Všeobecnosť
Nukleotidy sú organické molekuly, ktoré tvoria nukleové kyseliny DNA a RNA.
Nukleové kyseliny sú biologické makromolekuly, ktoré majú zásadný význam pre prežitie živého organizmu, a nukleotidy sú ich stavebnými kameňmi.
Všetky nukleotidy majú všeobecnú štruktúru, ktorá obsahuje tri molekulárne prvky: fosfátovú skupinu, pentózu (t.j. 5-uhlíkový cukor) a dusíkatú zásadu.
V DNA je pentóza deoxyribóza; v RNA je to naopak ribóza.
Prítomnosť deoxyribózy v DNA a ribózy v RNA predstavuje hlavný rozdiel medzi nukleotidmi tvoriacimi tieto dve nukleové kyseliny.
Druhý dôležitý rozdiel sa týka dusíkatých báz: nukleotidy DNA a RNA majú spoločné iba 3 zo 4 dusíkatých báz, ktoré sú s nimi spojené.
Čo sú nukleotidy?
Nukleotidy sú organické molekuly tvoriace monoméry nukleových kyselín DNA a RNA.
Podľa ďalšej definície sú nukleotidy molekulárnymi jednotkami, ktoré tvoria nukleové kyseliny DNA a RNA.
Chemické a biologické monoméry definujú molekulárne jednotky, ktoré sú usporiadané do dlhých lineárnych reťazcov a tvoria veľké molekuly (makromolekuly), známejšie ako polyméry.
Všeobecná štruktúra
Nukleotidy majú molekulárnu štruktúru, ktorá obsahuje tri prvky:
- Fosfátová skupina, ktorá je derivátom kyseliny fosforečnej;
- Cukor s 5 atómami uhlíka, to znamená pentóza;
- Dusíkatá báza, ktorá je aromatickou heterocyklickou molekulou.
Pentóza predstavuje centrálny prvok nukleotidov, pretože sa na ňu viažu fosfátová skupina a dusíkatá báza.
Obrázok: Prvky, ktoré tvoria generický nukleotid nukleovej kyseliny. Ako je vidieť, fosfátová skupina a dusičná báza sa viažu na cukor.
Chemická väzba, ktorá drží pentózu a fosfátovú skupinu pohromade, je fosfodiesterová väzba (alebo fosfodiesterová väzba), zatiaľ čo chemická väzba, ktorá viaže pentózu a dusíkatú zásadu, je N-glykozidová väzba (alebo N-glykozidová väzba.).
KTORÉ UHLIE PENTOSA SÚ ZAPOJENÉ DO RÔZNYCH ODKAZOV?
Predpoklad: chemici mysleli na číslovanie uhlíkov, ktoré tvoria organické molekuly, takým spôsobom, aby sa zjednodušilo ich štúdium a opis. Tu teda z 5 uhlíkov pentózy vzniká: uhlík 1, uhlík 2, uhlík 3, uhlík 4 a uhlík 5. Kritérium priradenia čísel je dosť zložité, preto považujeme za vhodné ho vynechať.
Z 5 uhlíkov, ktoré tvoria pentózu nukleotidov, sú uhlíky 1 a uhlík 5 zapojené do väzieb s dusíkatou bázou a fosfátovou skupinou.
- Pentózový uhlík 1 → N-glykozidová väzba → dusíková báza
- Pentózový uhlík 5 → fosfodiesterová väzba → fosfátová skupina
NUCLEOTIDY SÚ SKUPINOU FOSFÁTU NUCLEOSIDY
Obrázok: Štruktúra pentózy, číslovanie uhlíkov, ktoré sú jej súčasťou, a väzby s dusíkovou bázou a fosfátovou skupinou.
Bez prvku fosfátovej skupiny sa z nukleotidov stanú nukleozidy.
Nukleozid je v skutočnosti organická molekula, ktorá pochádza zo spojenia medzi pentózou a dusíkatou zásadou.
Táto anotácia slúži na vysvetlenie niektorých definícií nukleotidov, ktoré uvádzajú: „nukleotidy sú nukleozidy, ktoré majú jednu alebo viac fosfátových skupín viazaných na uhlík 5“.
Rozdiel medzi DNA a RNA
Nukleotidy DNA a RNA sa navzájom líšia zo štrukturálneho hľadiska.
Hlavný rozdiel spočíva v pentóze: v DNA je pentóza deoxyribóza; v RNA je to naopak ribóza.
Deoxyribóza a ribóza sú rozdielne iba pre jeden atóm: v skutočnosti chýba atóm kyslíka na uhlíku 2 deoxyribózy (NB: c “je iba vodík), ktorý je naopak prítomný na uhlíku 2 ribózy (Poznámka: tu sa kyslík spája s vodíkom a vytvára hydroxylovú skupinu (OH).
