nukleotidi

općenitost

Nukleotidi su organske molekule koje čine DNA i RNA nukleinskih kiselina.

Nukleinske kiseline su biološke makromolekule od temeljne važnosti za opstanak živog organizma, a nukleotidi su gradivni blokovi koji ih čine.

Svi nukleotidi imaju opću strukturu koja uključuje tri molekularna elementa: fosfatnu skupinu, pentozu (tj. Šećer s 5 ugljikovih atoma) i dušikovu bazu.

U DNA, pentoza je dezoksiriboza; u RNA, međutim, to je riboza.

Prisustvo deoksiriboze u DNA i ribozi u RNA predstavlja glavnu razliku između nukleotida koji čine ove dvije nukleinske kiseline.

Druga važna razlika odnosi se na dušične baze: nukleotidi DNA i RNA imaju zajedničko među njima samo 3 od 4 dušične baze povezane s njima.

Što su nukleotidi?

Nukleotidi su organske molekule koje čine monomere nukleinskih kiselina DNA i RNA .

Prema drugoj definiciji, nukleotidi su molekularne jedinice koje čine DNA i RNA nukleinskih kiselina.

Kemijski i biološki monomeri definiraju molekularne jedinice koje, raspoređene u duge linearne lance, tvore velike molekule ( makromolekule ), bolje poznate kao polimeri .

Opća struktura

Nukleotidi imaju molekularnu strukturu koja uključuje tri elementa:

• 1. Fosfatna skupina, koja je derivat fosforne kiseline;
• Šećer s 5 ugljikovih atoma, to je pentoza ;
• Dušična baza, koja je aromatska heterociklička molekula.

Pentoza je središnji element nukleotida, jer se na nju vežu fosfatna skupina i dušična baza.

Slika: Elementi koji čine generički nukleotid nukleinske kiseline. Kao što se može vidjeti, fosfatna skupina i dušikova baza su vezani za šećer.

Kemijska veza koja drži pentozu i fosfatnu skupinu zajedno je fosfodiesterska veza (ili fosfodiesterska veza), dok je kemijska veza koja objedinjuje pentozu i dušikovu bazu N-glikozidna veza (ili N-glikozidna veza). ).

KAKO SU PENTOSOVI KARBONI UKLJUČENI U RAZLIČITE ZAJEDNICE?

Premisa: kemičari su razmišljali o numeriranju ugljena koji čine organske molekule, na način da pojednostave njihovo proučavanje i opis. Ovdje, dakle, 5 ugljena pentoze postaju: ugljik 1, ugljik 2, ugljik 3, ugljik 4 i ugljik 5. Kriterij za dodjeljivanje brojeva je prilično složen, stoga smatramo prikladnim da ga izostavimo.

Od 5 ugljena koji formiraju pentozu nukleotida, oni koji su uključeni u veze s dušikovom bazom i fosfatnom skupinom su, redom, ugljik 1 i ugljik 5 .

• Pentozni ugljik 1 → N-glikozidna veza → dušična baza
• Pentoza ugljik 5 → fosfodiesterska veza → fosfatna skupina

NUKLEOTIDI SU NUKLEOSIDI SA FOSFATSKOM SKUPINOM

Slika: Struktura pentoze, numeracija njegovih sastavnih ugljika i veze s dušikovom bazom i fosfatnom skupinom.

Bez elementa fosfatne skupine, nukleotidi postaju nukleozidi .

Nukleozid je, u stvari, organska molekula, koja potječe od spoja pentoze i dušične baze.

Ova napomena služi za objašnjenje nekih definicija nukleotida, u kojima se navodi: "nukleotidi su nukleozidi koji imaju jednu ili više fosfatnih skupina vezanih na ugljik 5".

Razlika između DNA i RNA

Nukleotidi DNA i RNA razlikuju se jedni od drugih sa strukturne točke gledišta.

Glavna razlika leži u pentozi : u DNA, pentoza je dezoksiriboza ; u RNA, međutim, to je riboza .

Deoksioriboza i riboza su različite za samo jedan atom: u stvari, na ugljiku 2 dezoksiriboze nedostaje atom kisika (NB: postoji samo jedan vodik), koji je, naprotiv, prisutan na ugljiku 2 riboze (NB: ovdje, kisik spaja vodik, formirajući hidroksilnu skupinu OH).

