Загальність
Нуклеотиди - це органічні молекули, які входять до складу ДНК і РНК нуклеїнових кислот.
Нуклеїнові кислоти - біологічні макромолекули, що мають фундаментальне значення для виживання живого організму, а їх основою є нуклеотиди.
Усі нуклеотиди мають загальну структуру, яка включає три молекулярні елементи: фосфатну групу, пентозу (тобто 5-вуглецевий цукор) та азотисту основу.
У ДНК пентоза є дезоксирибозою; у РНК, з іншого боку, це рибоза.
Присутність дезоксирибози в ДНК і рибози в РНК є основною відмінністю між нуклеотидами, що складають ці дві нуклеїнові кислоти.
Друга важлива відмінність стосується азотистих основ: нуклеотиди ДНК і РНК мають спільні лише 3 з 4 азотистих основ, пов'язаних з ними.
Що таке нуклеотиди?
Нуклеотиди - це органічні молекули, що складають мономери ДНК і РНК нуклеїнових кислот.
Згідно з іншим визначенням, нуклеотиди - це молекулярні одиниці, які складають ДНК і РНК нуклеїнових кислот.
Хімічні та біологічні мономери визначають молекулярні одиниці, які, розташовані у довгих лінійних ланцюгах, утворюють великі молекули (макромолекули), більш відомі як полімери.
Загальна структура
Нуклеотиди мають молекулярну структуру, яка включає три елементи:
- Фосфатна група, яка є похідною фосфорної кислоти;
- Цукор з 5 атомами вуглецю, тобто пентоза;
- Азотиста основа, яка є ароматичною гетероциклічною молекулою.
Пентоза являє собою центральний елемент нуклеотидів, оскільки фосфатна група та азотиста основа зв'язуються з нею.
Малюнок: Елементи, які складають загальний нуклеотид нуклеїнової кислоти. Як видно, фосфатна група та азотна основа зв’язуються з цукром.
Хімічний зв’язок, який утримує пентозу та фосфатну групу разом, є фосфодіефірним зв’язком (або фосфодіефірним зв’язком), тоді як хімічний зв’язок, що зв’язує пентозу та азотисту основу, є N-глікозидним зв’язком (або N-глікозидним зв’язком.).
Яке вугілля Пентозу залучено до різних посилань?
Приміщення: хіміки подумали про нумерацію вуглеців, які складають органічні молекули, таким чином, щоб спростити їх вивчення та опис. Отже, тут 5 вуглеців пентози перетворюються на: вуглець 1, вуглець 2, вуглець 3, вуглець 4 і вуглець 5. Критерій для присвоєння чисел є досить складним, тому ми вважаємо за доцільне його залишити поза увагою.
З 5 вуглеців, які утворюють пентозу нуклеотидів, вуглецем 1 та вуглецем 5 є ті, які беруть участь у зв’язках з азотистою основою та фосфатною групою.
- Пентоз вуглецю 1 → N-глікозидний зв’язок → азотиста основа
- Пентоз вуглецю 5 → фосфодіефірний зв’язок → фосфатна група
НУКЛЕОТИДИ - НУКЛЕОЗИДИ З ФОСФАТНОЮ ГРУПОЮ
Рис.
Без елемента групи фосфатів нуклеотиди стають нуклеозидами.
Нуклеозид, по суті, є органічною молекулою, що походить від об’єднання пентози та азотистої основи.
Ця примітка служить для пояснення деяких визначень нуклеотидів, які стверджують: "нуклеотиди - це нуклеозиди, які мають одну або кілька фосфатних груп, пов'язаних з вуглецем 5".
Різниця між ДНК та РНК
Нуклеотиди ДНК і РНК відрізняються один від одного, з точки зору структури.
Основна відмінність полягає в пентозі: у ДНК пентоза є дезоксирибозою; у РНК, з іншого боку, це рибоза.
Дезоксирибоза і рибоза відрізняються лише для одного атома: насправді атом кисню відсутній у вуглецю 2 дезоксирибози (NB: c " - це лише водень), який, навпаки, присутній на вуглеці 2 рибози (NB: тут кисень приєднується до водню, утворюючи гідроксильну групу (ОН).
Одна лише ця відмінність має величезне біологічне значення: ДНК - це генетична спадщина, від якої залежить розвиток та адекватне функціонування клітин живого організму; З іншого боку, РНК є біологічною макромолекулою, яка в основному відповідає за кодування, декодування, регулювання та експресію генів ДНК.
