nukleotidit

yleisyys

Nukleotidit ovat orgaanisia molekyylejä, jotka muodostavat DNA- ja RNA-nukleiinihapot.

Nukleiinihapot ovat biologisia makromolekyylejä, joilla on olennainen merkitys elävän organismin eloonjäämiselle, ja nukleotidit ovat niitä muodostavia rakennuspalikoita.

Kaikilla nukleotideilla on yleinen rakenne, joka sisältää kolme molekyylielementtiä: fosfaatti- ryhmä, pentoosi (ts. Sokeri, jossa on 5 hiiliatomia) ja typpipohjainen emäs.

DNA: ssa pentoosi on deoksiribroosi; RNA: ssa se on kuitenkin riboosi.

Deoksiribroosin läsnäolo DNA: ssa ja riboosissa RNA: ssa edustaa pääasiallista eroa näiden kahden nukleiinihapon muodostavien nukleotidien välillä.

Toinen tärkeä ero koskee typpipohjaisia ​​emäksiä: DNA: n ja RNA: n nukleotidit ovat niiden kesken yhteisiä vain 3: aan niihin liittyvistä neljästä typpipohjasta.

Mitä nukleotidit ovat?

Nukleotidit ovat orgaanisia molekyylejä, jotka muodostavat DNA- ja RNA- nukleiinihappojen monomeerit.

Toisen määritelmän mukaan nukleotidit ovat molekyyliyksiköitä, jotka muodostavat DNA- ja RNA-nukleiinihapot.

Kemialliset ja biologiset monomeerit määrittelevät molekyyliyksiköt, jotka on järjestetty pitkiksi lineaarisiksi ketjuiksi, suuria molekyylejä ( makromolekyylejä ), jotka tunnetaan paremmin polymeereinä .

Yleinen rakenne

Nukleotidien molekyylirakenne sisältää kolme elementtiä:

• 1. Fosfaattiryhmä, joka on fosforihapon johdannainen;
• Sokeri, jossa on 5 hiiliatomia, eli pentoosi ;
• 1. Typpipohjainen emäs, joka on aromaattinen heterosyklinen molekyyli.

Pentoosi on nukleotidien keskeinen elementti, sillä fosfaatti- ryhmä ja typpipohja sitoutuvat siihen.

Kuvio: Elementit, jotka muodostavat nukleiinihapon yleisen nukleotidin. Kuten voidaan nähdä, fosfaatti- ja typpipohja on sitoutunut sokeriin.

Kemiallinen sidos, joka pitää pentoosia ja fosfaattiryhmää yhdessä, on fosfodiesterisidos (tai fosfodiesterityyppinen sidos), kun taas pentoosia ja typpeä sisältävä emäs yhdistävä kemiallinen sidos on N-glykosidisidos (tai N-glykosidinen sidos) ).

MITÄ PENTOSO-KARBONIA ON ERITTÄIN ERITTÄIN TIESTIIN?

Kohde: kemistit ovat ajatelleet orgaanisten molekyylien muodostavien hiileten numerointia siten, että niiden tutkimusta ja kuvausta yksinkertaistetaan. Tällöin, että 5 pentoosin hiiltä tulee: hiili 1, hiili 2, hiili 3, hiili 4 ja hiili 5. Numeroiden myöntämisperuste on varsin monimutkainen, joten pidämme sopivana jättää se pois.

Niistä 5 hiilestä, jotka muodostavat nukleotidien pentoosin, ne, jotka ovat sidoksissa typpipohjaisen emäksen ja fosfaattiryhmän kanssa, ovat vastaavasti hiili 1 ja hiili 5 .

• Pentoosihiili 1 → N-glykosidisidos → typpipohjainen emäs
• Pentoosi-hiili 5 → fosfodiesterisidos → fosfaatti- ryhmä

NUCLEOTIDS ON NUKLEOSIDI FOSFATE-RYHMÄSSÄ

Kuvio: Pentoosin rakenne, sen alkuaineiden numerointi ja sidokset typpeä sisältävän emäksen ja fosfaattiryhmän kanssa.

Ilman fosfaattiryhmäelementtiä nukleotidit tulevat nukleosideiksi .

Nukleosidi on itse asiassa orgaaninen molekyyli, joka on peräisin pentoosin ja typpipohjaisen emäksen välisestä liitoksesta.

Tämä merkintä selittää joitakin nukleotidien määritelmiä, jotka ilmaisevat: "nukleotidit ovat nukleosideja, joissa on yksi tai useampia fosfaatti- ryhmiä, jotka ovat sitoutuneet hiilen 5".

DNA: n ja RNA: n välinen ero

DNA: n ja RNA: n nukleotidit eroavat toisistaan ​​rakenteellisesta näkökulmasta.

Tärkein ero on pentoosissa : DNA: ssa pentoosi on deoksiriboosi ; RNA: ssa se on kuitenkin riboosi .

Deoksiribroosi ja riboosi ovat erilaiset vain yhden atomin suhteen: itse asiassa deoksiribroosin hiilellä 2 puuttuu happiatomi (Huom: on vain yksi vety), joka päinvastoin on läsnä riboosin hiilessä 2 (Huom. happi liittyy vetyyn muodostaen hydroksyyliryhmän OH).

