Je to nukleotid? Složení, struktura, počet a sekvence nukleotidů v řetězci DNA

Všechny živé věci na planetě se skládají z množství buněk, které podporují řádnost jejich organizace na úkor genetické informace obsažené v jádru. Konzervuje se, realizuje a přenáší složité vysokomolekulární sloučeniny - nukleové kyseliny sestávající z monomerních jednotek - nukleotidů. Úloha nukleových kyselin nemůže být příliš zdůrazněna. Stabilita svých struktur určených normální funkci organismu, a jakékoliv odchylky ve struktuře nevyhnutelně vést ke změnám v buněčné organizaci, činnost fyziologických procesů a životaschopnost buněk obecně.

Koncepce nukleotidu a jeho vlastnosti

Každý DNA molekula nebo RNA je shromážděna z menších monomerních sloučenin - nukleotidů. Jinými slovy, jsou nukleotidy - stavební bloky nukleových kyselin, koenzymy a mnoho dalších biologických sloučenin, které jsou kritické pro buňky v průběhu jeho životnosti.

Mezi hlavní vlastnosti těchto nenahraditelných látek patří:

• ukládání informací o strukturu proteinu a zděděné znaky -
• Řízení růstu a reprodukce -
• účast na metabolismu a mnoha dalších fyziologických procesech probíhajících v buňce.

Nukleotidová kompozice

Když už mluvíme o nukleotidech, nemůžeme se zabývat jen tak důležitou otázkou, jako je jejich struktura a složení.

Každý nukleotid se skládá z:

• zbytky cukru -
• Dusíkový základ-
• fosfátová skupina nebo zbytky kyselina fosforečná.

Lze říci, že nukleotid je složitá organická sloučenina. V závislosti na druhovém složení dusíkatých bází a typu pentózy v nukleotidové struktuře se nukleové kyseliny dělí na:

• deoxyribonukleová kyselina nebo DNA-
Ribonukleová kyselina nebo RNA.

Složení nukleových kyselin

V nukleových kyselinách je cukrem pentóza. Jedná se o pěti-uhlíkový cukr, v DNA se nazývá deoxyribosa, v RNA-ribose. Každá molekula pentózy má pět atomů uhlíku, čtyři společně s atomem kyslíku tvoří pětičlenný kruh a pátý je ve skupině HO-CH2.

Pozice každého atomu uhlíku v molekule, pentózy označeny arabské číslo s připravit (1Cacute-, 2Cacute-, 3Cacute-, 4Cacute-, 5Cacute-). Od všech čtecích procesů dědičné informace s molekulou nukleové kyseliny mají přísnou direktivitu, číslování atomů uhlíku a jejich umístění v kruhu slouží jako druh ukazatele správným směrem.

Na hydroxylové skupině je na třetí a pátý atom uhlíku připojen zbytek kyseliny fosforečné (3Cacute- a 5Cacute-). Určuje chemickou afinitu DNA a RNA ke skupině kyselin.

Dusíková báze je připojena k prvnímu atomu uhlíku (1Cacute-) v molekule cukru.

Druhy složení dusíkatých bází

Nukleotidy DNA podél dusíkové báze jsou reprezentovány čtyřmi typy:

• adenin (A) -
• guanin (D) -
• cytosin (C) -
• Thymin (T).

První dvě patří do třídy purinů, ty dvě patří do pyrimidinů. Molekulovou hmotností je purin vždy těžší než pyrimidin.

RNA nukleotidy na dusíkové bázi jsou:

• adenin (A) -
• guanin (D) -
• cytosin (C) -
• uracil (Y).

Uracil, stejně jako thymin, je pyrimidinová báze.

Ve vědecké literatuře je často možné nalézt další označení dusíkatých základen - latinských písmen (A, T, C, G, U).

Další podrobnosti o chemické struktuře purinů a pyrimidinů.

Pyrimidinů, a to, cytosin, thymin a uracil, ve struktuře reprezentován dvěma atomy dusíku a čtyřmi atomy uhlíku, které tvoří šestičlenný kruh. Každý atom má své vlastní číslo od 1 do 6.

Puriny (adenin a guanin) sestávají z pyrimidinu a imidazolu nebo dvou heterocyklů. Molekula purinových bází je reprezentována čtyřmi atomy dusíku a pěti atomy uhlíku. Každý atom je očíslován od 1 do 9.

V důsledku spojení dusíkaté báze a pentózového zbytku vzniká nukleosid. Nukleotid je sloučenina nukleosidu a fosfátové skupiny.

