Splošnost
Nukleotidi so organske molekule, ki sestavljajo nukleinske kisline DNA in RNA.
Nukleinske kisline so biološke makromolekule, ki so temeljnega pomena za preživetje živega organizma, nukleotidi pa so njihovi gradniki.
Vsi nukleotidi imajo splošno strukturo, ki vključuje tri molekularne elemente: fosfatno skupino, pentozo (tj. 5-ogljikov sladkor) in dušikovo bazo.
V DNA je pentoza deoksiriboza; v RNA pa je riboza.
Prisotnost deoksiriboze v DNA in riboze v RNA predstavlja glavno razliko med nukleotidi, ki sestavljata ti dve nukleinski kislini.
Druga pomembna razlika se nanaša na dušikove baze: nukleotidi DNA in RNA imajo skupne le 3 od 4 povezanih dušikovih baz.
Kaj so nukleotidi?
Nukleotidi so organske molekule, ki sestavljajo monomere DNA in RNA nukleinskih kislin.
Po drugi definiciji so nukleotidi molekularne enote, ki sestavljajo DNA in RNA nukleinskih kislin.
Kemični in biološki monomeri opredeljujejo molekularne enote, ki so razporejene v dolge linearne verige in tvorijo velike molekule (makromolekule), bolj znane kot polimeri.
Splošna struktura
Nukleotidi imajo molekularno strukturo, ki vključuje tri elemente:
- Fosfatna skupina, ki je derivat fosforne kisline;
- Sladkor s 5 atomi ogljika, to je pentoza;
- Dušikova baza, ki je aromatska heterociklična molekula.
Pentoza predstavlja osrednji element nukleotidov, saj se nanjo vežeta fosfatna skupina in dušikova baza.
Slika: Elementi, ki sestavljajo generični nukleotid nukleinske kisline. Kot je razvidno, se fosfatna skupina in dušikova baza vežeta na sladkor.
Kemična vez, ki drži pentozo in fosfatno skupino skupaj, je fosfodiesterska vez (ali fosfodiesterska vez), medtem ko je kemična vez, ki veže pentozo in dušikovo bazo, N-glikozidna vez (ali N-glikozidna vez.).
KATERI ŽOGELI PENTOSOVA SO VKLJUČENI V RAZLIČNE POVEZAVE?
Prostor: kemiki so pomislili, da bi ogljike, ki sestavljajo organske molekule, oštevilčili tako, da bi poenostavili njihovo preučevanje in opis. Tu torej 5 ogljikov pentoze postane: ogljik 1, ogljik 2, ogljik 3, ogljik 4 in ogljik 5. Merilo za dodelitev števil je precej zapleteno, zato se nam zdi primerno, da ga izpustimo.
Od 5 ogljikov, ki tvorijo pentozo nukleotidov, so tisti, ki so povezani z dušikovo bazo in fosfatno skupino, ogljik 1 oziroma ogljik 5.
- Pentozni ogljik 1 → N-glikozidna vez → dušikova baza
- Pentozni ogljik 5 → fosfodiesterska vez → fosfatna skupina
NUKLEOTIDI SO NUKLEOZIDI S FOSFATNO SKUPINO
Slika: Struktura pentoze, oštevilčevanje sestavljenih ogljikov in vezi z dušikovo bazo in fosfatno skupino.
Brez elementa fosfatne skupine nukleotidi postanejo nukleozidi.
Nukleozid je pravzaprav organska molekula, ki izhaja iz zveze med pentozo in dušikovo bazo.
Ta opomba pojasnjuje nekatere definicije nukleotidov, ki navajajo: "nukleotidi so nukleozidi, ki imajo eno ali več fosfatnih skupin, vezanih na ogljik 5".
Razlika med DNK in RNA
Nukleotidi DNA in RNA se med seboj razlikujejo po strukturnem vidiku.
Glavna razlika je v pentozi: v DNK je pentoza deoksiriboza; v RNA pa je riboza.
Deoksiriboza in riboza sta različni le pri enem atomu: pravzaprav na ogljiku 2 deoksiriboze manjka atom kisika (NB: c "je le vodik), ki je, nasprotno, prisoten na ogljiku 2 riboze (NB: tu se kisik pridruži vodiku in tvori hidroksilno skupino (OH).
