Nukleotīdi

Vispārība

Nukleotīdi ir organiskās molekulas, kas veido DNS un RNS nukleīnskābes.

Nukleīnskābes ir bioloģiskas makromolekulas, kurām ir būtiska nozīme dzīvā organisma izdzīvošanā, un nukleotīdi ir to pamatelementi.

Visiem nukleotīdiem ir vispārīga struktūra, kas ietver trīs molekulārus elementus: fosfātu grupu, pentozi (ti, 5 oglekļa cukuru) un slāpekļa bāzi.
DNS pentoze ir dezoksiriboze; RNS, no otras puses, tā ir riboze.
Dezoksiribozes klātbūtne DNS un ribozes RNS ir galvenā atšķirība starp nukleotīdiem, kas veido šīs divas nukleīnskābes.
Otra būtiskā atšķirība attiecas uz slāpekļa bāzēm: DNS un RNS nukleotīdiem ir kopīgas tikai 3 no četrām ar tām saistītām slāpekļa bāzēm.

Kas ir nukleotīdi?

Nukleotīdi ir organiskās molekulas, kas veido DNS un RNS nukleīnskābju monomērus.
Saskaņā ar citu definīciju nukleotīdi ir molekulārās vienības, kas veido nukleīnskābju DNS un RNS.

Ķīmiskie un bioloģiskie monomēri definē molekulārās vienības, kuras, sakārtotas garās lineārās ķēdēs, veido lielas molekulas (makromolekulas), labāk pazīstamas kā polimēri.

Vispārējā struktūra

Nukleotīdiem ir molekulāra struktūra, kas ietver trīs elementus:

• Fosfātu grupa, kas ir fosforskābes atvasinājums;
• Cukurs ar 5 oglekļa atomiem, tas ir, pentoze;
• Slāpekļa bāze, kas ir aromātiska heterocikliska molekula.

Pentoze ir nukleotīdu centrālais elements, jo fosfātu grupa un slāpekļa bāze saistās ar to.

Attēls: Elementi, kas veido vispārēju nukleīnskābes nukleotīdu. Kā redzams, fosfātu grupa un slāpekļa bāze saistās ar cukuru.

Ķīmiskā saite, kas satur pentozi un fosfātu grupu kopā, ir fosfodiestera saite (vai fosfodiestera saite), savukārt ķīmiskā saite, kas saista pentozi un slāpekļa bāzi, ir N-glikozīdu saite (vai N-glikozīdu saite).

KĀDAS PENTOSO OGLES IESAISTS DAŽĀDĀS SAITĒS?

Priekšnoteikums: ķīmiķi ir domājuši numurēt oglekli, kas veido organiskās molekulas, tā, lai vienkāršotu to izpēti un aprakstu. Tātad piecas penozīta ogles kļūst par: oglekli 1, oglekli 2, oglekli 3, oglekli 4 un oglekli 5. Skaitļu piešķiršanas kritērijs ir diezgan sarežģīts, tāpēc uzskatām par lietderīgu to izslēgt.
No 5 oglekļiem, kas veido nukleotīdu pentozi, tie, kas iesaistīti saitēs ar slāpekļa bāzi un fosfātu grupu, ir attiecīgi ogleklis 1 un ogleklis 5.

• Pentozes ogleklis 1 → N-glikozīdiskā saite → slāpekļa bāze
• Pentozes ogleklis 5 → fosfodiestera saite → fosfātu grupa

NUKLEOTĪDI IR NUKLEOZĪDI AR FOSFĀTU GRUPU

Attēls: pentozes struktūra, tās veidojošo oglekļu numerācija un saites ar slāpekļa bāzi un fosfātu grupu.

Bez fosfātu grupas elementa nukleotīdi kļūst par nukleozīdiem.
Faktiski nukleozīds ir organiska molekula, kas izriet no savienojuma starp pentozi un slāpekļa bāzi.
Šī anotācija kalpo, lai izskaidrotu dažas nukleotīdu definīcijas, kurās teikts: "nukleotīdi ir nukleozīdi, kuriem ir viena vai vairākas fosfātu grupas, kas saistītas ar oglekli 5".

Atšķirība starp DNS un RNS

No strukturālā viedokļa DNS un RNS nukleotīdi atšķiras viens no otra.
Galvenā atšķirība ir pentozē: DNS pentoze ir dezoksiriboze; RNS, no otras puses, tā ir riboze.
Dezoksiriboze un riboze atšķiras tikai vienam atomam: patiesībā uz dezoksiribozes 2. oglekļa trūkst skābekļa atoma (NB: c "ir tikai ūdeņradis), kas, gluži pretēji, atrodas uz ribozes 2. oglekļa (NB: šeit skābeklis pievienojas ūdeņradim, veidojot hidroksilgrupu (OH).
Šai atšķirībai vien ir milzīga bioloģiskā nozīme: DNS ir ģenētiskais mantojums, no kura atkarīga dzīvā organisma šūnu attīstība un adekvāta darbība; RNS, no otras puses, ir bioloģiskā makromolekula, kas galvenokārt ir atbildīga par DNS gēnu kodēšanu, dekodēšanu, regulēšanu un ekspresiju.
Otra būtiskā atšķirība starp DNS un RNS nukleotīdiem attiecas uz slāpekļa bāzēm.
Lai pilnībā izprastu šo otro nevienlīdzību, ir jāsper neliels solis atpakaļ.