Už len tento rozdiel má obrovský biologický význam: DNA je genetické dedičstvo, od ktorého závisí vývoj a adekvátne fungovanie buniek živého organizmu; Na druhej strane RNA je biologická makromolekula zodpovedná hlavne za kódovanie, dekódovanie, reguláciu a expresiu génov DNA.
Ďalší dôležitý rozdiel medzi nukleotidmi DNA a RNA sa týka dusíkatých báz.
Na úplné pochopenie tejto druhej nerovnosti je potrebné urobiť malý krok späť.
Obrázok: 5-uhlíkové cukry, ktoré tvoria nukleotidy RNA (ribózy) a DNA (deoxyribózy).
Dusíkaté zásady sú molekuly organickej povahy, ktoré v nukleových kyselinách predstavujú charakteristický prvok rôznych typov základných nukleotidov. V nukleotidoch DNA a RNA nukleotidoch je v skutočnosti jediným variabilným prvkom dusíkatá báza. kostra cukrovo-fosfátovej skupiny zostáva nezmenená.
V DNA aj v RNA sú možné dusíkaté bázy 4; typy nukleotidov pre každú nukleovú kyselinu sú teda všetky 4.
Keď sa však vrátime k druhému dôležitému rozdielu medzi nukleotidmi DNA a RNA, tieto dve nukleové kyseliny majú spoločné iba 3 zo 4 dusíkatých báz. V tomto prípade sú adenín, guanín a cytozín 3 dusíkaté zásady. DNA aj RNA; tymín a uracil sú na druhej strane štvrtou dusíkatou bázou DNA a štvrtou bázou RNA.
Okrem pentózy sú teda nukleotidy DNA a nukleotidy RNA rovnaké pre 3 zo 4 typov.
Triedy členstva dusíkatých báz
Adenín a guanín patria do triedy dusíkatých báz, známych ako puríny. Puríny sú aromatické heterocyklické zlúčeniny s dvoma kruhmi.
Tymín, cytozín a uracil naopak patria do triedy dusíkatých zásad známych ako pyrimidíny.Pyrimidíny sú jednokruhové aromatické heterocyklické zlúčeniny.
INÝ NÁZOV Nukleotidov DNA a RNA
Nukleotidy s deoxyribózovým cukrom, tj. DNA nukleotidy, majú alternatívny názov deoxyribonukleotidov, práve kvôli prítomnosti vyššie uvedeného cukru.
Z podobných dôvodov majú nukleotidy s cukrovou ribózou, to znamená nukleotidy RNA, alternatívny názov ribonukleotidy.
- Deoxyribonukleotid adenín
- Guanín deoxyribonukleotid
- Deoxyribonukleotidový cytozín
- Deoxyribonukleotidový tymín
- Ribonukleotid adenín
- Guanínový ribonukleotid
- Cytozín ribonukleotid
- Uracil ribonukleotid
Organizácia v nukleových kyselinách
Pri skladaní nukleovej kyseliny sa nukleotidy organizujú do dlhých vlákien, podobných reťazcom.
Každý nukleotid tvoriaci tieto dlhé vlákna sa viaže na nasledujúci nukleotid pomocou fosfodiesterovej väzby medzi uhlíkom 3 jeho pentózy a fosfátovou skupinou bezprostredne nasledujúceho nukleotidu.
EXTREMITY
Nukleotidové vlákna (alebo nukleotidové vlákna), ktoré tvoria nukleové kyseliny, majú dva konce, známe ako 5 "koniec (čítaj„ päť koncový primér ") a 3" koniec (čítaj „trojitý koncový prime“). Biológovia a genetici podľa konvencie stanovili, že „koniec 5“ predstavuje hlavu vlákna tvoriaceho nukleovú kyselinu, zatiaľ čo „koniec 3“ predstavuje jeho chvost.
Z chemického hľadiska sa „5 koniec“ zhoduje s fosfátovou skupinou prvého nukleotidu reťazca, zatiaľ čo „3 koniec“ sa zhoduje s hydroxylovou skupinou (OH) umiestnenou na uhlíku 3 posledného nukleotidu.
Práve na základe tejto organizácie sú v knihách o genetike a molekulárnej biológii nukleotidové vlákna popísané nasledovne: P -5 "→ 3" -OH.
* Poznámka: Písmeno P označuje atóm fosforu fosfátovej skupiny.
Biologická úloha
Expresia génov závisí od sekvencie nukleotidov DNA. Gény sú viac -menej dlhé segmenty DNA (tj. Segmenty nukleotidov), ktoré obsahujú informácie nevyhnutné pre syntézu bielkovín. Proteíny sú aminokyseliny a sú to biologické makromolekuly, ktoré hrajú zásadnú úlohu pri regulácii bunkových mechanizmov organizmu.
Nukleotidová sekvencia daného génu špecifikuje aminokyselinovú sekvenciu príbuzného proteínu.
