nukleotidok

általánosság

A nukleotidok a DNS és az RNS nukleinsavakat alkotó szerves molekulák.

A nukleinsavak biológiai makromolekulák, amelyek alapvető fontosságúak egy élő szervezet fennmaradásához, és a nukleotidok azok, amelyek alkotják őket.

Minden nukleotid általános szerkezete három molekuláris elemet tartalmaz: egy foszfátcsoportot, egy pentózt (azaz egy 5 szénatomos cukrot) és egy nitrogénbázist.

DNS-ben a pentóz deoxiribóz; RNS-ben azonban ribóz.

A dezoxiribóz, a DNS és a ribóz jelenléte az RNS-ben a két nukleinsavat alkotó nukleotidok közötti fő különbséget jelenti.

A második fontos különbség a nitrogénbázisokra vonatkozik: a DNS és az RNS nukleotidjai közöttük mind a 3 nitrogénbázis közül csak 3 van.

Mik azok a nukleotidok?

A nukleotidok a DNS és RNS nukleinsavak monomereit alkotó szerves molekulák.

Egy másik definíció szerint a nukleotidok azok a molekuláris egységek, amelyek alkotják a DNS és az RNS nukleinsavakat.

A kémiai és biológiai monomerek meghatározzák azokat a molekuláris egységeket, amelyek hosszú lineáris láncokban elrendezve nagy molekulákat ( makromolekulákat ) alkotnak, jobban ismert polimerekként .

Általános szerkezet

A nukleotidok molekuláris szerkezete három elemet tartalmaz:

• 1. Foszfátcsoport, amely foszforsav származéka;
• 5 szénatomos cukor, azaz pentóz ;
• Egy nitrogén bázis, amely aromás heterociklusos molekula.

A pentóz a nukleotidok központi eleme, mivel a foszfátcsoport és a nitrogénbázis kötődik hozzá.

Ábra: Olyan elemek, amelyek egy nukleinsav általános nukleotidját alkotják. Mint látható, a foszfátcsoport és a nitrogénbázis cukorhoz kötődik.

A pentózt és a foszfátcsoportot tartalmazó kémiai kötés egy foszfodiészter kötés (vagy foszfodiészter típusú kötés), míg a pentózt és a nitrogénbázist egyesítő kémiai kötés N-glikozid kötés (vagy N-glikozid kötés) ).

MI A PENTOSÓ KARBONOK KÜLÖNBÖZŐ KÉSZÜLÉKEKBEN?

Előfeltétel: a kémikusok úgy gondolták, hogy számba veszik a szerves molekulákat alkotó szenet, oly módon, hogy egyszerűsítsék tanulmányaikat és leírásukat. Itt tehát, hogy az öt pentóz szén: 1 szén, 2 szén, 3 szén, 4 szén és 5. A számok hozzárendelésének kritériuma meglehetősen összetett, ezért helyénvalónak tartjuk azt kihagyni.

A nukleotidok pentózját képező 5 szén közül a nitrogénbázissal és a foszfát-csoporttal kötődő szénatomok az 1 szénatom és a szén 5 .

• Pentóz szén 1 → N-glikozid kötés → nitrogén bázis
• Pentóz-szén 5 → foszfodiészter kötés → foszfátcsoport

A NUCLEOTIDS NÓLELEIDID FOSFÁT csoporttal

Ábra: Pentóz szerkezete, alkotórészeinek számozása és a nitrogén bázissal és a foszfáttal való kötés.

A foszfátcsoport elem nélkül a nukleotidok nukleozidokká válnak.

Valójában egy nukleozid egy szerves molekula, amely a pentóz és a nitrogénbázis közötti kapcsolatból származik.

Ez a megjegyzés a nukleotidok néhány definíciójának magyarázatát szolgálja: "nukleotidok olyan nukleozidok, amelyek egy vagy több szén-dioxidhoz kötött foszfátcsoportot tartalmaznak".

A DNS és az RNS közötti különbség

A DNS és az RNS nukleotidjai szerkezeti szempontból különböznek egymástól.

A fő különbség a pentózban van : a DNS-ben a pentóz a dezoxiribóz ; RNS-ben azonban ribóz .

A dezoxiribóz és a ribóz csak egy atomnál különbözik: valójában a dezoxiribóz szénén 2 hiányzik az oxigénatom (NB: csak egy hidrogén), ami ellenkezőleg, a ribóz szénén található (NB: itt: oxigén kapcsolódik hidrogénhez, és hidroxilcsoportot képez).

