Generellitet
Nukleotider er de organiske molekylene som utgjør DNA- og RNA -nukleinsyrene.
Nukleinsyrer er biologiske makromolekyler av grunnleggende betydning for overlevelse av en levende organisme, og nukleotider er byggesteinene i dem.
Alle nukleotider har en generell struktur som inkluderer tre molekylære elementer: en fosfatgruppe, en pentose (dvs. et 5-karbon sukker) og en nitrogenholdig base.
I DNA er pentose deoksyribose; i RNA, derimot, er det ribose.
Tilstedeværelsen av deoksyribose i DNA og ribose i RNA representerer hovedforskjellen mellom nukleotidene som utgjør disse to nukleinsyrene.
Den andre viktige forskjellen gjelder nitrogenholdige baser: nukleotidene i DNA og RNA har til felles bare 3 av de 4 nitrogenholdige basene knyttet til dem.
Hva er nukleotider?
Nukleotider er de organiske molekylene som utgjør monomerer av DNA- og RNA -nukleinsyrer.
Ifølge en annen definisjon er nukleotider de molekylære enhetene som utgjør nukleinsyrene DNA og RNA.
Kjemiske og biologiske monomerer definerer molekylære enheter som, ordnet i lange lineære kjeder, danner store molekyler (makromolekyler), bedre kjent som polymerer.
Generell struktur
Nukleotider har en molekylær struktur som inkluderer tre elementer:
- En fosfatgruppe, som er et derivat av fosforsyre;
- Et sukker med 5 karbonatomer, det vil si en pentose;
- En nitrogenbasert base, som er et aromatisk heterocyklisk molekyl.
Pentosen representerer det sentrale elementet i nukleotidene, ettersom fosfatgruppen og nitrogenbasen binder seg til den.
Figur: Elementer som utgjør et generisk nukleotid av en nukleinsyre. Som det sees, binder fosfatgruppen og nitrogenbasen seg til sukkeret.
Den kjemiske bindingen som holder pentosen og fosfatgruppen sammen er en fosfodiesterbinding (eller fosfodiesterbinding), mens den kjemiske bindingen som binder pentosen og nitrogenbasen er en N-glykosidbinding (eller N-glykosidbinding.).
HVILKE KULER I PENTOSOEN ER INNEHOLDT I DE ULIKE LENKENE?
Premiss: kjemikere har tenkt på å nummerere karbonene som utgjør de organiske molekylene, på en måte som forenkler studien og beskrivelsen. Her at de fem karbonene i en pentose blir: karbon 1, karbon 2, karbon 3, karbon 4 og karbon 5. Kriteriet for tildeling av tallene er ganske komplekst, derfor anser vi det som hensiktsmessig å utelate det.
Av de 5 karbonatomer som danner pentosen til nukleotidene, er de som er involvert i bindingene med nitrogenbasen og fosfatgruppen, henholdsvis karbon 1 og karbon 5.
- Pentose karbon 1 → N-glykosidbinding → nitrogenbase
- Pentose karbon 5 → fosfodiesterbinding → fosfatgruppe
NUKLEOTIDER ER NUKLEOSIDER MED EN FOSFATGRUPPE
Figur: Struktur av en pentose, nummerering av dets bestanddeler av karbonatomer og bindinger med nitrogenbase og fosfatgruppe.
Uten fosfatgruppeelementet blir nukleotider til nukleosider.
Et nukleosid er faktisk et organisk molekyl, som stammer fra foreningen mellom en pentose og en nitrogenholdig base.
Denne merknaden tjener til å forklare noen definisjoner av nukleotider, som sier: "nukleotider er nukleosider som har en eller flere fosfatgrupper bundet til karbon 5".
Forskjell mellom DNA og RNA
Nukleotidene til DNA og RNA skiller seg fra hverandre, fra det strukturelle synspunktet.
Hovedforskjellen ligger i pentosen: i DNA er pentosen deoksyribose; i RNA, derimot, er det ribose.
Deoksyribose og ribose er forskjellige for bare ett atom: faktisk mangler et oksygenatom på karbon 2 av deoksyribose (NB: c "er bare et hydrogen), som tvert imot er tilstede på karbon 2 av ribose (NB: her forbinder oksygen et hydrogen og danner en hydroksylgruppe (OH).
Denne forskjellen alene har enorm biologisk betydning: DNA er det genetiske arv som utviklingen og tilstrekkelig funksjon av cellene i en levende organisme er avhengig av; RNA, derimot, er det biologiske makromolekylet som hovedsakelig er ansvarlig for koding, dekoding, regulering og uttrykk for DNA -gener.
