Nukleotid - hvad er det? Sammensætning, struktur, antal og sekvens af nukleotider i DNA-kæden

Alt liv på planeten er sammensat af mange celler, der understøtter bestilling af deres organisation på bekostning indeholdt i kernen af den genetiske information. Det er stadig til stede, implementeret og transmitteres komplekse makromolekylære forbindelser - en nukleinsyre bestående af monomerenhederne - nukleotider. det er umuligt at overvurdere rolle nukleinsyrer. Stabilitet af deres strukturer bestemmes af den normale funktion af organismen, og eventuelle afvigelser i strukturen vil uundgåeligt føre til ændringer i cellulær organisation, aktivitet af fysiologiske processer og levedygtigheden af celler i almindelighed.

Begrebet af et nukleotid og dets egenskaber

Hver molekyle af DNA eller RNA består af mindre monomere forbindelser - nukleotid. Med andre ord nucleotiderne - byggestenene i nukleinsyrer, co-enzymer og mange andre biologiske forbindelser, der er afgørende for celle i sin levetid.

De vigtigste egenskaber af disse væsentlige stoffer omfatter:

• opbevaring af information om proteinstrukturen og nedarvede træk;
• Kontrol over vækst og reproduktion;
• deltage i stofskiftet og mange andre fysiologiske processer i cellen.

Sammensætningen af nukleotider

Apropos nukleotider, kan vi ikke dvæle ved et så vigtigt emne som deres struktur og sammensætning.

Hvert nukleotid består af:

• sukkerrest;
• nitrogenholdige base;
• phosphatgruppe eller en rest af phosphorsyre.

Vi kan sige, at nukleotidet - en kompleks organisk forbindelse. Afhængigt af den specifikke sammensætning og type nitrogenholdige baser i nukleotid pentose nukleinsyre struktur opdelt i:

• deoxyribonucleinsyre eller DNA;
• ribonucleinsyre eller RNA.

Sammensætning nukleinsyre

Det nukleinsyrebindende pentosesukker præsenteres. Denne fem-carbon sukker i DNA kaldes deoxyribose, i RNA - ribose. Hvert molekyle har pentoser fem carbonatomer, hvoraf fire sammen med oxygenatomet danner en fem-leddet ring, og den femte del af HO-CH2-gruppe.

Positionen af hvert carbonatom i molekylet pentose betegnet arabertal med en førsteklasses (1C '2C', 3C '4C', 5C '). Eftersom alle processer læsning af genetisk information med nukleinsyremolekyler har en streng direktivitet, nummereringen af carbonatomerne og deres arrangement i ringen tjene som en pointer til den rigtige retning.

Hydroxylgruppen til tredje og femte carbonatomer (og 3S '5S') fastgjort phosphorsyrerest. Han bestemmer den kemiske identitet af DNA og RNA til en gruppe af syrer.

Den første carbonatom (1S) nitrogenholdig base fæstnet til sukkeret molekyle.

Arter sammensætning nitrogenholdige baser

Nukleotider af DNA nitrogenbaser er repræsenteret ved fire arter:

• adenin (A);
• guanin (G);
• cytosin (C);
• thymin (T).

De to første tilhører klassen af puriner, de to sidste - pyrimidin. Molekylvægt purin pyrimidin er altid tungere.

Nukleotider RNA nitrogenholdige baser repræsenteret:

• adenin (A);
• guanin (G);
• cytosin (C);
• uracil (U).

Uracil samt thymin, en pyrimidinbase.

I den videnskabelige litteratur og kan ofte finde andre betegnelse nitrogenholdige baser - latinske bogstaver (A, T, C, G, U).

Nærmere den kemiske struktur af puriner og pyrimidiner.

Pyrimidiner, nemlig, cytosin, thymin og uracil, i struktur repræsenteret ved de to nitrogenatomer og fire carbonatomer danner en seksleddet ring. Hvert atom har sit eget nummer fra 1 til 6.

Puriner (adenin og guanin) består af pyrimidin og imidazol eller to heterocykliske. Molekyle purinbaser repræsenteret af fire nitrogenatomer og fem carbonatomer. Hvert atom nummereret fra 1 til 9.

Den resulterende forbindelse med nitrogenholdig base og en pentose rest dannet nukleosid. Nukleotid - et nukleosid forbindelse og en phosphatgruppe.