Samo ova razlika ima ogromnu biološku važnost: DNK je genetska baština na kojoj ovisi razvoj i adekvatno funkcioniranje stanica živog organizma; RNA je, s druge strane, biološka makromolekula koja je uglavnom odgovorna za kodiranje, dekodiranje, regulaciju i ekspresiju DNA gena.

Druga važna razlika između DNA i RNA nukleotida odnosi se na dušične baze .

Da bismo u potpunosti razumjeli tu drugu nejednakost, potrebno je napraviti mali korak natrag.

Slika: 5-ugljični šećeri koji čine nukleotide RNA (riboza) i DNA (deoksiriboza).

Dušične baze su molekule organske prirode, koje u nukleinskim kiselinama predstavljaju razlikovni element različitih tipova sastavnih nukleotida. U stvari, u nukleotidima DNA, kao iu RNA nukleotidima, jedini varijabilni element je dušična baza; kostur skupine šećer-fosfat ostaje nepromijenjen.

U DNA i RNA postoje 4 moguće dušične baze; stoga su tipovi nukleotida, za svaku nukleinsku kiselinu, ukupno 4.

Rekavši da se, vraćajući se na drugu važnu razliku između DNA i RNA nukleotida, ove dvije nukleinske kiseline imaju zajedničko samo 3 dušične baze od 4. U ovom slučaju, adenin, gvanin i citozin su tri dušične baze. prisutne u DNA i RNA; s druge strane, timin i uracil su četvrta azotna baza DNA i četvrta baza RNA.

Dakle, osim pentoze, DNA nukleotidi i RNA nukleotidi jednaki su za 3 od 4 tipa.

Klase kojima pripadaju dušične baze

Adenin i gvanin spadaju u klasu dušičnih baza, poznate kao purini . Purini su aromatski heterociklički spojevi s dva prstena.

S druge strane, timin, citozin i uracil spadaju u skupinu dušičnih baza, poznatih kao pirimidini . Pirimidini su aromatski heterociklički spojevi s jednim prstenom.

DRUGO IME NUKLEOTIDA DNA I RNA

Nukleotidi s dezoksiriboznim šećerom, to jest nukleotidi DNA, uzimaju alternativni naziv deoksiribonukleotida, upravo zbog prisutnosti gore spomenutog šećera.

Iz sličnih razloga, nukleotidi sa šećerom riboze, tj. Nukleotidi RNA, uzimaju alternativni naziv ribonukleotida .

Organizacija nukleinske kiseline

U sastavljanju nukleinske kiseline, nukleotidi se organiziraju u duge niti, slično lancima.

Svaki nukleotid koji formira ove duge niti veže se na sljedeći nukleotid, pomoću fosfodiesterske veze između ugljika 3 njegove pentoze i fosfatne skupine odmah iza nukleotida.

KRAJ

Nukleotidni filamenti (ili nukleotidni filamenti), koji sačinjavaju nukleinske kiseline, imaju dva kraja, poznata kao 5 'kraj (prvo čitaju "vrh 5") i završavaju 3' (pročitajte "tip tri prvi"). Po dogovoru, biolozi i genetičari su utvrdili da 5 ' kraj predstavlja glavu filamenta koji tvori nukleinsku kiselinu, dok 3' kraj predstavlja njegov rep .

S kemijske točke gledišta, 5 'kraj se poklapa s fosfatnom skupinom prvog nukleotida lanca, dok 3' kraj podudara s hidroksilnom skupinom (OH) smještenom na ugljiku 3 posljednjeg nukleotida.

Na temelju ove organizacije nukleotidni filamenti su opisani u genetskim i biološkim molekularnim knjigama: P-5 '→ 3'-OH.

* Napomena: slovo P označava fosforni atom fosfatne skupine.

Biološka uloga

Ekspresija gena ovisi o DNA nukleotidnoj sekvenci. Geni su više ili manje dugi segmenti DNA (tj. Nukleotidni segmenti) koji sadrže informacije bitne za sintezu proteina . Sastavljene od aminokiselina, proteini su biološke makromolekule, koje igraju temeljnu ulogu u reguliranju staničnih mehanizama organizma.

Nukleotidna sekvenca danog gena određuje aminokiselinsku sekvencu srodnog proteina.