Інша важлива відмінність між нуклеотидами ДНК та РНК стосується азотистих основ.
Щоб повністю зрозуміти цю другу нерівність, необхідно зробити невеликий крок назад.
Малюнок: 5-вуглецеві цукри, які складають нуклеотиди РНК (рибоза) та ДНК (дезоксирибоза).
Основи азоту - це молекули органічної природи, які в нуклеїнових кислотах є відмінним елементом різних типів складових нуклеотидів. Фактично, в нуклеотидах ДНК, а також у нуклеотидах РНК єдиним варіабельним елементом є азотиста основа.; Скелет цукрово-фосфатної групи залишається незмінним.
І в ДНК, і в РНК можливими азотистими основами є 4; тому типи нуклеотидів для кожної нуклеїнової кислоти є у всіх 4.
Сказавши, що, повертаючись до другої важливої різниці між нуклеотидами ДНК та РНК, ці дві нуклеїнові кислоти мають спільні лише 3 із 4 азотистих основ. У цьому випадку аденін, гуанін та цитозин - це 3 азотисті основи. і ДНК, і РНК; тимін і урацил, навпаки, є четвертою азотистою основою ДНК і четвертою основою РНК відповідно.
Тому, крім пентози, нуклеотиди ДНК та нуклеотиди РНК однакові для 3 із 4 типів.
Класи приналежності до азотистих основ
Аденин і гуанін належать до класу азотистих основ, відомих як пурини. Пурини - це ароматичні гетероциклічні сполуки з двома кільцями.
Тимін, цитозин та урацил, з іншого боку, належать до класу азотистих основ, відомих як піримідини.
ІНША НАЗВА ДНК І РНК -НУКЛЕОТИДІВ
Нуклеотиди з дезоксирибозним цукром, тобто нуклеотиди ДНК, беруть альтернативну назву дезоксирибонуклеотидів, саме завдяки наявності вищезгаданого цукру.
З подібних причин нуклеотиди з цукровою рибозою, тобто нуклеотиди РНК, набувають альтернативної назви рибонуклеотидів.
- Дезоксирибонуклеотид аденін
- Гуанін дезоксирибонуклеотид
- Дезоксирибонуклеотид цитозин
- Дезоксирибонуклеотид тимін
- Рибонуклеотид аденін
- Гуаніновий рибонуклеотид
- Цитозин рибонуклеотид
- Урациловий рибонуклеотид
Організація в нуклеїнових кислотах
Складаючи нуклеїнову кислоту, нуклеотиди впорядковуються у довгі нитки, подібні до ланцюгів.
Кожен нуклеотид, що утворює ці довгі нитки, зв'язується з наступним нуклеотидом за допомогою фосфодіефірного зв'язку між вуглецем 3 своєї пентози та фосфатною групою безпосередньо наступного нуклеотиду.
НАДКЛЮЧЕННЯ
Нуклеотидні нитки (або нуклеотидні ланцюги), які складають нуклеїнові кислоти, мають два кінці, відомі як 5 "кінець (читається" п'ять кінцевих первинних ") і 3" кінці (читати "три кінцеві прості"). Згідно з умовами, біологи та генетики встановили, що «кінець 5» являє собою голову нитки, що утворює нуклеїнову кислоту, тоді як «кінець 3» - її хвіст.
З хімічної точки зору "5 кінець" збігається з фосфатною групою першого нуклеотиду ланцюга, тоді як "3 кінець" збігається з гідроксильною групою (ОН), розміщеною на вуглеці 3 останнього нуклеотиду.
Саме на основі цієї організації в книгах з генетики та молекулярної біології ланцюги нуклеотидів описуються таким чином: P -5 "→ 3" -OH.
* Примітка: буква P позначає атом фосфору фосфатної групи.
Біологічна роль
Експресія генів залежить від послідовності нуклеотидів ДНК. Гени - це більш -менш довгі сегменти ДНК (тобто сегменти нуклеотидів), які містять інформацію, необхідну для синтезу білків. Складені з амінокислот, білки є біологічними макромолекулами, які відіграють фундаментальну роль у регулюванні клітинних механізмів організму.
Нуклеотидна послідовність даного гена визначає амінокислотну послідовність спорідненого білка.
