nukleotiidid

üldsõnalisus

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

Nukleiinhapped on bioloogilised makromolekulid, mis on elusorganismi ellujäämise seisukohalt olulise tähtsusega, ja need moodustavad nukleotiidid.

Kõigil nukleotiididel on üldine struktuur, mis sisaldab kolme molekulaarset elementi: fosfaatrühma, pentoosi (st 5 süsinikuaatomiga suhkrut) ja lämmastikku.

DNA-s on pentoos deoksüriboos; RNA-s on see siiski riboos.

Deoksüriboosi olemasolu DNA-s ja riboosi RNA-s kujutab endast peamist erinevust nende kahe nukleiinhappe moodustavate nukleotiidide vahel.

Teine oluline erinevus puudutab lämmastiku aluseid: DNA ja RNA nukleotiididel on ühine nende vahel vaid 3 neljast lämmastiku alusest.

Mis on nukleotiidid?

Nukleotiidid on orgaanilised molekulid, mis moodustavad DNA ja RNA nukleiinhapete monomeerid.

Vastavalt teisele definitsioonile on nukleotiidideks molekulaarühikud, mis moodustavad DNA ja RNA nukleiinhapped.

Keemilised ja bioloogilised monomeerid määratlevad molekulaarühikud, mis on pika lineaarsete ahelatena paigutatud suured molekulid ( makromolekulid ), mis on paremini tuntud kui polümeerid .

Üldine struktuur

Nukleotiidide molekulstruktuur sisaldab kolme elementi:

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

Pentoos on nukleotiidide keskseks elemendiks, kuna fosfaatrühm ja lämmastiku alus seonduvad sellega.

Joonis: elemendid, mis moodustavad nukleiinhappe üldise nukleotiidi. Nagu näha, on fosfaatrühm ja lämmastiku alus seotud suhkruga.

Keemiline side, mis hoiab pentoosi ja fosfaatrühma koos, on fosfodiestri side (või fosfodiestri-tüüpi side), samas kui pentoosi ja lämmastikku sisaldav keemiline side on N-glükosiidne side (või N-glükosiidne side) ).

MIS PENTOSO KARBONID ON ERINEVAD TIESID?

Ettekujutus: keemikud on mõelnud orgaaniliste molekulide moodustavate söe nummerdamisele nii, et nende uuringud ja kirjeldused oleksid lihtsamad. Siis, et 5 pentose sütt: süsinik 1, süsinik 2, süsinik 3, süsinik 4 ja süsinik 5. Numbrite määramise kriteerium on üsna keeruline, mistõttu me peame seda sobivaks jätta.

Nendest 5 söest, mis moodustavad nukleotiidide pentoosi, on need, kes on seotud lämmastiku baasiga ja fosfaatrühmaga, vastavalt süsinik 1 ja süsinik 5 .

• Pentose süsinik 1 → N-glükosiidne side → lämmastiku alus
• Pentose süsiniku 5 → fosfodiestri side → fosfaatrühm

NUCLEOTIDS on fosfaatrühmaga nukleosiid

Joonis: Pentose struktuur, selle koostisosade süsiniku nummerdamine ja sidemed lämmastiku aluse ja fosfaatrühmaga.

Ilma fosfaadirühma elemendita muutuvad nukleotiidid nukleosiidideks .

Tegelikult on nukleosiidiks orgaaniline molekul, mis tuleneb pentoosi ja lämmastiku aluse ühendusest.

Selle annotatsiooni eesmärk on selgitada mõningaid nukleotiidide määratlusi, mis näitavad: "nukleotiidid on nukleosiidid, millel on üks või mitu süsinik-5 seotud fosfaatrühma".

Erinevus DNA ja RNA vahel

DNA ja RNA nukleotiidid erinevad üksteisest struktuurilisest seisukohast.

Peamine erinevus seisneb pentoosis : DNA-s on pentoos deoksüriboos ; RNA-s on see siiski riboos .

Deoksüriboos ja riboos on ainult ühe aatomi puhul erinevad: tegelikult on deoksüriboosi süsinikul 2 hapnikuaatom (NB: on ainult üks vesinik), mis vastupidi on riboosi süsinikul 2 (NB! hapnik ühendab vesiniku, moodustades hüdroksüülrühma OH).

