Die einfache Antwort

Das grundlegende genetische Material, das sich im Kern jeder Zelle befindet, ist die DNA, die den Bauplan allen Lebens bildet. Nukleotide sind die wichtigsten strukturellen Komponenten, die die Grundlage dieser DNA bilden. Deshalb werden Nukleotide oft als „Bausteine des Lebens“ bezeichnet.

In ihrer bekanntesten Form, der DNA-Doppelhelixstruktur, sind Nukleotidpaare lose miteinander verbunden und bilden die „Stufen“ der DNA-„Wendeltreppe“.

Die wissenschaftliche Antwort

Nukleotide sind organische Verbindungen, die die Grundbausteine von Nukleinsäuren (informationshaltige Moleküle), wie DNA und RNA, bilden. Nukleotide bestehen aus einer stickstoffhaltigen Base, einem Pentosezucker und ein bis drei Phosphatgruppen. Das DNA-Molekül besteht aus Nukleotiden, bei denen die Zuckerkomponente Desoxyribose ist, und das RNA-Molekül besteht aus Nukleotiden, bei denen der Zucker eine Ribose ist.

Die gebräuchlichsten Nukleotide werden nach dem Aufbau ihrer stickstoffhaltigen Basen in zwei Gruppen eingeteilt, die „Purine“ (Doppelringstrukturen) und „Pyrimidine“ (Einfachringstrukturen) genannt werden.

In der DNA gehören zu den Purinbasen Adenin (A) und Guanin (G), während die Pyrimidinbasen Thymin (T) und Cytosin (C) sind. RNA enthält Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil (U) anstelle von Thymin (Thymin entsteht, wenn ein Methyl an Uracil angehängt wird).

Die molekulare Struktur der DNA, wie sie 1953 von Watson und Crick in Cambridge beschrieben wurde, hat sich nicht allzu sehr verändert. Unser vollständiges Verständnis der Bedeutung ihrer Bestandteile und insbesondere der Rolle der Nukleotide in unserer Ernährung ist jedoch erst vor kurzem ans Licht gekommen.

Abbildung 1: In ihrer bekanntesten Form, der DNA-Doppelhelixstruktur, sind Nukleotidpaare lose miteinander verbunden und bilden die „Stufen“ der DNA-„Wendeltreppe“.

Die Nukleotid-„Basenpaare“

Das äußere Rückgrat eines DNA-Strangs besteht aus den Zucker- und Phosphatteilen der Nukleotide, während die mittleren Teile (die Sprossen oder Stufen) aus komplementären Paaren der stickstoffhaltigen Basen – Purin mit Pyrimidin (G mit C, A mit T) – bestehen und durch schwache Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten werden. Es sind diese Wasserstoffbrücken zwischen den Phosphaten, die dem DNA-Strang seine charakteristische Verdrehung verleihen (siehe Abbildung 1).

Diese Basenpaarung im Herzen der DNA-Struktur bedeutet, dass sie sich extrem gut für die Replikation eignet. Das Schöne an dieser Struktur ist, dass sie in der Mitte aufgetrennt werden kann und jede Seite als Muster oder Vorlage für die andere Seite dienen kann (siehe Zellregeneration).

Allerdings ist die Verfügbarkeit und Vielfalt von gebrauchsfertigem Nukleotid-Rohmaterial für diesen Prozess entscheidend.

Abbildung 2: Die gebräuchlichsten Nukleotide werden nach dem Aufbau ihrer stickstoffhaltigen Basen in zwei Gruppen eingeteilt, die „Purine“ (doppelringige Strukturen) und „Pyrimidine“ (einfachringige Strukturen). In der DNA gehören zu den Purinbasen Adenin (A) und Guanin (G), während die Pyrimidinbasen Thymin (T) und Cytosin (C) sind.

Abbildung 3: RNA enthält Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil (U) anstelle von Thymin (Thymin entsteht, wenn ein Methyl an Uracil angefügt wird).

Welche sind die Hauptfunktionen der Nukleotide?

Neben ihrer Funktion als „Bausteine des Lebens“, indem sie die Struktur von DNA und RNA bilden, sind Nukleotide auch an fast allen Aktivitäten jeder Zelle beteiligt. Insbesondere für den Energietransfer, die Produktion von Proteinen und die Vermittlung von Hormonsignalen sind Nukleotide unverzichtbar.

Zellen im Körper, die eine hohe Umsatzrate haben, haben einen höheren Nukleotidbedarf. Dazu gehören die weißen Blutkörperchen (Immunzellen, die im Knochenmark gebildet werden), die Zellen in der Dünndarmwand und die „gute“ Darmmikroflora, so dass der Körper sowohl für die Verdauung als auch für das Immunsystem auf eine Versorgung mit Nukleotiden angewiesen ist.

Diese Informationen stammen aus unserer bahnbrechenden Veröffentlichung „Putting you completely in the picture“ – an introduction to nucleotides.

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