Нуклеотидите

всеобщност

Нуклеотидите са органичните молекули, които образуват ДНК и РНК нуклеинови киселини.

Нуклеиновите киселини са биологични макромолекули с фундаментално значение за оцеляването на жив организъм, а нуклеотидите са градивните елементи.

Всички нуклеотиди имат обща структура, която включва три молекулни елемента: фосфатна група, пентоза (т.е. 5 въглеродни атома) и азотна база.

В ДНК, пентозата е дезоксирибоза; в РНК, от друга страна, тя е рибоза.

Наличието на дезоксирибоза в ДНК и рибоза в РНК представлява основната разлика между нуклеотидите, съставляващи тези две нуклеинови киселини.

Втората важна разлика се отнася до азотните основи: нуклеотидите на ДНК и РНК споделят само 3 от общо 4 свързани азотни бази.

Какво представляват нуклеотидите?

Нуклеотидите са органичните молекули, съставляващи мономерите на нуклеиновите киселини ДНК и РНК .

Според друга дефиниция, нуклеотидите са молекулни единици, които образуват ДНК и РНК нуклеинови киселини.

Химикали и биологични вещества определят молекулярните единици като мономери, които, подредени в дълги линейни вериги, представляват големи молекули ( макромолекули ), по-известни като полимери .

Обща структура

Нуклеотидите имат молекулна структура, която включва три елемента:

• Фосфатна група, която е производно на фосфорна киселина;
• Захар с 5 въглеродни атома, т.е. пентоза ;
• Азотна основа, която е ароматна хетероциклена молекула.

Пентозата е централният елемент на нуклеотидите, тъй като е свързан с фосфатната група и азотната основа.

Фигура: Елементи, които съставляват общ нуклеотид на нуклеинова киселина. Както може да се види, фосфатната група и азотната основа са свързани със захарта.

Химичната връзка, която държи пентозата и фосфатната група заедно, е фосфодиестерна връзка (или фосфодиестерна връзка), докато химичната връзка, която свързва пентозата и азотната основа, е N-гликозидна връзка (или N-гликозидна връзка). ).

КАКВИ КАРПИ НА ПЕНТОСА СА ВКЛЮЧЕНИ В РАЗЛИЧНИ ОБЛАГИ?

Предпоставка: химиците са помислили за номерирането на въглеродите, които съставляват органичните молекули, така че да опростят изследването и описанието. Ето, че 5-те въглеродни атома на пентоза стават: въглерод 1, въглерод 2, въглерод 3, въглерод 4 и въглерод 5. Критерият за разпределение на числата е доста сложен, така че смятаме за уместно да го оставим.

От 5-те въглеродни атома, които образуват пентозата на нуклеотидите, онези, които участват в връзките с азотната основа и фосфатната група, са съответно въглерод 1 и въглерод 5 .

• Въглерод 1 от пентоза → N-гликозидна връзка → азотна основа
• Въглерод 5 от пентоза → фосфодиестерична връзка → фосфатна група

Нуклеотидите са нуклеозиди с група на фосфат

Фигура: Структура на пентоза, номериране на съставните му въглища и връзки с азотна база и фосфатна група.

Без елемента фосфатна група, нуклеотидите стават нуклеозиди .

Всъщност нуклеозидът е органична молекула, произтичаща от обединението между пентоза и азотна основа.

Тази анотация служи за обяснение на някои дефиниции на нуклеотиди, които гласят: "нуклеотидите са нуклеозиди, които имат една или повече фосфатни групи, свързани с въглерод 5".

Разлика между ДНК и РНК

Нуклеотидите на ДНК и РНК се различават една от друга от структурна гледна точка.

Основната разлика е в пентозата : в ДНК, пентозата е дезоксирибозата ; в РНК, от друга страна, тя е рибоза .

Дезоксирибоза и рибоза са различни за един атом: всъщност върху въглерод 2 на дезоксирибозата няма кислороден атом (NB: има само един водород), който, напротив, присъства на въглерод 2 на рибозата (NB: тук, кислород се комбинира с водород, образувайки хидроксилна група ОН).