Tvorba fosfodiesterových vazeb

Je důležité pochopit otázku, jak se nukleotidy vážou na polypeptidový řetězec a tvoří molekulu nukleové kyseliny. Je to způsobeno takzvanými fosfodiesterovými vazbami.

Interakce dvou nukleotidů poskytuje dinukleotid. Tvorba nové sloučeniny nastává kondenzací, když dochází k fosfodiesterové vazbě mezi fosfátovou skupinou jednoho monomeru a hydroxy skupinou pentosy druhé.

Syntéza Polynukleotid - opakované opakování této reakce (několik miliónů krát). Polynukleotid řetěz je konstruován vytvořením fosfodiesterové vazby mezi třetím a pátým uhlíky cukrů (3Sacute- a 5Sacute-).

Sestavení polynukleotid - složitý proces, který probíhá, když se enzym DNA polymerázu, který poskytuje růst řetězce jen na jednom konci (3acute-) s volnou hydroxylovou skupinou.

Struktura molekuly DNA

Molekula DNA, jako protein, může mít primární, sekundární a terciární strukturu.

Sekvence nukleotidů v řetězci DNA určuje jeho primární struktura. Sekundární struktura je tvořena vodíkovými vazbami, které jsou založeny na principu komplementarity. Jinými slovy, v syntéze DNA dvoušroubovice působí určitou pravidelnost: adenin, thymin odpovídá obvodu jiné, guanin - cytosin a naopak. Páry adeninu a thyminu nebo guaninu a cytosinu jsou tvořeny dvěma v prvním a tři v posledním případě vodíkovými vazbami. Taková nukleotidová sloučenina poskytuje silnou vazbu mezi řetězci a stejnou vzdálenost mezi nimi.

Pokud známe sekvenci nukleotidů jednoho řetězce DNA, druhá může být dokončena podle principu komplementarity nebo adice.

Struktura terciární DNA se vytváří kvůli komplexním trojrozměrným vazbám, díky nimž je molekula kompaktnější a může být umístěna v malém objemu buňky. Například délka DNA z E. coli je větší než 1 mm, zatímco délka buňky je menší než 5 um.

Počet nukleotidů v DNA, konkrétně jejich kvantitativní poměr, se řídí pravidlem Chergaff (počet purinových bází se vždy rovná množství pyrimidinových bází). Vzdálenost mezi nukleotidy je konstantní hodnota 0,34 nm, stejně jako jejich molekulová hmotnost.

Struktura molekuly RNA

RNA je reprezentována vytvořením jediného polynukleotidového řetězce kovalentních vazeb mezi pentózou (v tomto případě ribózou) a fosfátovým zbytkem. Délka je mnohem kratší než DNA. Existují také rozdíly v druhovém složení dusíkatých bází v nukleotidu. Namísto pyrimidinové báze tyminu se uracil používá v RNA. V závislosti na funkcích prováděných v těle může být RNA tří typů.

• Ribosomální (rRNA) - obvykle obsahuje od 3000 do 5000 nukleotidů. Protože nezbytná strukturní složka se podílí na tvorbě aktivního centra ribozomů, umístění jednoho z nejdůležitějších procesů v buňce je biosyntéza proteinů.
• Doprava (tRNA) - skládá se z průměru 75 - 95 nukleotidů, provádí převod do místa syntézy aminokyselin polypeptidu požadované v ribozomu. Každý typ tRNA (alespoň 40) má vlastní sekvenci monomerů nebo nukleotidů, které jsou v něm obsaženy.
• Informace (mRNA) - složením nukleotidů je velmi různorodé. Přenáší genetickou informaci z DNA na ribosomy, působí jako matrice pro syntézu proteinové molekuly.

Role nukleotidů v těle

Nukleotidy v buňce provádějí řadu důležitých funkcí:

• se používají jako konstrukční bloky nukleových kyselin (nukleotidy řady purinů a pyrimidinu)
• podílet se na mnoha metabolických procesech v buňkách,
• jsou součástí ATP - hlavního zdroje energie v buňkách -
• působí jako nosiče redukujících ekvivalentů v buňkách (NAD +, NADP +, FAD, FMN) -
• provádět funkci bioregulátorů -
• lze považovat za druhé posly extracelulární pravidelné syntézy (např. CAMP nebo cGMP).

Nukleotid je monomerní jednotka, která tvoří složitější sloučeniny - nukleové kyseliny, bez nichž není možné předávat genetickou informaci, ukládat ji a reprodukovat ji. Volné nukleotidy jsou hlavními součástmi signálních a energetických procesů, které podporují normální životně důležitou aktivitu buněk a organismu jako celku.