nukleotīdi

vispārinājums

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

Nukleīnskābes ir bioloģiskas makromolekulas, kurām ir būtiska nozīme dzīvā organisma izdzīvošanai, un nukleotīdi ir to veidojošie elementi.

Visiem nukleotīdiem ir vispārēja struktūra, kas ietver trīs molekulāros elementus: fosfātu grupu, pentozi (ti, cukuru ar 5 oglekļa atomiem) un slāpekļa bāzi.

DNS pentoze ir deoksiriboze; tomēr RNS ir riboze.

Deoksiribozes klātbūtne DNS un ribozes klātbūtnē RNS ir galvenā atšķirība starp šīm divām nukleīnskābēm veidojošajiem nukleotīdiem.

Otrā svarīgā atšķirība attiecas uz slāpekļa bāzēm: DNS un RNS nukleotīdiem ir kopīgs starp tiem tikai 3 no tām piesaistītajām 4 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 DNS un RNS nukleīnskābes.

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

Vispārējā struktūra

Nukleotīdiem ir molekulārā 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 tam piesaistās fosfātu grupa un slāpekļa bāze.

Attēls: Elementi, kas veido nukleīnskābes vispārēju nukleotīdu. Kā redzams, fosfātu grupa un slāpekļa bāze ir piesaistīta cukuram.

Ķīmiskā saite, kas satur pentozi un fosfātu grupu kopā, ir fosfodiestera saite (vai fosfodiesteru tipa saite), bet ķīmiskā saite, kas apvieno pentozi un slāpekļa bāzi, ir N-glikozīdu saite (vai N-glikozīdu saite). ).

KAS PENTOSO KARBONI IR IEKĻAUTI DAŽĀDĀS TIESOS?

Pielietojums: ķīmiķi ir domājuši par oglēm, kas veido organiskās molekulas, tādā veidā, lai vienkāršotu to izpēti un aprakstu. Tad šeit, ka 5 pentozes oglēm kļūst: ogleklis 1, ogleklis 2, ogleklis 3, ogleklis 4 un ogleklis 5. Numuru piešķiršanas kritērijs ir diezgan sarežģīts, tāpēc mēs uzskatām, ka ir lietderīgi to izlaist.

No 5 oglēm, kas veido nukleotīdu pentozi, tās, kas saistītas ar saitēm ar slāpekļa bāzi un fosfātu grupu, ir attiecīgi ogleklis 1 un ogleklis 5 .

• Pentozes ogleklis 1 → N-glikozīdu saite → slāpekļa bāze
• Pentozes oglekļa 5 → fosfodiesteru saite → fosfātu grupa

NUCLEOTIDS AR NOSAUKUMU AR FOSFĀTU GRUPU

Attēls: Pentozes struktūra, tā sastāvā esošo ogļūdeņražu numerācija un saites ar slāpekļa bāzi un fosfātu grupu.

Bez fosfātu grupas elementa nukleotīdi kļūst par nukleozīdiem .

Nukleozīds faktiski ir organiska molekula, kas rodas no savienojuma starp pentozi un slāpekļa bāzi.

Šī anotācija kalpo, lai izskaidrotu dažas nukleotīdu definīcijas, kas nosaka: "nukleotīdi ir nukleozīdi, kuriem ir viena vai vairākas fosfātu grupas, kas piesaistītas oglekļa 5".

Atšķirība starp DNS un RNS

DNS un RNS nukleotīdi atšķiras no strukturālā viedokļa.

Galvenā atšķirība ir pentozē : DNS pentoze ir deoksiriboze ; tomēr RNS ir riboze .

Dezoksiriboze un riboze ir atšķirīga tikai vienam atoms: patiesībā uz deoksiribozes oglekļa 2 trūkst skābekļa atoma (NB: ir tikai viena ūdeņraža atoms), kas gluži pretēji ir ribozes oglekļa 2 grupā (NB! skābeklis savienojas ar ūdeņradi, veidojot hidroksilgrupu OH).

Tikai šai atšķirībai ir milzīga bioloģiskā nozīme: DNS ir ģenētiskais mantojums, no kura atkarīga dzīvā organisma šūnu attīstība un atbilstoša darbība; No otras puses, RNS ir bioloģiskā makromolekula, kas galvenokārt atbild par DNS gēnu kodēšanu, dekodēšanu, regulēšanu un ekspresiju.