Den andre viktige forskjellen mellom DNA og RNA -nukleotider gjelder nitrogenholdige baser.
For å forstå denne andre ulikheten fullt ut, er det nødvendig å ta et lite skritt tilbake.
Figur: 5-karbon sukker som utgjør nukleotidene til RNA (ribose) og DNA (deoksyribose).
Nitrogenbaser er molekyler av organisk natur, som i nukleinsyrer representerer det særegne elementet i de forskjellige typene av konstituerende nukleotider. Faktisk, i DNA -nukleotider så vel som i RNA -nukleotider, er det eneste variable elementet den nitrogenholdige basen. sukker-fosfatgruppens skjelett forblir uendret.
Både i DNA og i RNA er de mulige nitrogenholdige basene 4; derfor er typer nukleotider for hver nukleinsyre i alle 4.
Når det er sagt, når vi går tilbake til den andre viktige forskjellen mellom nukleotidene i DNA og RNA, har disse to nukleinsyrene til felles bare tre av fire nitrogenholdige baser.I dette tilfellet er adenin, guanin og cytosin de tre nitrogenholdige basene. både DNA og RNA; tymin og uracil, derimot, er henholdsvis den fjerde nitrogenholdige basen av DNA og den fjerde basen av RNA.
Derfor, bortsett fra pentosen, er DNA -nukleotidene og RNA -nukleotidene de samme for 3 av 4 typer.
Medlemsklasser av nitrogenholdige baser
Adenin og guanin tilhører klassen av nitrogenholdige baser, kjent som puriner. Puriner er aromatiske heterocykliske forbindelser med dobbel ring.
Tymin, cytosin og uracil tilhører derimot klassen av nitrogenholdige baser, kjent som pyrimidiner.Pyrimidiner er aromatiske heterocykliske forbindelser med en ring.
ANDRE NAVN PÅ DNA OG RNA NUKLEOTIDER
Nukleotidene med deoksyribosesukker, dvs. DNA -nukleotidene, tar det alternative navnet deoksyribonukleotider, nettopp på grunn av tilstedeværelsen av det nevnte sukkeret.
Av lignende grunner tar nukleotidene med sukkerribosen, det vil si nukleotidene til RNA, det alternative navnet på ribonukleotider.
- Deoksyribonukleotid adenin
- Guanine deoksyribonukleotid
- Deoksyribonukleotidcytosin
- Deoksyribonukleotid tymin
- Ribonukleotid adenin
- Guanine ribonukleotid
- Cytosin ribonukleotid
- Uracil ribonukleotid
Organisasjon i nukleinsyrer
Ved sammensetting av en nukleinsyre organiserer nukleotidene seg i lange tråder, som ligner på kjeder.
Hvert nukleotid som danner disse lange strengene, binder seg til det neste nukleotidet ved hjelp av en fosfodiesterbinding mellom karbonet 3 i pentosen og fosfatgruppen til det umiddelbart følgende nukleotidet.
EKSTREMITETENE
Nukleotidstrengene (eller nukleotidstrengene), som utgjør nukleinsyrer, har to ender, kjent som 5 "enden (les" fem ende prim ") og 3" ende (les "tre ende prim"). Etter konvensjon har biologer og genetikere fastslått at "ende 5" representerer hodet til en streng som danner en nukleinsyre, mens "ende 3" representerer halen.
Fra kjemisk synspunkt sammenfaller "5 enden" med fosfatgruppen til det første nukleotidet i kjeden, mens "3 enden" sammenfaller med hydroksylgruppen (OH) plassert på karbon 3 i det siste nukleotidet.
Det er på grunnlag av denne organisasjonen at nukleotidstrengene i bøkene om genetikk og molekylærbiologi beskrives som følger: P -5 "→ 3" -OH.
* Merk: bokstaven P angir fosforatomet i fosfatgruppen.
Biologisk rolle
Uttrykket av gener avhenger av DNA -nukleotidsekvensen. Gener er mer eller mindre lange segmenter av DNA (dvs. segmenter av nukleotider), som inneholder informasjonen som er avgjørende for syntesen av proteiner. Proteiner er biologiske makromolekyler som består av aminosyrer. spiller en grunnleggende rolle i reguleringen av cellens mekanismer i en organisme.
Nukleotidsekvensen til et gitt gen spesifiserer aminosyresekvensen til det beslektede proteinet.