Ainuüksi sellel erinevusel on tohutu bioloogiline tähtsus: DNA on geneetiline pärand, millest sõltub elusorganismi rakkude areng ja piisav toimimine; Teisest küljest on RNA bioloogiline makromolekul, mis vastutab peamiselt DNA geenide kodeerimise, dekodeerimise, reguleerimise ja ekspressiooni eest.

Teine oluline erinevus DNA ja RNA nukleotiidide vahel puudutab lämmastiku aluseid .

Selle teise ebavõrdsuse täielikuks mõistmiseks on vaja teha väike samm tagasi.

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

Lämmastiku alused on orgaanilise iseloomuga molekulid, mis nukleiinhapetes esindavad eri tüüpi nukleotiidide eristavat elementi. Tegelikult on nii DNA nukleotiidides kui ka RNA nukleotiidides ainus muutuv element lämmastiku alus; suhkru-fosfaadi rühma karkass jääb muutumatuks.

Nii DNA-s kui ka RNA-s on 4 võimalikku lämmastiku alust; seetõttu on nukleotiidide tüübid igas nukleiinhappes kokku 4.

Olles öelnud, et naasmine teise olulise erinevuse vahel, mis eksisteerib DNA ja RNA nukleotiidide vahel, on neil kahel nukleiinhappel ühised ainult 3 lämmastiku baasist 4-st. Sel juhul on adeniin, guaniin ja tsütosiin kolm lämmastikku. nii DNA-s kui ka RNA-s; tümiin ja uratsiil on aga vastavalt DNA neljas lämmastiku alus ja RNA neljas alus.

Seega, lisaks pentoosile, on DNA nukleotiidid ja RNA nukleotiidid kolmest neljast tüübist võrdsed.

Klassid, millesse lämmastiku alused kuuluvad

Adeniin ja guaniin kuuluvad lämmastiku aluste klassi, mida tuntakse puriinidena . Puriinid on kahekordsed tsüklilised aromaatsed heterotsüklilised ühendid.

Tümiin, tsütosiin ja uratsiil seevastu kuuluvad lämmastiku aluste klassi, mida tuntakse pürimidiinidena . Pürimidiinid on ühe tsükli aromaatsed heterotsüklilised ühendid.

DNA JA RNA NUCLEOTIDSIDE MUUD NIMI

Deoksüriboosi suhkru nukleotiidid, st DNA nukleotiidid, võtavad deoksiribonukleotiidide alternatiivse nimetuse just nimetatud suhkru olemasolu tõttu.

Sarnastel põhjustel võtavad riboosi suhkru nukleotiidid, st RNA nukleotiidid, ribonukleotiidide alternatiivse nime.

Nukleiinhappe organisatsioon

Nukleiinhappe koostamisel organiseeruvad nukleotiidid ahelatele sarnanevateks pikkadeks kiududeks .

Iga nende pikkade ahelate moodustav nukleotiid seondub järgmise nukleotiidiga fosfodiestri sideme abil pentoosi süsiniku 3 ja vahetult järgneva nukleotiidi fosfaatrühma vahel.

LÕPETA

Nukleotiidfilamentidel (või nukleotiidfilamentidel), mis moodustavad nukleiinhappeid, on kaks otsa, mida nimetatakse 5'-otsaks (loetakse "tip viis viis") ja otsa 3 ' (loe "tip kolm esimest"). Tavaliselt on bioloogid ja geneetikud kindlaks teinud, et 5'- ots kujutab nukleiinhapet moodustava hõõgniidi pead, samas kui 3'-ots kujutab endast saba .

Keemilisest vaatenurgast langeb 5'-ots kokku ahela esimese nukleotiidi fosfaatrühmaga, samas kui 3'-ots langeb kokku viimase nukleotiidi süsinikuga 3 asetatud hüdroksüülrühmaga (OH).

Selle organisatsiooni põhjal kirjeldatakse nukleotiidfilamente geneetilistes ja bioloogilistes molekulaarraamatutes: P-5 '→ 3'-OH.

* NB! Tähis P näitab fosfaatrühma fosforiaatomit.

Bioloogiline roll

Geenide ekspressioon sõltub DNA nukleotiidjärjestusest. Geenid on enam-vähem pikad DNA segmendid (st nukleotiidisegmendid), mis sisaldavad valgu sünteesi jaoks olulist informatsiooni. Aminohapetest koosnevad valgud on bioloogilised makromolekulid, millel on oluline roll organismi rakumehhanismide reguleerimisel.

Antud geeni nukleotiidjärjestus määrab seotud valgu aminohappejärjestuse.