Že samo ta razlika ima velik biološki pomen: DNK je genetska dediščina, od katere sta odvisna razvoj in ustrezno delovanje celic živega organizma; RNA pa je biološka makromolekula, odgovorna predvsem za kodiranje, dekodiranje, uravnavanje in izražanje genov DNA.
Druga pomembna razlika med nukleotidi DNA in RNA se nanaša na dušikove baze.
Za popolno razumevanje te druge neenakosti je treba narediti majhen korak nazaj.
Slika: 5-ogljikovi sladkorji, ki sestavljajo nukleotide RNA (riboza) in DNA (deoksiriboza).
Dušikove baze so molekule organske narave, ki v nukleinskih kislinah predstavljajo razlikovalni element različnih vrst nukleotidov, ki jih sestavljajo. okostje skupine sladkorno-fosfatnih ostaja nespremenjeno.
Tako v DNA kot v RNA so možne dušikove baze 4; zato so vrste nukleotidov za vsako nukleinsko kislino v vseh 4.
Če se vrnemo k drugi pomembni razliki med nukleotidoma DNA in RNA, imata ti dve nukleinski kislini skupno le 3 od 4 dušikovih baz. V tem primeru so adenin, gvanin in citozin tri dušikove baze. tako DNA kot RNA; timin in uracil pa sta četrta dušikova baza DNA in četrta baza RNA.
Zato so nukleotidi DNA in nukleotidi RNA, razen pentoze, enaki za 3 od 4 tipov.
Članski razredi dušikovih baz
Adenin in gvanin spadata v razred dušikovih baz, znanih kot purini. Purini so aromatske heterociklične spojine z dvojnim obročem.
Timin, citozin in uracil pa spadajo v razred dušikovih baz, znanih kot pirimidini.Pirimidini so aromatske heterociklične spojine z enim obročem.
DRUGO IME DNK IN RNK NUKLEOTIDOV
Nukleotidi z deoksiriboznim sladkorjem, torej nukleotidi DNA, imajo ravno zaradi prisotnosti omenjenega sladkorja alternativno ime deoksiribonukleotidov.
Iz podobnih razlogov imajo nukleotidi s sladkorno ribozo, to je nukleotidi RNA, alternativno ime ribonukleotidov.
- Deoksiribonukleotid adenin
- Guanin deoksiribonukleotid
- Deoksiribonukleotid citozin
- Deoksiribonukleotid timin
- Ribonukleotid adenin
- Gvanin ribonukleotid
- Citozin ribonukleotid
- Uracil ribonukleotid
Organizacija v nukleinskih kislinah
Pri sestavljanju nukleinske kisline se nukleotidi organizirajo v dolge niti, podobne verigam.
Vsak nukleotid, ki tvori te dolge niti, se s pomočjo fosfodiesterske vezi med ogljikom 3 njegove pentoze in fosfatno skupino nukleotida, ki sledi, veže na naslednji nukleotid.
IZKLJUČITVE
Nukleotidne verige (ali nukleotidne niti), ki sestavljajo nukleinske kisline, imajo dva konca, znana kot 5 "konec (beri" pet koncev prime ") in 3" konec (beri "tri konca prime"). Biologi in genetiki so po dogovoru ugotovili, da "konec 5" predstavlja glavo verige, ki tvori nukleinsko kislino, "konec 3" pa njen rep.
S kemičnega vidika "5 konec" sovpada s fosfatno skupino prvega nukleotida verige, "3 konec" pa sovpada s hidroksilno skupino (OH), nameščeno na ogljik 3 zadnjega nukleotida.
Na podlagi te organizacije so v knjigah o genetiki in molekularni biologiji nukleotidne verige opisane na naslednji način: P -5 "→ 3" -OH.
* Opomba: črka P označuje atom fosforja fosfatne skupine.
Biološka vloga
Izražanje genov je odvisno od zaporedja nukleotidov DNA. Geni so bolj ali manj dolgi segmenti DNA (tj. Segmenti nukleotidov), ki vsebujejo informacije, bistvene za sintezo beljakovin. Sestavljene iz aminokislin, so biološke makromolekule, ki igrajo temeljno vlogo pri uravnavanju celičnih mehanizmov organizma.
Nukleotidno zaporedje danega gena določa aminokislinsko zaporedje sorodnega proteina.
