Welt der Nukleotide

Der genetische Kode: der Bauplan des Körpers:

Sämtliche Funktionen und das Aussehen unseres Körper ist festgelegt im genetischen Code: der Erbsubstanz, der Desoxyribonukleinsäure - kurz DNS. Diese Erbsubstanz DNS trägt alle Merkmale, die das Aussehen von Lebewesen ausmachen.

In der Mitte der Zelle liegt der Zellkern, auch Nukleus genannt. Im Zellkern sind unter anderem die individuellen Erbanlagen des Menschen hinterlegt. Die Erbinformationen sind bei allen Organismen individuell verschieden und sind auf der sogenannten DNS codiert, dem Bauplan des Lebens. Der DNS-Faden ist wie eine Strickleiter aufgebaut. Die Grundbausteine dieser Leiter sind die Nukleotide. Die Nukleotide setzen sich aus drei verschiedenen Bestandteilen zusammen: einer Purin-Base (Adenin = A, Guanin = G) oder einer Pyrimidin-Base (Cytosin = C, Thymin = T, Uracil = U), einem Zuckermolekül (Desoxyribose in der DNA oder Ribose in der RNA) und einer Phosphatgruppe. Das Rückgrat der Leiter besteht aus einem Zucker, der Desoxyribose, verbunden im Wechsel mit Phosphat. Die Sprossen dieser Leiter werden von vier organischen Basen gebildet: Adenin (A) und Thymin (T), Cytosin (C) und Guanin (G). A bindet sich mit T, C bindet sich mit G. Eine andere Kombination ist nicht möglich.



Die Strickleiter ist um die eigene Achse schraubenförmig gedreht - das erhöht die Stabilität. Das Fachwort für diese Schraube ist Helix. Im Fall der DNA liegt eine Doppelhelix vor. Der Durchmesser einer Helix beträgt etwa zwei Nanometer, das sind zwei Billionstel Meter! Die Länge einer DNS Helix ist 1 Meter!


Die Erbsubstanz kontrolliert alle Zellvorgänge. Wenn sich eine Zelle in zwei teilt, muss die darin enthaltene DNA auf die zwei neuen Zellen verteilt werden. Jede Zelle muss aber die gesamte Erbinformation, die DNA, bekommen, sonst ist sie nicht lebensfähig. Wie ist das möglich, ohne dass die Menge an DNA mit jeder Zellteilung abnimmt?

Die DNA muss vor der eigentlichen Zellteilung verdoppelt werden.

Man kann sich die DNA-Doppelhelix wie einen Reissverschluss vorstellen, der sich für die Replikation, die Verdoppelung der DNA, öffnet.


Beide halben „Reissverschlussbänder“ werden dann mit neuen passenden Reissverschluss-Zähnen, den passenden Nukleotiden, ergänzt, so dass am Ende zwei ‚Reissverschlüsse’ entstehen. Das heisst, eine neue Guanin-Base paart sich mit einer Cytosin-Base vom bestehenden Strang, eine neue Thymin-Base paart sich mit der Adenin-Base vom bestehenden Strang, usw. So entstehen aus einer Doppelhelix zwei identische Doppelhelices. Wenn sich nun die Zelle teilt, entstehen dadurch zwei neue Zellen, die das gleiche Erbgut in sich tragen. Damit die Replikation problemlos abläuft muss allerdings immer eine ausreichende Anzahl von allen Nukleotiden zur Verfügung stehen.

Für die DNA Verdoppelung braucht es sehr viele Nukleotide, im gesamten 3 Milliarden!!!

Nukleotide – Bausteine des Lebens

1. Bausteine für die Zellvermehrung

Ohne genügend Nachschub von Nukleotiden läuft die Zellverdoppelung nicht oder nur sehr langsam. Für den Körper ist es aber überlebenswichtig, dass die Zellteilung gewisser Organe oder Systeme sehr schnell verläuft, z.B. im Immunsystem oder im Darm. Wenn die Zellvermehrung im Immunsystem sehr langsam verläuft, funktioniert das Immunsystem weniger effizient und unerwünschte Keime können sich im Körper mehr oder weniger ungehindert vermehren, mit zum Teil verheerenden Folgen.

Auch im Darm kann eine langsame Zellvermehrung zu ernsten Problemen führen. Die Lebensdauer von Darmzellen beträgt nur etwa 4-5 Tage. Eine verlangsamte Zellteilung bewirkt, dass die Darmzotten sich schlechter entwickeln und kürzer werden. Dadurch wird die Aufnahme von Nährstoffen und dadurch die Versorgung des Körpers mit lebenswichtigen Nährstoffen erniedrigt. Aber auch im Darm können vermehrt Schäden auftreten. Kleine Läsionen, die oft durch Stress verursacht sind, werden weniger schnell geschlossen und können sich zu chronischen Entzündungen entwickeln, bis hin zu Reizdarm.
Ein genügender Nachschub an Nukleotiden ist für eine angepasste Zellteilung unerlässlich und äusserst wichtig für das optimale Funktionieren des Immunsystems und des Darmes.

2. Bausteine für die Proteinsynthese

Die Nukleotide sind aber nicht nur Bestandteil des genetischen Codes in den Zellen, sie sind ebenso unerlässlich für eine schnelle Eiweisssynthese in den Zellen. Damit ein Protein, z. B. ein Antikörper in einer Immunzelle, gebildet werden kann, braucht es 5 verschiedene Moleküle, die aus Nukleotiden aufgebaut sind. Ohne diese Werkzeuge 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.

