nukleotidov

splošnost

Nukleotidi so organske molekule, ki tvorijo DNA in RNA nukleinskih kislin.

Nukleinske kisline so biološke makromolekule, ki so bistvenega pomena za preživetje živega organizma, in nukleotidi so gradniki, ki jih tvorijo.

Vsi nukleotidi imajo splošno strukturo, ki vključuje tri molekularne elemente: fosfatno skupino, pentozo (tj. Sladkor s 5 atomi ogljika) in dušikovo bazo.

V DNK je pentoza dezoksiriboza; v RNA pa je riboza.

Prisotnost deoksiriboze v DNA in riboze v RNA predstavlja glavno razliko med nukleotidi, ki tvorijo ti dve nukleinski kislini.

Druga pomembna razlika se nanaša na dušikove baze: nukleotidi DNK in RNA so skupni med njimi le 3 od 4 dušikovih baz, ki so z njimi povezane.

Kaj so nukleotidi?

Nukleotidi so organske molekule, ki sestavljajo monomere DNA in RNA nukleinskih kislin .

Po drugi definiciji so nukleotidi molekulske enote, ki sestavljajo DNA in RNA nukleinskih kislin.

Kemični in biološki monomeri definirajo molekularne enote, ki so razvrščene v dolge linearne verige in tvorijo velike molekule ( makromolekule ), bolj znane kot polimeri .

Splošna struktura

Nukleotidi imajo molekularno strukturo, ki vključuje tri elemente:

• 1. Fosfatna skupina, ki je derivat fosforne kisline;
• Sladkor s 5 atomi ogljika, to je pentoza ;
• Dušikova baza, ki je aromatska heterociklična molekula.

Pentoza je osrednji element nukleotidov, ker se z njo veže fosfatna skupina in dušikova baza.

Slika: Elementi, ki tvorijo generični nukleotid nukleinske kisline. Kot lahko vidimo, sta fosfatna skupina in dušikova baza vezana na sladkor.

Kemijska vez, ki drži pentozo in fosfatno skupino skupaj, je fosfodiestrska vez (ali vez fosfodiestra), medtem ko je kemijska vez, ki združuje pentozno in dušikovo bazo, N-glikozidna vez (ali N-glikozidna vez) ).

KAJ SO VKLJUČENI V RAZLIČNIH ZVOČIH?

Premisa: kemiki so razmišljali o oštevilčenju premoga, ki sestavljajo organske molekule, tako, da bi poenostavili njihovo preučevanje in opis. Tukaj torej sledi, da 5 premogov pentoze postanejo: ogljik 1, ogljik 2, ogljik 3, ogljik 4 in ogljik 5. Merilo za dodeljevanje števil je precej zapleteno, zato menimo, da je primerno, da ga izpustimo.

Od 5 ogljikov, ki tvorijo pentozo nukleotidov, so tisti, ki sodelujejo v vezih z dušikovo bazo in fosfatno skupino, ogljik 1 in ogljik 5 .

• Pentozni ogljik 1 → N-glikozidna vez → dušikova baza
• Pentozni ogljik 5 → fosfodiesterska vez → fosfatna skupina

NUKLEOTIDI SO NUKLEOSIDNI S FOSFATNO SKUPINO

Slika: Struktura pentoze, številčenje njenih sestavnih ogljikov in vezi z dušikovo bazo in fosfatno skupino.

Brez elementa skupine fosfatov nukleotidi postanejo nukleozidi .

Nukleozid je dejansko organska molekula, ki izhaja iz združitve pentoze in dušikove baze.

Ta opomba služi za pojasnitev nekaterih definicij nukleotidov, ki navajajo: "nukleotidi so nukleozidi, ki imajo eno ali več fosfatnih skupin vezanih na ogljik 5".

Razlika med DNA in RNA

Nukleotidi DNA in RNA se med seboj razlikujejo s strukturnega vidika.

Glavna razlika je v pentozi : v DNK je pentoza dezoksiriboza ; v RNA pa je riboza .

Deoksioriboza in riboza sta različna samo za en atom: dejansko na ogljiku 2 deoksiriboze manjka atom kisika (opomba: obstaja samo en vodik), ki je, nasprotno, prisoten na ogljiku 2 riboze (NB: tukaj, kisik se pridruži vodiku, ki tvori hidroksilno skupino OH).