Ez a különbség önmagában óriási biológiai jelentőséggel bír: a DNS a genetikai örökség, amelyen az élő szervezet sejtjeinek fejlődése és megfelelő működése függ; Az RNS viszont a biológiai makromolekula, amely elsősorban a DNS-gének kódolásáért, dekódolásáért, szabályozásáért és expressziójáért felelős.

A másik fontos különbség a DNS és az RNS nukleotidok között a nitrogén bázisokra vonatkozik .

Ahhoz, hogy ezt a második egyenlőtlenséget teljesen megértsük, egy kis lépést kell tennünk.

Ábra: az 5 szénatomos cukrok, amelyek az RNS (ribóz) és a DNS (deoxiribóz) nukleotidjait alkotják.

A nitrogénbázisok szerves természetű molekulák, amelyek nukleinsavakban a különböző típusú komponensek nukleotidjainak megkülönböztető elemét képviselik. Valójában a DNS nukleotidjaiban és az RNS nukleotidokban az egyetlen változó elem a nitrogén bázis; a cukor-foszfát csoport csontváza változatlan marad.

Mind a DNS-ben, mind az RNS-ben 4 lehetséges nitrogén bázis van; ezért a nukleotidok típusai minden nukleinsav esetében összesen 4.

Miután elmondtuk, hogy a DNS és az RNS nukleotidok között fennálló második fontos különbségre, ezek a két nukleinsav közösen csak 3 nitrogénbázist tartalmaz 4-ből. Ebben az esetben az adenin, a guanin és a citozin a 3 nitrogénbázis. mind a DNS-ben, mind az RNS-ben; a timin és az uracil viszont a DNS negyedik nitrogén bázisa és az RNS negyedik bázisa.

Így a pentóz kivételével a DNS-nukleotidok és az RNS-nukleotidok 4-ből 3-nál egyenlőek.

Osztályok, amelyekhez a nitrogénbázisok tartoznak

Az adenin és a guanin a nitrogéntartalmú bázisokba tartoznak, ismertek a purinok . A purinek kettős gyűrűs aromás heterociklusos vegyületek.

A timin, a citozin és az uracil ugyanakkor a nitrogénbázisok csoportjába tartozik, amely pirimidinek . A pirimidinek egy gyűrűs aromás heterociklusos vegyületek.

A DNS ÉS RNS NUCLEOTIDS EGYÉB NEVE

A dezoxiribóz cukorhoz tartozó nukleotidok, azaz a DNS nukleotidjai a dezoxiribonukleotidok alternatív nevét veszik fel, pontosan a fent említett cukor jelenléte miatt.

Hasonló okokból a ribózcukorral rendelkező nukleotidok, azaz az RNS nukleotidok a ribonukleotidok alternatív nevét vesznek fel.

Nukleinsav szervezet

Egy nukleinsav összeállításakor a nukleotidok hosszú szálakba rendeződnek, hasonlóan a láncokhoz.

Minden ilyen nukleotid, amely ezeket a hosszú szálakat képezi, a következő nukleotidhoz kötődik, foszfodiészter kötéssel pentóz szén és a közvetlenül a következő nukleotid foszfátcsoportja között.

AZ ÁLLAPOT

A nukleotidszálak (vagy nukleotid szálak), amelyek a nukleinsavakat alkotják, két végük, az úgynevezett 5 'vég (az "ötödik csúcs") és a 3' vég (az "első három csúcs"). Megegyezés szerint a biológusok és a genetikusok megállapították, hogy az 5'-vég egy olyan filamentum fejét jelenti, amely egy nukleinsavat képez, míg a 3'-vége a farok .

Kémiai szempontból az 5'-vég egybeesik a lánc első nukleotidjának foszfátcsoportjával, míg a 3'-vég egybeesik az utolsó nukleotid 3 szénatomjára helyezett hidroxilcsoporttal (OH).

Ennek a szervezetnek az alapja, hogy a nukleotid szálakat a genetikai és biológiai molekulákban írják le: P-5 '→ 3'-OH.

* Megjegyzés: a P betű a foszfátcsoport foszforatomját jelzi.

Biológiai szerep

A gének expressziója a DNS nukleotid szekvenciától függ. A gének többé-kevésbé hosszú DNS-szegmensek (azaz nukleotidszegmensek), amelyek a fehérjeszintézishez nélkülözhetetlen információkat tartalmazzák. Aminosavakból álló fehérjék biológiai makromolekulák, amelyek alapvető szerepet játszanak a szervezet sejtmechanizmusainak szabályozásában.

Egy adott gén nukleotidszekvenciája meghatározza a kapcsolódó fehérje aminosav-szekvenciáját.