Attēls: 5 oglekļa cukuri, kas veido RNS (ribozes) un DNS (dezoksiribozes) nukleotīdus.

Slāpekļa bāzes ir organiskas dabas molekulas, kas nukleīnskābēs pārstāv atšķirīgo veidojošo nukleotīdu veidu. Patiesībā DNS nukleotīdos, kā arī RNS nukleotīdos vienīgais mainīgais elements ir slāpekļa bāze. cukura-fosfātu grupas skelets paliek nemainīgs.
Gan DNS, gan RNS iespējamās slāpekļa bāzes ir 4; tāpēc katras nukleīnskābes nukleotīdu veidi ir visos 4.
Atgriežoties pie otrās būtiskās atšķirības starp DNS un RNS nukleotīdiem, šīm divām nukleīnskābēm ir kopīgas tikai 3 no 4 slāpekļa bāzēm. Šajā gadījumā adenīns, guanīns un citozīns ir 3 slāpekļa bāzes. gan DNS, gan RNS; timīns un uracils, no otras puses, ir attiecīgi ceturtā DNS slāpekļa bāze un ceturtā RNS bāze.
Tāpēc, izņemot pentozi, DNS nukleotīdi un RNS nukleotīdi ir vienādi 3 no 4 veidiem.

Slāpekļa bāzu dalības klases
Adenīns un guanīns pieder pie slāpekļa bāzu klases, kas pazīstamas kā purīni. Purīni ir divu gredzenu aromātiskie heterocikliskie savienojumi.
Savukārt timīns, citozīns un uracils pieder pie slāpekļa bāzu klases, kas pazīstamas kā pirimidīni.Pirimidīni ir viena gredzena aromātiskie heterocikliskie savienojumi.

CITS DNS UN RNS NUKLEOTĪDU NOSAUKUMS

Nukleotīdi ar dezoksiribozes cukuru, ti, DNS nukleotīdi, saņem alternatīvu dezoksiribonukleotīdu nosaukumu tieši iepriekš minētā cukura klātbūtnes dēļ.
Līdzīgu iemeslu dēļ nukleotīdi ar cukura ribozi, kas ir RNS nukleotīdi, iegūst citu ribonukleotīdu nosaukumu.

DNS nukleotīdi RNS nukleotīdi

• Dezoksiribonukleotīda adenīns
• Guanīna dezoksiribonukleotīds
• Dezoksiribonukleotīds citozīns
• Dezoksiribonukleotīds timīns

• Ribonukleotīdu adenīns
• Guanīna ribonukleotīds
• Citozīna ribonukleotīds
• Uracila ribonukleotīds

Organizācija nukleīnskābēs

Sastādot nukleīnskābi, nukleotīdi sakārtojas garos pavedienos, līdzīgi ķēdēm.
Katrs nukleotīds, kas veido šos garos pavedienus, saistās ar nākamo nukleotīdu, izmantojot fosfodiestera saiti starp tās pentozes oglekli 3 un tūlīt pēc tam esošā nukleotīda fosfātu grupu.

IZMAKSAS

Nukleotīdu pavedieniem (vai nukleotīdu pavedieniem), kas veido nukleīnskābes, ir divi gali, kas pazīstami kā 5 collu gals (lasāms “piecu galu gals”) un 3 “gals (lasāms“ trīs gala sākums ”). Pēc vienošanās biologi un ģenētiķi ir noskaidrojuši, ka “beigas 5” apzīmē nukleīnskābi veidojošās šķipsnas galvu, bet “beigas 3” - asti.
No ķīmiskā viedokļa "5 gals" sakrīt ar ķēdes pirmā nukleotīda fosfātu grupu, bet "3 gals" - ar hidroksilgrupu (OH), kas novietota uz pēdējā nukleotīda 3. oglekļa.
Pamatojoties uz šo organizāciju, grāmatās par ģenētiku un molekulāro bioloģiju nukleotīdu šķiedras ir aprakstītas šādi: P -5 "→ 3" -OH.
* Piezīme: burts P norāda fosfātu grupas fosfora atomu.

Bioloģiskā loma

Gēnu ekspresija ir atkarīga no DNS nukleotīdu secības. Gēni ir vairāk vai mazāk gari DNS segmenti (ti, nukleotīdu segmenti), kas satur olbaltumvielu sintēzei būtisku informāciju. Sastāv no aminoskābēm, olbaltumvielas ir bioloģiskas makromolekulas. ir būtiska loma organisma šūnu mehānismu regulēšanā.
Dotā gēna nukleotīdu secība nosaka saistītā proteīna aminoskābju secību.