Cita svarīga atšķirība starp DNS un RNS nukleotīdiem attiecas uz slāpekļa bāzēm .

Lai pilnībā izprastu šo otro nevienlīdzību, ir nepieciešams veikt nelielu soli atpakaļ.

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

Slāpekļa bāzes ir organiskas dabas molekulas, kas nukleīnskābēs pārstāv atšķirīgo sastāvdaļu dažādo nukleotīdu īpašo elementu. Faktiski DNS nukleotīdos, kā arī RNS nukleotīdos vienīgais mainīgais elements ir slāpekļa bāze; cukura-fosfātu grupas skelets paliek nemainīgs.

Gan DNS, gan RNS ir 4 iespējamās slāpekļa bāzes; tāpēc katra nukleīnskābes nukleotīdu veidi kopumā ir 4.

Atgriežoties, ka, atgriežoties pie otrās nozīmīgās atšķirības starp DNS un RNS nukleotīdiem, šīm divām nukleīnskābēm ir tikai 3 slāpekļa bāzes no 4. Šajā gadījumā adenīns, guanīns un citozīns ir 3 slāpekļa bāzes. gan DNS, gan RNS; timīns un uracils, attiecīgi, ir ceturtā slāpekļa bāze DNS un ceturtā RNS bāze.

Tādējādi, izņemot pentozi, DNS nukleotīdi un RNS nukleotīdi ir vienādi 3 no 4 veidiem.

Klases, pie kurām pieder slāpekļa bāzes

Adenīns un guanīns pieder pie slāpekļa bāzes, kas pazīstams kā purīns . Purīni ir aromātiskie heterocikliskie savienojumi ar divkāršiem gredzeniem.

Savukārt timīns, citozīns un uracils pieder slāpekļa bāzu klasei, kas pazīstama kā pirimidīni . Pirimidīni ir viena riņķa aromātiskie heterocikliskie savienojumi.

CITA DNS UN RNS NUCLEOTIDS NOSAUKUMS

Nukleotīdi ar dezoksiribozes cukuru, ti, DNS nukleotīdi, iegūst alternatīvu dezoksiribonukleotīdu nosaukumu, tieši tāpēc, ka ir iepriekš minētais cukurs.

Līdzīgu iemeslu dēļ nukleotīdi ar ribozes cukuru, ti, RNS nukleotīdi, izmanto alternatīvu ribonukleotīdu nosaukumu.

Nukleīnskābes organizācija

Sastādot nukleīnskābi, nukleotīdi sakārtojas garos pavedienos, līdzīgi ķēdēm.

Katrs nukleotīds, kas veido šos garos virzienus, saistās ar nākamo nukleotīdu, izmantojot fosfodiestera saiti starp tās pentozes oglekli 3 un tūlīt pēc nākamā nukleotīda fosfātu grupu.

IESPĒJU

Nukleotīdu pavedieniem (vai nukleotīdu pavedieniem), kas veido nukleīnskābes, ir divi galiņi, kas pazīstami kā 5'-gals (lasīt "pirmais gals") un 3 ' gals (lasīt "pirmais trīs gals"). Pēc vienošanās biologi un ģenētikas speciālisti ir konstatējuši, ka 5 ' gals ir kvēldiega galva, kas veido nukleīnskābi, savukārt 3' gals ir tās astes gals .

No ķīmiskā viedokļa 5 'gals sakrīt ar pirmās ķēdes nukleotīda fosfātu grupu, bet 3' gals sakrīt ar hidroksilgrupu (OH), kas novietota uz pēdējās nukleotīda oglekļa 3.

Pamatojoties uz šo organizāciju, nukleotīdu pavedieni ir aprakstīti ģenētiskajās un bioloģiskajās molekulārajās grāmatās: P-5 '→ 3'-OH.

* NB: burts P norāda fosfātu grupas fosfora atomu.

Bioloģiskā loma

Gēnu ekspresija ir atkarīga no DNS nukleotīdu sekvences. Gēni ir vairāk vai mazāk ilgi DNS segmenti (ti, nukleotīdu segmenti), kas satur informāciju, kas ir būtiska proteīnu sintēzes veikšanai . Proteīnus veido aminoskābes, kas ir bioloģiskas makromolekulas, kurām ir būtiska loma organisma šūnu mehānismu regulēšanā.

Dotā gēna nukleotīdu secība nosaka saistītās olbaltumvielas aminoskābju secību.