Pelkästään tällä erolla on valtava biologinen merkitys: DNA on geneettinen perintö, josta riippuu elävän organismin solujen kehittyminen ja riittävä toiminta. Toisaalta RNA on biologinen makromolekyyli, joka vastaa pääasiassa DNA-geenien koodauksesta, dekoodauksesta, säätelystä ja ilmentämisestä.

Toinen tärkeä ero DNA- ja RNA-nukleotidien välillä koskee typpipohjaisia ​​emäksiä .

Jotta tämä toinen epätasa-arvo voidaan ymmärtää täysin, on tarpeen ottaa pieni askel taaksepäin.

Kuvio: 5-hiilipitoiset sokerit, jotka muodostavat RNA: n (riboosin) ja DNA: n (deoksiriboosi) nukleotidit.

Typpipohjaiset emäkset ovat orgaanisia molekyylejä, jotka nukleiinihapoissa edustavat erilaisten ainesosien nukleotidien erottavaa elementtiä. Itse asiassa sekä DNA: n nukleotideissa että RNA-nukleotideissa ainoa muuttuva elementti on typpipohjainen emäs; sokerifosfaattiryhmän luuranko pysyy muuttumattomana.

Sekä DNA: ssa että RNA: ssa on 4 mahdollista typpipohjaista emästä; siksi nukleotidityypit kullekin nukleiinihapolle ovat yhteensä 4.

Kun sanottiin, että palaten toiseen tärkeään eroon, joka on DNA: n ja RNA-nukleotidien välillä, näillä kahdella nukleiinihapolla on yhteisiä vain 3 typpipohjaa 4: stä. Tässä tapauksessa adeniini, guaniini ja sytosiini ovat 3 typpipohjaista emästä. sekä DNA: ssa että RNA: ssa; tymiini ja urasiili ovat toisaalta DNA: n neljäs typpipohja ja RNA: n neljäs emäs.

Näin ollen pentoosin lisäksi DNA-nukleotidit ja RNA-nukleotidit ovat yhtä suuret kolmesta neljästä tyypistä.

Luokat, joihin typpeä sisältävät emäkset kuuluvat

Adeniini ja guaniini kuuluvat typpeä sisältävien emästen luokkaan, joka tunnetaan puriinina . Puriinit ovat kaksirenkaisia ​​aromaattisia heterosyklisiä yhdisteitä.

Tymiini, sytosiini ja urasiili kuuluvat toisaalta typpipohjaisten emästen luokkaan, joka tunnetaan nimellä pyrimidiinit . Pyrimidiinit ovat yhden renkaan aromaattisia heterosyklisiä yhdisteitä.

MUU DNA: N JA RNA: N NUKLEOTIJIEN NIMI

Nukleotidit, joissa on deoksiribososokeri, eli DNA: n nukleotidit, ottavat deoksiribonukleotidien vaihtoehtoisen nimen nimenomaan edellä mainitun sokerin läsnäolon vuoksi.

Samanlaisista syistä nukleotidit, joissa on riboosisokeri, eli RNA-nukleotidit, ottavat ribonukleotidien vaihtoehtoisen nimen.

Nukleiinihappo-organisaatio

Nukleiinihappoa muodostettaessa nukleotidit järjestävät itsensä pitkiksi filamenteiksi, jotka ovat samanlaisia ​​kuin ketjut.

Kukin nukleotidi, joka muodostaa nämä pitkät säikeet, sitoutuu seuraavaan nukleotidiin fosfodiesterisidoksen avulla sen pentoosin hiilen 3 ja välittömästi seuraavan nukleotidin fosfaattiryhmän välityksellä.

ENDS

Nukleotidifilamenteilla (tai nukleotidifilamenteilla), jotka muodostavat nukleiinihappoja, on kaksi päätä, jotka tunnetaan nimellä 5'-pää (luetaan "kärki viisi ensin") ja pää 3 ' (katso "kärki kolme ensin"). Yleisesti ottaen biologit ja geneettiset asiantuntijat ovat todenneet, että 5'-pää edustaa nukleiinihappoa muodostavan filamentin päätä, kun taas 3'-pää edustaa häntä .

Kemiallisesta näkökulmasta 5'-pää on sama kuin ketjun ensimmäisen nukleotidin fosfaatti- ryhmä, kun taas 3'-pää on sama kuin viimeisen nukleotidin hiilellä 3 oleva hydroksyyliryhmä (OH).

Tämän organisaation perusteella nukleotidifilamentteja kuvataan geneettisissä ja biologisissa molekyylikirjoissa: P-5 '→ 3'-OH.

* Huom: kirjain P osoittaa fosfaattiryhmän fosforiatomin.

Biologinen rooli

Geenien ilmentyminen riippuu DNA-nukleotidisekvenssistä. Geenit ovat enemmän tai vähemmän pitkiä DNA-segmenttejä (eli nukleotidisegmenttejä), jotka sisältävät proteiinisynteesille välttämättömän informaation. Aminohapoista koostuvat proteiinit ovat biologisia makromolekyylejä, joilla on keskeinen rooli organismin solumekanismien säätelyssä.

Tietyn geenin nukleotidisekvenssi määrittää vastaavan proteiinin aminohapposekvenssin.