Dannelsen af phosphodiesterbindinger

Det er vigtigt at forstå spørgsmålet om, hvordan man kombinerer nukleotiderne i polypeptidkæden til dannelse af et nukleinsyremolekyle. Dette sker på grund af de såkaldte phosphodiesterbindinger.

Interaktion af to nukleotider giver dinukleotid. Dannelse af nye forbindelser sker ved kondensation som mellem phosphatrest af en monomer og en anden hydroxy pentose phosphodiesterbinding forekommer.

Polynucleotidsyntese - gentagen gentagelse af denne reaktion (et par millioner gange). Et polynukleotid kæde er konstrueret ved dannelse af phosphodiesterbindinger mellem den tredje og femte carbonatomer sukkerarter (3S 'og 5S').

Samling polynukleotid - en kompleks proces, der finder sted, når enzymet DNA-polymerase, som tilvejebringer kun vækst kæde i den ene ende (3 ') med en fri hydroxygruppe.

Strukturen af DNA-molekylet

Et DNA-molekyle samt proteinet kan være en primær, sekundær og tertiær struktur.

Den sekvens af nukleotider i DNA-kæden definerer sin primære struktur. Sekundær struktur er dannet på grund af hydrogenbindinger, grundlag af hvilke forekomsten lagt komplementaritet princip. Med andre ord, i syntesen af DNA dobbelt helix virker vis regelmæssighed: adenin, thymin svarer til et kredsløb anden, guanin - cytosin og omvendt. Par af adenin og thymin eller guanin og cytosin er dannet af de to i den første og i sidstnævnte tilfælde tre hydrogenbindinger. En sådan forbindelse tilvejebringer en solid binding nucleotid kæder og lige stor afstand mellem dem.

Kendskab til sekvensen af nukleotider i en DNA-kæde ved princippet om komplementaritet kan udvides eller supplere den.

Den tertiære struktur af DNA-komplekset er dannet af tredimensionale obligationer, der molekyle, hvilket gør det mere kompakt og i stand anbringes i et lille volumen celle. For eksempel E. coli-DNA længde er større end 1 mm, mens cellen længde - på mindre end 5 mikron.

Antallet af nukleotider i DNA'et, og det er deres kvantitative forhold er omfattet af reglen Chergaffa (antal purinbaser er altid lig med mængden af pyrimidin). Afstanden mellem nukleotider - en konstant lig med 0,34 nm, og deres molekylvægt.

Strukturen af et RNA-molekyle

RNA er repræsenteret ved en enkelt polynukleotidkædeforlængelse, dannet af kovalente bindinger mellem pentose (ribose i dette tilfælde) og en phosphatgruppe. I længden er det meget kortere DNA. Artssammensætning de nitrogenholdige baser i nukleotid- og der er forskelle. RNA pyrimidinbase thymin i stedet for uracil anvendes. Afhængigt af de funktioner i kroppen, kan RNA være af tre typer.

• ribosomale (rRNA) - vil generelt indeholde fra 3.000 til 5.000 nukleotider. Som en nødvendig strukturel komponent er involveret i dannelsen af den aktive centrum af ribosomer, placeringerne af en af de vigtigste processer i cellen - proteinbiosyntese.
• Transport (tRNA) - består af et gennemsnit på 75 - 95 nucleotider, udfører overførsel til stedet for den ønskede aminosyre polypeptidsyntese i ribosomet. Hver type tRNA (mindst 40) har sin iboende kun det en sekvens af nukleotider eller monomerer.
• Information (RNAi) - i nukleotid sammensætning er meget forskelligartet. Overførsel af genetisk information fra DNA til ribosomer, virker som en skabelon til syntese af proteinmolekylet.

Rollen af nukleotider i kroppen

Nukleotider i cellen udføre en række vigtige funktioner:

• anvendes som byggesten til nukleinsyrer (nukleotid purin- og pyrimidin-serien);
• er involveret i mange metaboliske processer i cellen;
• en del af ATP - den vigtigste energikilde i celler;
• virker som vektorer for reducerende ækvivalenter i cellen (NAD +, NADP +, FAD, FMN);
• fungere som bioregulatorer;
• kan betragtes som anden messengers ekstracellulær regelmæssig syntese (for eksempel cAMP eller cGMP).

Nukleotid - en monomer enhed, der danner flere komplekse forbindelser - nukleinsyrer, uden hvilken overførslen af genetisk information, oplagring og afspilning. Gratis nukleotider er de vigtigste komponenter, der er involveret i signal energi processer og understøttende celler og normale funktion af hele organismen.