3. Bausteine für den Energietransport

Aber auch die Energieverteilung im Körper ist von genügend Nukleotiden abhängig, weil ATP, GTP und UTP aus Nukleotiden aufgebaut sind. Die in der Nahrung aufgenommene Energie in Form von Zucker, Fetten und Eiweissen werden übertragen auf diese Nukleotid-Produkte, welche die Energie im Körper zu den Zellen transportieren.

Man kann also Nukleotide mit Recht als „Bausteine des Lebens“ bezeichnen und ein Mangel in der Zufuhr dieser Moleküle führt dazu, dass verschiedene Körperfunktionen nicht mehr optimal funktionieren.

 

Nukleotide und Zellerneuerung

Was ist Zellerneuerung?

Unser menschlicher Körper ist kein statisches Gebilde. Er ist auf zellulärer Ebene ständigem Verfall und Erneuerung unterworfen, bei dem kontinuierlich alte Zellen sterben und durch neue ersetzt werden, auch beim ausgewachsenen Menschen. Von Zellalterung spricht man, wenn Zellen z. B. durch äussere Einflüsse geschädigt werden. Sie müssen deshalb von Zeit zu Zeit ersetzt werden. Zwischen zehn und 50 Millionen Körperzellen baut der menschliche Körper pro Sekunde ab und ersetzt sie durch neue Zellen.

Rein rechnerisch sind wir alle sieben Jahre ganz neue Menschen. Im Durchschnitt sind die Zellen eines 50-Jährigen gerade einmal zehn Jahre alt. Allerdings gibt es im Körper grosse Schwankungen, denn manche Gewebe sind regelrechte Regenerationsprofis, andere bleiben ein Leben lang erhalten. So bildet der Mensch pro Jahr so viele neue Leberzellen, dass es theoretisch für 18 ganze Organe reicht. Auch sehr statisch wirkende Gebilde wie Knochen baut der Körper permanent ab und wieder auf.

Die Zelle des Darmtrakts leben nur fünf Tage. Die roten Blutkörperchen haben eine Lebensdauer von nur etwa 120 Tagen nachdem sie während dieser Zeit nahezu 1600 Kilometer durch unser Blutsystem gewandert sind. Die Zellen mancher Gewebe haben eine Lebensdauer von Jahren, aber leben sicher nicht dauernd. Selbst die Zellen der Knochen in unserem Skelett erneuern sich etwa alle zehn Jahre.

Warum sind Nukleotide so wichtig für die Zellregeneration?

Bevor sich die Zellen teilen oder reproduzieren können, muss eine genaue Kopie der genetischen Information erstellt werden, die in der DNS enthalten ist. Es ist für das Wohlergehen des Körpers essenziell, dass die Verdoppelung der DNS fehlerfrei ist, weil jeder Fehler zum Verlust der Immunität, zu Erkrankungen oder zu genetischen Mutationen führen kann. Um den komplizierten Prozess einer fehlerfreien DNS Verdoppelung durchführen zu können braucht jede Zelle Zugang zu frei verfügbaren Nukleotiden als Zellbausteine sowie ein Angebot von RNS und verschiedenen (Nukleotid-enthaltenden) Enzymen, um die Replikation zu ermöglichen und die sich teilende Zelle mit Energie zu versorgen.

Während dieser Replikation entrollt sich die Doppelhelix an bestimmten Punkten entlang des Nukleotid-Stranges, sodass jede Seite der DNS gegen die Mitte frei ungebunden vorliegt (Bild 1). Die frei zugänglichen Nukleotide der zwei Hälften der DNS können sich mit dem komplementären Partner zusammenfügen, sodass zwei identische neue Stränge resultieren, die je eine Hälfte der ursprünglichen Vorlage enthalten. Somit enthalten die neu gebildeten DNS-Stränge die identischen genetischen Informationen wie die ursprüngliche Doppelhelix. Nach der anschliessenden Zellteilung besitzen somit die neu gebildeten Zellen die gleichen Erbinformationen wie die ursprüngliche Zelle.


Die vorhandene Doppelhelix entfaltet sich der Länge nach, so dass jede Seite des DNS Stranges exponiert wird. Wenn er entfaltet ist, sind die komplementären Hälften exponiert, so dass freie Nukleotide entsprechenden dem Gegenpart sich zu einem neuen Strange verbinden können. So entstehen zwei identische Stränge von den jede die Hälfte der ursprünglichen Vorlage enthält.

Die Verfügbarkeit an Nukleotiden als limitierender Faktor

Nur durch die uneingeschränkte Zufuhr aller fünf Nukleotide kann die kontinuierliche Zellerneuerung aufrechterhalten und optimiert werden. Die Verfügbarkeit dieser entscheidenden Zellbausteine kann durch eine Nahrungsergänzung mit hoch bioverfügbaren Nukleotiden gewährleitet werden, wobei eine bedarfsgerechte Zusammensetzung der einzelnen Nukleotide mitentscheidend ist.


Ohne einen ausgewogenen Pool aller fünf wichtigen Nukleotide für die DNS und RNS kann die Zellerneuerung verlangsamt oder sogar teilweise gestoppt werden.

Die Wissenschaft der extrem grossen Zahlen


Einordnung extrem grosser Zahlen