Nukleotiidid

Üldisus

Nukleotiidid on orgaanilised molekulid, mis moodustavad DNA ja RNA nukleiinhapped.

Nukleiinhapped on elusorganismi ellujäämiseks fundamentaalse tähtsusega bioloogilised makromolekulid ja nende ehitusplokid on nukleotiidid.

Kõigil nukleotiididel on üldine struktuur, mis sisaldab kolme molekulaarset elementi: fosfaatrühma, pentoosi (st 5-süsiniksuhkrut) ja lämmastikku sisaldavat alust.
DNA -s on pentoos desoksüriboos; RNA -s seevastu on see riboos.
Deoksüriboosi olemasolu DNA -s ja riboosi olemasolu RNA -s kujutab endast peamist erinevust nende kahe nukleiinhappe moodustavate nukleotiidide vahel.
Teine oluline erinevus puudutab lämmastikaluseid: DNA ja RNA nukleotiididel on ühist ainult 3 neljast nendega seotud lämmastikalusest.

Mis on nukleotiidid?

Nukleotiidid on orgaanilised molekulid, mis moodustavad DNA ja RNA nukleiinhapete monomeerid.
Teise määratluse kohaselt on nukleotiidid molekulaarsed ühikud, mis moodustavad nukleiinhapete DNA ja RNA.

Keemilised ja bioloogilised monomeerid määratlevad molekuliühikuid, mis on paigutatud pikkadeks lineaarseteks ahelateks ja moodustavad suuri molekule (makromolekule), mida tuntakse paremini polümeeridena.

Üldine struktuur

Nukleotiididel on molekulaarstruktuur, mis sisaldab kolme elementi:

• Fosfaatrühm, mis on fosforhappe derivaat;
• 5 süsinikuaatomiga suhkur, st pentoos;
• Lämmastikku sisaldav alus, mis on aromaatne heterotsükliline molekul.

Pentoos kujutab endast nukleotiidide keskset elementi, kuna fosfaatrühm ja lämmastikalus seostuvad sellega.

Joonis: elemendid, mis moodustavad nukleiinhappe geneerilise nukleotiidi. Nagu näha, seonduvad fosfaatrühm ja lämmastikalus suhkruga.

Keemiline side, mis hoiab pentoosi ja fosfaatrühma koos, on fosfodiesterside (või fosfodiesterside), samas kui keemiline side, mis seob pentoosi ja lämmastikalust, on N-glükosiidside (või N-glükosiidside).

MILLISED PENTOSO SÖED ON ERINEVATELE LINGIDELE KAASATUD?

Eeldus: keemikud on mõelnud orgaaniliste molekulide moodustavate süsinike nummerdamisele viisil, mis lihtsustab nende uurimist ja kirjeldamist. Siinkohal muutuvad pentoosi 5 süsinikku: süsinik 1, süsinik 2, süsinik 3, süsinik 4 ja süsinik 5. Numbrite määramise kriteerium on üsna keeruline, seetõttu peame asjakohaseks selle välja jätta.
Viiest süsinikust, mis moodustavad nukleotiidide pentoosi, on lämmastikaluse ja fosfaatrühmaga seotud sidemeteks süsinik 1 ja süsinik 5.

• Pentoos süsinik 1 → N-glükosiidside → lämmastikalus
• Pentoos süsinik 5 → fosfodiesterside → fosfaatrühm

NUKLEOTIIDID ON FOSFAADIRÜHMAGA NUKLEOSIIDID

Joonis: pentoosi struktuur, selle koostisosade süsinike nummerdamine ja sidemed lämmastikaluse ja fosfaatrühmaga.

Ilma fosfaatrühma elemendita muutuvad nukleotiidid nukleosiidideks.
Nukleosiid on tegelikult orgaaniline molekul, mis tuleneb pentoosi ja lämmastikku sisaldava aluse ühendamisest.
See annotatsioon selgitab mõningaid nukleotiidide määratlusi, milles öeldakse: "nukleotiidid on nukleosiidid, millel on süsinikuga 5 seotud üks või mitu fosfaatrühma".

Erinevus DNA ja RNA vahel

DNA ja RNA nukleotiidid erinevad üksteisest struktuurselt.
Peamine erinevus seisneb pentoosis: DNA -s on pentoos desoksüriboos; RNA -s seevastu on see riboos.
Deoksüriboos ja riboos on erinevad ainult ühe aatomi puhul: tegelikult puudub desoksüriboosi süsinikul 2 hapnikuaatom (NB: c "on ainult vesinik), mis vastupidi esineb riboosi 2. süsinikul (NB: siin ühendab hapnik vesinikuga, moodustades hüdroksüülrühma (OH).
Ainuüksi sellel erinevusel on tohutu bioloogiline tähtsus: DNA on geneetiline pärimus, millest sõltub elusorganismi rakkude areng ja piisav toimimine; RNA on seevastu bioloogiline makromolekul, mis vastutab peamiselt DNA geenide kodeerimise, dekodeerimise, reguleerimise ja ekspresseerimise eest.
Teine oluline erinevus DNA ja RNA nukleotiidide vahel puudutab lämmastikaluseid.
Selle teise ebavõrdsuse täielikuks mõistmiseks on vaja astuda väike samm tagasi.

