Almindelighed
Nukleotider er de organiske molekyler, der udgør DNA- og RNA -nukleinsyrerne.
Nukleinsyrer er biologiske makromolekyler af grundlæggende betydning for overlevelse af en levende organisme, og nukleotider er byggestenene i dem.
Alle nukleotider har en generel struktur, der omfatter tre molekylære elementer: en phosphatgruppe, en pentose (dvs. et 5-carbon-sukker) og en nitrogenholdig base.
I DNA er pentose deoxyribose; i RNA'et er det derimod ribose.
Tilstedeværelsen af deoxyribose i DNA og ribose i RNA repræsenterer hovedforskellen mellem nukleotiderne, der udgør disse to nukleinsyrer.
Den anden vigtige forskel vedrører nitrogenholdige baser: nukleotiderne i DNA og RNA har kun tre af de 4 nitrogenholdige baser forbundet med dem.
Hvad er nukleotider?
Nukleotider er de organiske molekyler, der udgør monomerer af DNA- og RNA -nukleinsyrer.
Ifølge en anden definition er nukleotider de molekylære enheder, der udgør nukleinsyrerne DNA og RNA.
Kemiske og biologiske monomerer definerer molekylære enheder, der, arrangeret i lange lineære kæder, danner store molekyler (makromolekyler), bedre kendt som polymerer.
Generel struktur
Nukleotider har en molekylær struktur, der omfatter tre elementer:
- En phosphatgruppe, som er et derivat af phosphorsyre;
- Et sukker med 5 carbonatomer, det vil sige en pentose;
- En nitrogenholdig base, som er et aromatisk heterocyklisk molekyle.
Pentosen repræsenterer det centrale element i nukleotiderne, som phosphatgruppen og den nitrogenholdige base binder til den.
Figur: Elementer, der udgør et generisk nukleotid af en nukleinsyre. Som det ses, binder fosfatgruppen og nitrogenbasen sig til sukkeret.
Den kemiske binding, der holder pentosen og phosphatgruppen sammen, er en phosphodiesterbinding (eller phosphodiesterbinding), mens den kemiske binding, der binder pentosen og den nitrogenholdige base, er en N-glykosidbinding (eller N-glykosidbinding.).
HVILKE KULER I PENTOSOEN ER INVOLVERET I DE FORSKELLIGE LINKS?
Forudsætning: kemikere har tænkt på at nummerere de carbonatomer, der udgør de organiske molekyler, på en sådan måde at forenkle deres undersøgelse og beskrivelse. Her, at de 5 carbonatomer i en pentose bliver: carbon 1, carbon 2, carbon 3, carbon 4 og carbon 5. Kriteriet for tildeling af tallene er ret komplekst, derfor anser vi det for passende at udelade det.
Af de 5 carbonatomer, der danner pentosen af nukleotiderne, er dem, der er involveret i bindingerne med nitrogenbasen og phosphatgruppen, henholdsvis carbon 1 og carbon 5.
- Pentose carbon 1 → N-glycosidbinding → nitrogenbase
- Pentose carbon 5 → phosphodiesterbinding → phosphatgruppe
Nukleotider er nukleosider med en fosfatgruppe
Figur: Struktur af en pentose, nummerering af dets bestanddele af carbonatomer og bindinger med nitrogenbase og phosphatgruppe.
Uden fosfatgruppeelementet bliver nukleotider til nukleosider.
Et nukleosid er faktisk et organisk molekyle, der stammer fra foreningen mellem en pentose og en nitrogenholdig base.
Denne bemærkning tjener til at forklare nogle definitioner af nukleotider, som siger: "nukleotider er nukleosider, der har en eller flere fosfatgrupper bundet til carbon 5".
Forskel mellem DNA og RNA
Nukleotiderne i DNA og RNA adskiller sig fra hinanden fra det strukturelle synspunkt.
Hovedforskellen ligger i pentosen: i DNA er pentosen deoxyribose; i RNA'et er det derimod ribose.
Deoxyribose og ribose er forskellige for kun et atom: faktisk mangler et oxygenatom på carbon 2 i deoxyribose (NB: c "er kun et hydrogen), som tværtimod er til stede på carbon 2 i ribose (NB: her forbinder ilt et hydrogen og danner en hydroxylgruppe (OH).
Denne forskel alene har enorm biologisk betydning: DNA er det genetiske arv, som udviklingen og tilstrækkelig funktion af cellerne i en levende organisme afhænger af; RNA er på den anden side det biologiske makromolekyle, der hovedsageligt er ansvarlig for kodning, afkodning, regulering og udtryk for DNA -gener.