Тази единствена разлика има огромно биологично значение: ДНК е генетичното наследство, от което зависи развитието и правилното функциониране на клетките на живия организъм; РНК, от друга страна, е биологичната макромолекула, която основно е отговорна за кодирането, декодирането, регулирането и експресията на ДНК гени.

Другата важна разлика между нуклеотидите на ДНК и РНК се отнася до азотните бази .

За да разберем напълно това второ неравенство, е необходимо да направим малка крачка назад.

Фигура: захарите с 5 въглеродни атома, които образуват нуклеотидите на РНК (рибоза) и ДНК (дезоксирибоза).

Азотните основи са молекули от органична природа, които в нуклеиновите киселини представляват отличителния елемент на различните видове съставни нуклеотиди. В действителност, в нуклеотидите на ДНК, както и в нуклеотидите на РНК, единственият променлив елемент е азотната основа; захарният фосфатен скелет остава непроменен.

И в ДНК, и в РНК възможните азотни бази са 4; следователно типовете нуклеотиди за всяка нуклеинова киселина са общо 4.

Това каза, връщайки се към втората важна разлика между нуклеотидите на ДНК и РНК, тези две нуклеинови киселини имат общо само 3 азотни бази на 4. В този случай, аденин, гуанин и цитозин са трите азотни бази. присъстващи в ДНК и РНК; тиминът и урацилът, от друга страна, са съответно четвъртата азотна база на ДНК и четвъртата база на РНК.

Ето защо, пентозните разстояния, нуклеотидите на ДНК и нуклеотидите на РНК са равни за 3 вида от 4.

Класове на принадлежност към азотните основи

Аденинът и гуанинът принадлежат към класа на азотните основи, известни като пурини . Пурините са ароматни хетероциклени съединения с двойни пръстени.

От друга страна, тиминът, цитозинът и урацилът принадлежат към класа на азотните основи, известни като пиримидини . Пиримидините са ароматни хетероциклени съединения с единичен пръстен.

Друг NUCLEOTID ИМЕ НА ДНК И РНК

Нуклеотидите с дезоксирибозната захар, т.е. нуклеотидите на ДНК, приемат алтернативното наименование на дезоксирибонуклеотидите, именно поради наличието на гореспоменатата захар.

По сходни причини, нуклеотидите с рибозна захар, т.е. нуклеотиди на РНК, приемат алтернативното име на рибонуклеотид .

Организация в нуклеинови киселини

При съставянето на нуклеинова киселина, нуклеотидите са организирани в дълги нишки, подобни на веригите.

Всеки нуклеотид, образуващ тези дълги вериги, се свързва със следващия нуклеотид, посредством фосфодиестерна връзка между въглерода 3 на неговата пентоза и фосфатната група на непосредствено следващия нуклеотид.

ENDS

Нишките от нуклеотиди (или нуклеотидни вериги), които образуват нуклеинови киселини, имат две крайности, известни като краища 5 ' (четем "първа петичка") и крайна 3' (четем "края на първите три"). По конвенция, биолози и генетици са установили, че 5 ' краят представлява главата на нишката на нуклеиновата киселина, докато 3' крайът представлява неговата опашка .

От химическа гледна точка краят 5 'съвпада с фосфатната група на първия нуклеотид на веригата, докато 3' краят съвпада с хидроксилната група (ОН), поставена върху въглерод 3 на последния нуклеотид.

Основава се на тази организация, че в книгите за генетична и молекулярна биология нуклеотидните влакна са описани както следва: P-5 '→ 3'-OH.

* Забележка: буквата P показва фосфорния атом на фосфатната група.

Биологична роля

Експресията на гените зависи от ДНК нуклеотидната последователност. Гените са повече или по-малко дълги сегменти от ДНК (следователно нуклеотидни сегменти), които съдържат информацията, необходима за синтеза на протеини . Съставени от аминокиселини, протеините са биологични макромолекули, които играят основна роля в регулирането на клетъчните механизми на организма.

Нуклеотидната последователност на даден ген определя аминокиселинната последователност на свързания протеин.