Samo ta razlika ima ogromen biološki pomen: DNK je genetska dediščina, od katere je odvisen razvoj in ustrezno delovanje celic živega organizma; RNA pa je biološka makromolekula, ki je v glavnem odgovorna za kodiranje, dekodiranje, regulacijo in ekspresijo genov DNA.

Druga pomembna razlika med DNA in RNA nukleotidi zadeva dušikove baze .

Da bi popolnoma razumeli to drugo neenakost, je treba narediti majhen korak nazaj.

Slika: 5-ogljikovi sladkorji, ki tvorijo nukleotide RNA (riboza) in DNA (deoksiriboza).

Dušikove baze so molekule organske narave, ki v nukleinskih kislinah predstavljajo značilen element različnih tipov sestavnih nukleotidov. Dejansko je v nukleotidih DNK kot tudi v RNA nukleotidih edini spremenljivi element dušikova baza; ogrodje skupine sladkorja-fosfata ostaja nespremenjeno.

V obeh DNA in RNA so 4 možne dušikove baze; zato so vrste nukleotidov za vsako nukleinsko kislino skupaj 4.

Glede na to, da se vrnemo k drugi pomembni razliki med DNK in RNA nukleotidi, imata ti dve nukleinski kislini skupno samo 3 dušikove baze od 4. V tem primeru so adenin, gvanin in citozin tri dušikove baze. prisotne v DNA in RNA; na drugi strani sta timin in uracil četrta dušikova baza DNA in četrta baza RNA.

Tako so, razen pentoze, DNK nukleotidi in RNA nukleotidi enaki za 3 od 4 tipov.

Razredi, v katere spadajo dušikove baze

Adenin in gvanin spadata v razred dušikovih baz, znanih kot purini . Purini so aromatični heterociklični spojini z dvojnim obročem.

Po drugi strani pa timin, citozin in uracil spadajo v razred dušikovih baz, znanih kot pirimidini . Pirimidini so aromatske heterociklične spojine z enim obročem.

DRUGO IME NUKLEOTIDOV DNA IN RNA

Nukleotidi z deoksiriboznim sladkorjem, to so nukleotidi DNA, vzamejo alternativno ime deoksiribonukleotidov, prav zaradi prisotnosti omenjenega sladkorja.

Iz podobnih razlogov nukleotidi s sladkorjem riboze, tj. Nukleotidi RNA, vzamejo alternativno ime ribonukleotidov .

Organizacija nukleinske kisline

Pri sestavljanju nukleinske kisline se nukleotidi organizirajo v dolge filamente, podobne verigam.

Vsak nukleotid, ki tvori te dolge pramene, se veže na naslednji nukleotid s pomočjo fosfodiestrske vezi med ogljikom 3 njegove pentoze in fosfatno skupino takoj naslednjega nukleotida.

ENDS

Nukleotidni filamenti (ali nukleotidni filamenti), ki sestavljajo nukleinske kisline, imajo dva konca, znani kot 5 'konec (najprej preberite "tip 5") in konec 3' (preberite "tip tri najprej"). Po dogovoru so biologi in genetiki ugotovili, da 5 ' konec predstavlja glavo filamenta, ki tvori nukleinsko kislino, medtem ko 3' konec predstavlja njegov rep .

S kemičnega stališča 5 'konec sovpada s fosfatno skupino prvega nukleotida verige, medtem ko 3' konec sovpada s hidroksilno skupino (OH), ki je postavljena na ogljik 3 zadnjega nukleotida.

Na podlagi te organizacije so nukleotidni filamenti opisani v genetskih in bioloških molekularnih knjigah: P-5 '→ 3'-OH.

* Opomba: črka P označuje fosforjev atom fosfatne skupine.

Biološka vloga

Ekspresija genov je odvisna od DNA nukleotidne sekvence. Geni so bolj ali manj dolgi segmenti DNK (tj. Nukleotidni segmenti), ki vsebujejo informacije, ki so bistvene za sintezo beljakovin . Sestavljene iz aminokislin, so proteini biološke makromolekule, ki igrajo temeljno vlogo pri uravnavanju celičnih mehanizmov organizma.

Nukleotidna sekvenca danega gena določa aminokislinsko zaporedje sorodnega proteina.