Den anden vigtige forskel mellem DNA og RNA -nukleotider vedrører nitrogenholdige baser.
For fuldt ud at forstå denne anden ulighed er det nødvendigt at tage et lille skridt tilbage.
Figur: 5-carbonsukker, der udgør nukleotiderne af RNA (ribose) og DNA (deoxyribose).
Nitrogenbaser er molekyler af organisk natur, som i nukleinsyrer repræsenterer det karakteristiske element i de forskellige typer af konstituerende nukleotider. Faktisk i DNA -nukleotider såvel som i RNA -nukleotider er det eneste variable element den nitrogenholdige base. sukker-fosfatgruppens skelet forbliver uændret.
Både i DNA og i RNA er de mulige nitrogenholdige baser 4; derfor er typer af nukleotider for hver nukleinsyre i alle 4.
Når det er sagt, når vi vender tilbage til den anden vigtige forskel mellem nukleotiderne i DNA og RNA, har disse to nukleinsyrer til fælles kun 3 ud af 4 nitrogenholdige baser.I dette tilfælde er adenin, guanin og cytosin de 3 nitrogenholdige baser. både DNA og RNA; thymin og uracil er på den anden side henholdsvis den fjerde nitrogenholdige base af DNA og den fjerde base af RNA.
Bortset fra pentosen er DNA -nukleotiderne og RNA -nukleotiderne derfor de samme for 3 ud af 4 typer.
Medlemsklasser af nitrogenholdige baser
Adenin og guanin tilhører klassen af nitrogenholdige baser, kendt som puriner. Puriner er aromatiske heterocykliske forbindelser med dobbelt ring.
Thymin, cytosin og uracil tilhører derimod klassen af nitrogenholdige baser, kendt som pyrimidiner. Pyrimidiner er aromatiske heterocykliske forbindelser med en ring.
ANDET NAVN PÅ DNA- OG RNA -NUKLEOTIDER
Nukleotiderne med deoxyribosesukker, det vil sige DNA -nukleotiderne, tager det alternative navn på deoxyribonucleotider, netop på grund af tilstedeværelsen af det førnævnte sukker.
Af lignende årsager antager nukleotiderne med sukkerribosen, det vil sige nukleotiderne i RNA, det alternative navn på ribonukleotider.
- Deoxyribonucleotid adenin
- Guanine deoxyribonucleotid
- Deoxyribonucleotid cytosin
- Deoxyribonucleotid thymin
- Ribonukleotid adenin
- Guanine ribonukleotid
- Cytosin ribonukleotid
- Uracil ribonukleotid
Organisation i nukleinsyrer
Ved sammensætningen af en nukleinsyre organiserer nukleotiderne sig i lange tråde, der ligner kæder.
Hvert nukleotid, der danner disse lange tråde, binder sig til det næste nukleotid ved hjælp af en phosphodiesterbinding mellem carbon 3 i dens pentose og phosphatgruppen i det umiddelbart følgende nukleotid.
EKSTREMITETERNE
Nukleotidstrengene (eller nukleotidstrengene), der udgør nukleinsyrer, har to ender, kendt som 5 "enden (læs" fem ende prim ") og 3" ende (læs "tre ende prim"). Efter konventionen har biologer og genetikere fastslået, at "ende 5" repræsenterer hovedet på en streng, der danner en nukleinsyre, mens "ende 3" repræsenterer dens hale.
Fra det kemiske synspunkt falder "5 enden" sammen med phosphatgruppen i det første nukleotid i kæden, mens "3 enden" falder sammen med hydroxylgruppen (OH) placeret på carbon 3 i det sidste nukleotid.
Det er på baggrund af denne organisation, at nukleotidstrengene i bøgerne om genetik og molekylærbiologi beskrives som følger: P -5 "→ 3" -OH.
* Bemærk: bogstavet P angiver fosforatomet i fosfatgruppen.
Biologisk rolle
Ekspression af gener afhænger af DNA -nukleotidsekvensen. Gener er mere eller mindre lange segmenter af DNA (dvs. segmenter af nukleotider), som indeholder den information, der er vigtig for syntesen af proteiner. Opbygget af aminosyrer, proteiner er biologiske makromolekyler, som spiller en grundlæggende rolle i reguleringen af en organismes cellulære mekanismer.
Nukleotidsekvensen for et givet gen specificerer aminosyresekvensen for det beslægtede protein.
