Općenitost
Nukleotidi su organske molekule koje čine nukleinske kiseline DNA i RNA.
Nukleinske kiseline su biološke makromolekule od temeljne važnosti za opstanak živog organizma, a nukleotidi su njihove građevne jedinice.
Svi nukleotidi imaju opću strukturu koja uključuje tri molekularna elementa: fosfatnu skupinu, pentozu (tj. Šećer s 5 ugljika) i dušikovu bazu.
U DNK, pentoza je deoksiriboza; u RNA, s druge strane, to je riboza.
Prisutnost deoksiriboze u DNA i riboze 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 samo 3 od 4 dušične baze povezane s njima.
Što su nukleotidi?
Nukleotidi su organske molekule koje tvore monomere DNA i RNA nukleinske kiseline.
Prema drugoj definiciji, nukleotidi su molekularne jedinice koje čine DNK i RNK nukleinskih kiselina.
Kemijski i biološki monomeri definiraju molekularne jedinice koje, poredane u dugačke linearne lance, tvore velike molekule (makromolekule), poznatije kao polimeri.
Opća struktura
Nukleotidi imaju molekularnu strukturu koja uključuje tri elementa:
- Fosfatna skupina, koja je derivat fosforne kiseline;
- Šećer s 5 atoma ugljika, to jest pentoza;
- Dušikova baza, koja je aromatska heterociklična molekula.
Pentoza predstavlja središnji element nukleotida, jer se na nju vežu fosfatna skupina i dušikova baza.
Slika: Elementi koji čine generički nukleotid nukleinske kiseline. Kao što se može vidjeti, fosfatna skupina i dušikova baza vežu se za šećer.
Kemijska veza koja drži pentozu i fosfatnu skupinu zajedno je fosfodiesterska veza (ili veza fosfodiestera), dok je kemijska veza koja veže pentozu i dušikovu bazu N-glikozidna veza (ili N-glikozidna veza.).
KOJI UGLJEN PENTOSOA SU UMJESTENI U RAZLIČITIM LINKOVIMA?
Prostor: kemičari su smislili numeriranje ugljika koji čine organske molekule na način koji pojednostavljuje njihovo proučavanje i opis. Ovdje, dakle, 5 ugljika pentoze postaju: ugljik 1, ugljik 2, ugljik 3, ugljik 4 i ugljik 5. Kriterij za dodjeljivanje brojeva prilično je složen, stoga smatramo prikladnim da ga izostavimo.
Od 5 ugljika koji tvore pentozu nukleotida, oni koji su uključeni u veze s dušikovom bazom i fosfatnom skupinom su ugljik 1 i ugljik 5.
- Pentozni ugljik 1 → N-glikozidna veza → dušikova baza
- Pentozni ugljik 5 → fosfodiesterska veza → fosfatna skupina
NUKLEOTIDI SU NUKLEOZIDI S FOSFATNOM GRUPOM
Slika: Struktura pentoze, numeriranje njezinih sastavnih ugljika i veza s dušikovom bazom i fosfatnom skupinom.
Bez elementa fosfatne skupine, nukleotidi postaju nukleozidi.
Nukleozid je, zapravo, organska molekula koja proizlazi iz spoja pentoze i dušične baze.
Ova napomena služi za objašnjenje nekih definicija nukleotida, koje navode: "nukleotidi su nukleozidi koji imaju jednu ili više fosfatnih skupina vezanih za ugljik 5".
Razlika između DNK i RNK
Nukleotidi DNA i RNA međusobno se razlikuju sa strukturnog gledišta.
Glavna razlika leži u pentozi: u DNK pentoza je deoksiriboza; u RNA, s druge strane, to je riboza.
Deoksiriboza i riboza razlikuju se samo za jedan atom: zapravo, atom ugljika nedostaje na ugljiku 2 deoksiriboze (NB: c "je samo vodik), koji je, naprotiv, prisutan na ugljiku 2 riboze (NB: ovdje se kisik pridružuje vodiku tvoreći hidroksilnu skupinu (OH).
Sama ta razlika ima ogromnu biološku važnost: DNK je genetsko naslijeđe o kojem ovisi razvoj i odgovarajuće funkcioniranje stanica živog organizma; RNA je, s druge strane, biološka makromolekula uglavnom odgovorna za kodiranje, dekodiranje, regulaciju i ekspresiju DNA gena.