Joonis: 5-süsiniku suhkrud, mis moodustavad RNA (riboos) ja DNA (desoksüriboos) nukleotiidid.

Lämmastikalused on orgaanilise iseloomuga molekulid, mis nukleiinhapetes kujutavad endast erinevat tüüpi nukleotiidide eristavat elementi. Tegelikult on nii DNA nukleotiidides kui ka RNA nukleotiidides ainus muutuv element lämmastik. suhkru-fosfaatrühma skelett jääb muutumatuks.
Nii DNA -s kui ka RNA -s on võimalikud lämmastikalused 4; seega on iga nukleiinhappe nukleotiidide tüübid kõik 4.
Olles seda öelnud, pöördudes tagasi teise olulise erinevuse juurde DNA ja RNA nukleotiidide vahel, on neil kahel nukleiinhappel ühine ainult kolm lämmastikalust neljast. Sel juhul on adeniin, guaniin ja tsütosiin kolm lämmastikualust. nii DNA kui ka RNA; tümiin ja uratsiil on seevastu vastavalt DNA neljas lämmastikalus ja RNA neljas alus.
Seetõttu on DNA nukleotiidid ja RNA nukleotiidid, välja arvatud pentoos, 3 tüüpi neljast tüübist samad.

Lämmastikku sisaldavate aluste liikmeklassid
Adeniin ja guaniin kuuluvad lämmastikaluste klassi, mida tuntakse puriinidena. Puriinid on kahetsüklilised aromaatsed heterotsüklilised ühendid.
Tümiin, tsütosiin ja uratsiil aga kuuluvad lämmastikaluste klassi, mida tuntakse pürimidiinidena.Pürimidiinid on üheahelalised aromaatsed heterotsüklilised ühendid.

DNA JA RNA NUKLEOTIIDIDE TEINE NIMI

Deoksüriboosisuhkruga nukleotiidid ehk DNA nukleotiidid kannavad alternatiivset nime desoksüribonukleotiidid, just eespool nimetatud suhkru olemasolu tõttu.
Sarnastel põhjustel võtavad suhkru riboosiga nukleotiidid, see tähendab RNA nukleotiidid, ribonukleotiidide alternatiivse nime.

DNA nukleotiidid RNA nukleotiidid

• Deoksüribonukleotiidadeniin
• Guaniini desoksüribonukleotiid
• Desoksüribonukleotiid tsütosiin
• Desoksüribonukleotiid tümiin

• Ribonukleotiidadeniin
• Guaniini ribonukleotiid
• Tsütosiini ribonukleotiid
• Uratsiili ribonukleotiid

Organisatsioon nukleiinhapetes

Nukleiinhappe koostamisel korraldavad nukleotiidid ahelatega sarnaselt pikad ahelad.
Iga neid pikki ahelaid moodustav nukleotiid seondub järgmise nukleotiidiga fosfodiestersideme abil oma pentoosi süsiniku 3 ja vahetult järgneva nukleotiidi fosfaatrühma vahel.

EXTREMITIES

Nukleotiidide ahelatel (või nukleotiidi ahelatel), mis moodustavad nukleiinhappeid, on kaks otsa, mida tuntakse 5 -otsa (loe "viie otsaga") ja 3 -otsaga (loe "kolme otsaga"). Kokkuleppe kohaselt on bioloogid ja geneetikud kindlaks teinud, et "lõpp 5" tähistab nukleiinhapet moodustava ahela pead ja "ots 3" tähistab selle saba.
Keemilisest seisukohast langeb "5 ots" kokku ahela esimese nukleotiidi fosfaatrühmaga, samas kui "3 ots" langeb kokku hüdroksüülrühmaga (OH), mis on paigutatud viimase nukleotiidi süsinikule 3.
Selle organisatsiooni alusel kirjeldatakse geneetikat ja molekulaarbioloogiat käsitlevates raamatutes nukleotiidi ahelaid järgmiselt: P -5 "→ 3" -OH.
* Märkus: täht P tähistab fosfaatrühma fosforiaatomit.

Bioloogiline roll

Geenide ekspressioon sõltub DNA nukleotiidjärjestusest. Geenid on enam -vähem pikad DNA segmendid (st nukleotiidide segmendid), mis sisaldavad valkude sünteesiks vajalikku teavet. Aminohapetest koosnevad valgud on bioloogilised makromolekulid. mängivad olulist rolli organismi rakuliste mehhanismide reguleerimisel.
Antud geeni nukleotiidjärjestus määrab seotud valgu aminohappejärjestuse.