيولوجيًا.

ما هو الثايمين؟

يتكون الهيكل الأساسي للثايمين من حلقة عطرية غير متجانسة مكونة من ستة أعضاء ، وهي البنية الأساسية للبيريميدين. الثايمين هو واحد من إجمالي 4 قواعد نووية تتكون منها خيوط الحمض النووي. بالمعنى الدقيق للكلمة ، هو نوكليوتيد الثايمين.

أولاً ، يتم إرفاق جزيء deoxyribose بحيث يتم تكوين nucleoside deoxythymidine من nucleoside. يتم بعد ذلك تحويل النيوكليوسيد إلى نيوكليوتيد deoxythymidine أحادي الفوسفات (dTMP) أو ثنائي فوسفات deoxythymidine (dTDP) أو deoxythymidine triphosphate (dTTP) عن طريق إضافة مجموعة واحدة إلى ثلاث مجموعات فوسفات. لا يظهر الثايمين بشكل طبيعي في الحمض النووي الريبي لأن الثايمين يتم استبداله هناك بـ nucleobase uracil. اليوراسيل هو القاعدة التكميلية للأدينين في الحمض النووي الريبي. ومع ذلك ، يحدث الثايمين كجليكوزيد خاص (ريبوثيميدين) مع جزيء ريبوز متصل في الحمض النووي الريبي الناقل (الحمض النووي الريبي).

تُظهر الصيغة الكيميائية C5H5N2O2 أن الثايمين يتكون حصريًا من الكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين ، أي المواد الموجودة في كل مكان. لا توجد معادن نادرة أو عناصر ضئيلة متضمنة في تكوين الثايمين. يفضل أن يحصل الجسم على الثايمين من استقلاب البروتينات التي تحتوي على الثايمين أو الثيميدين. يمكن تكسير الثايمين بالكامل إلى ثاني أكسيد الكربون والماء عن طريق التمثيل الغذائي في الجسم.

الوظيفة والتأثير والمهام

تتمثل المهمة الرئيسية للثايمين في التواجد في أحد خيوط الحلزون المزدوج للحمض النووي في المواقع المحددة وتشكيل اتصال مع الأدينين بقاعدة النواة التكميلية عبر رابطة هيدروجينية مزدوجة.

لإنجاز مهمته الرئيسية ، لا يتدخل الثايمين مباشرة في عملية التمثيل الغذائي ، ولكن بدلاً من ذلك ، مع القواعد النووية الثلاثة الأخرى ، يحدد فقط الأحماض الأمينية التي يتم تجميعها في البروتينات التي يتم ترتيبها من خلال موضعها في القسم المقابل من حبلا اللولب المزدوج. بعد عمل نسخة من القسم المقابل من خيط قاعدة الحمض النووي ، ما يسمى بـ messenger RNA (mRNA) ، يتم نقل هذا من نواة الخلية إلى السيتوبلازم.

في السيتوبلازم ، على الريبوسومات ، تُترجم التسلسلات الأساسية إلى نوع وترتيب الأحماض الأمينية ، والتي يتم تجميعها في البروتين المقصود عبر روابط الببتيد. لا تُعرف الوظيفة الدقيقة ومهام الثايمين والديوكسي ثيميدين في عملية التمثيل الغذائي. أظهرت التجارب على الحيوانات أن إعطاء الثيميدين يحسن تعداد الدم في فقر الدم الخبيث ، فقر الدم الناجم عن نقص فيتامين ب 12. من المحتمل أن يكون نقص فيتامين ب 12 مرتبطًا باضطراب في تخليق النيوكليوسيدات.

التعليم والوقوع والخصائص والقيم المثلى

يمكن للجسم أن يصنع الثايمين نفسه إذا لزم الأمر. ومع ذلك ، نظرًا لأن عملية التخليق تستغرق وقتًا طويلاً وتستهلك الكثير من الطاقة ، فإن الغالبية العظمى من القاعدة النووية يتم الحصول عليها من خلال نوع من إعادة معالجة مركبات الثايمين أو الثيميدين المستخدمة أو من تحلل البروتينات التي تحتوي على الثايمين أو الثيميدين. يُعرف مسار التوليف هذا باسم مسار الإنقاذ.

يتم استخدامه دائمًا عندما يضطر الجسم إلى استخدام طاقة أقل لتفكيك الجزيئات الأعلى مقارنةً بالتخليق الحيوي. يشكل الثايمين بلورات لامعة على شكل إبرة أو على شكل موشور طعمها مر ويمكن أن تذوب في الماء الساخن ، ولكن نادرًا ما تكون في الكحول أو الأثير. نظرًا لأن التركيب الأساسي للثيمين يتكون من حلقة من ستة أعضاء ، يمكن أن يحدث الثايمين في ستة توتومرات مختلفة ، لكل منها نفس الصيغة الجزيئية الكيميائية ، ولكن بترتيب مختلف للروابط المزدوجة و / أو المجموعات أو الجزيئات المرتبطة بها.

نظرًا لأن النيوكليوباز نادرًا ما يحدث في شكل حر في الكائن الحي ، فلا يوجد مستوى أو تركيز مثالي يمكن استخدامه كقيمة مرجعية للانحرافات والاضطرابات المرضية. من ناحية أخرى ، يستخدم الثايمين كمنتج طبي أساسي لتصنيع الأدوية التي تستخدم لعلاج بعض الأمراض الفيروسية مثل الإيدز والتهاب الكبد بي.

الأمراض والاضطرابات

عند عمل نسخ من خيوط الحمض النووي في شكل إنشاء mRNA ، يمكن أن تحدث أخطاء مثل التكرار المتكرر جدًا لثلاثة توائم ، أو سلسلة من ثلاث قواعد نووية تحدد نوع الحمض الأميني ، أو فقدان تسلسل أو ذلك. يؤدي إلى طفرة نقطية ذات عواقب وخيمة.

تشترك جميع المشكلات التي تنشأ عن إنشاء الرنا المرسال في أن الأخطاء ليست ناجمة عن القواعد النووية نفسها. ومع ذلك ، فإن الثايمين فقط هو الذي يجعل استثناء معينًا لأنه عرضة لطفرة الحمض النووي تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية. إذا كانت قاعدتان من الثايمين متجاورتين مباشرة على حبلا DNA ، يمكن لمجموعات الميثيل (مجموعة CH3) تكوين رابطة مستقرة مع الثايمين المجاور تحت تأثير ضوء الأشعة فوق البنفسجية (ضوء الشمس) ، بحيث تظهر نتائج باهتة ، كيميائيًا واحد مشتق من cyclobutane يتوافق. يغير هذا الحمض النووي في هذه المرحلة بطريقة يتم فيها إنتاج نسخة مختصرة تحتوي على عدد أقل من قواعد الحمض النووي عندما يتم نسخ خيوط الحمض النووي.

إذا حدث النسخ ، فسيتم ترجمة الخطأ الذي تم نسخه مسبقًا من mRNA إلى تسلسل غير صحيح للأحماض الأمينية. ثم يتم إنتاج بروتين معدل ، في أسوأ الحالات ، ليس له فعالية بيولوجية أو غير مستقر ويتم استقلابه مرة أخرى على الفور. إنها طفرة جينية تظهر بشكل أساسي في خلايا الجلد التي تتعرض لأشعة الشمس المباشرة. لذلك يناقش الخبراء ما إذا كانت هذه الثنائيات يمكن أن تسبب سرطان الجلد.