Druga važna razlika između DNA i RNA nukleotida tiče se dušičnih baza.
Za potpuno razumijevanje ove druge nejednakosti potrebno je napraviti mali korak unatrag.
Slika: šećeri s 5 ugljika koji čine nukleotide RNA (riboza) i DNA (deoksiriboza).
Dušikove baze su molekule organske prirode, koje u nukleinskim kiselinama predstavljaju karakterističan element različitih vrsta sastavnih nukleotida. Zapravo, u nukleotidima DNA, kao i u nukleotidima RNK, jedini varijabilni element je dušikova baza.; kostur šećerno-fosfatne skupine ostaje nepromijenjen.
I u DNK i u RNK, moguće dušične baze su 4; stoga su vrste nukleotida, za svaku nukleinsku kiselinu, u sve 4.
Rekavši to, vraćajući se na drugu važnu razliku između nukleotida DNA i RNA, ove dvije nukleinske kiseline imaju zajedničko samo 3 od 4 dušične baze. U ovom slučaju, adenin, gvanin i citozin su 3 dušične baze. i DNA i RNA; timin i uracil, s druge strane, četvrta su dušikova baza DNK i četvrta baza RNA.
Stoga su, osim pentoze, DNA nukleotidi i RNA nukleotidi isti za 3 od 4 tipa.
Klase pripadnosti dušikovih baza
Adenin i gvanin pripadaju klasi dušičnih baza, poznatim kao purini. Purini su aromatski heterociklični spojevi s dvostrukim prstenom.
Timin, citozin i uracil, s druge strane, pripadaju klasi dušičnih baza, poznatih kao pirimidini. Pirimidini su aromatski heterociklični spojevi s jednim prstenom.
DRUGO IME DNK I RNK NUKLEOTIDA
Nukleotidi s deoksiriboznim šećerom, tj. DNA nukleotidi, uzimaju alternativni naziv deoksiribonukleotidi, upravo zbog prisutnosti spomenutog šećera.
Iz sličnih razloga, nukleotidi sa šećernom ribozom, to jest nukleotidi RNK, poprimaju alternativni naziv ribonukleotidi.
- Deoksiribonukleotid adenin
- Guanin deoksiribonukleotid
- Deoksiribonukleotid citozin
- Deoksiribonukleotid timin
- Ribonukleotid adenin
- Guanin Ribonukleotid
- Citozin Ribonukleotid
- Uracil ribonukleotid
Organizacija u nukleinskim kiselinama
Pri sastavljanju nukleinske kiseline nukleotidi se organiziraju u dugačke niti, slične lancima.
Svaki nukleotid koji tvori ove dugačke niti veže se za sljedeći nukleotid pomoću fosfodiesterske veze između ugljika 3 njegove pentoze i fosfatne skupine neposredno slijedećeg nukleotida.
EKSTREMITETI
Nukleotidni lanci (ili nukleotidni lanci), koji sačinjavaju nukleinske kiseline, imaju dva kraja, poznata kao 5 "kraj (čitaj" pet krajnjih primera ") i 3" kraj (čitaj "tri krajnja primarna"). Konvencijom su biolozi i genetičari ustanovili da "kraj 5" predstavlja glavu niti koja tvori nukleinsku kiselinu, dok "kraj 3" predstavlja njen rep.
S kemijskog gledišta, "5 kraj" se poklapa s fosfatnom skupinom prvog nukleotida lanca, dok se "3 kraj" podudara s hidroksilnom skupinom (OH) postavljenom na ugljik 3 posljednjeg nukleotida.
Na temelju ove organizacije, u knjigama o genetici i molekularnoj biologiji, nukleotidni nizovi su opisani na sljedeći način: P -5 "→ 3" -OH.
* Napomena: slovo P označava atom fosfora fosfatne skupine.
Biološka uloga
Ekspresija gena ovisi o DNK nukleotidnoj sekvenci. Geni su više ili manje dugi segmenti DNA (tj. Segmenti nukleotida), koji sadrže informacije bitne za sintezu proteina. Sačinjene od aminokiselina, proteini su biološke makromolekule, koje igraju temeljnu ulogu u regulaciji staničnih mehanizama organizma.
Nukleotidna sekvenca datog gena određuje aminokiselinsku sekvencu srodnog proteina.
