Nukleotid - hva er dette? Den sammensetning, struktur, antallet og rekkefølgen av nukleotider i DNA-kjeden

Alt liv på planeten er sammensatt av mange celler som støtter bestilling av organisasjonen på bekostning finnes i kjernen av genetisk informasjon. Det er fortsatt til stede, iverksettes og overføres komplekse makromolekylære forbindelser - en nukleinsyre bestående av monomerenhetene - nukleotider. det er umulig å overvurdere rollen av nukleinsyrer. Stabilitet av deres strukturer bestemt av den normale funksjon av organismen, og eventuelle avvik i konstruksjonen vil uunngåelig føre til endringer i cellulær organisering, aktivitet av fysiologiske prosesser og levedyktigheten av celler i sin alminnelighet.

Konseptet med et nukleotid, og dens egenskaper

Hvert molekyl av DNA eller RNA som består av mindre monomere forbindelser - nukleotid. Med andre ord, nukleotidene - byggesteinene i nukleinsyrer, co-enzymer og mange andre biologiske forbindelser, som er avgjørende for celle i løpet av dens levetid.

De viktigste egenskaper hos disse essensielle stoffer er:

• lagring av informasjon om proteinstruktur og arvet trekk;
• Kontroll over vekst og reproduksjon;
• delta i stoffskiftet og mange andre fysiologiske prosesser i cellen.

Sammensetningen av nukleotidene

Snakker av nukleotider, kan vi ikke dvele ved en så viktig sak som deres struktur og sammensetning.

Hvert nukleotid består av:

• sukkerrest;
• nitrogenholdig base;
• fosfatgruppe eller en rest av fosforsyre.

Vi kan si at base - en kompleks organisk forbindelse. Avhengig av den spesifikke sammensetning og type av nitrogenholdige baser i nukleotid pentosen nukleinsyrestruktur inndeles slik:

• deoksyribonukleinsyre eller DNA;
• ribonukleinsyre eller RNA.

Sammensetning nukleinsyre

Nukleinsyre-pentosesukker er presentert. Denne fem-karbon sukker i DNA er det som kalles deoksyribose, i RNA - ribose. Hvert molekyl har pentoser fem karbonatomer, hvorav fire sammen med oksygenatomet danner en fem-leddet ring, og den femte del av HO-CH2-gruppe.

Posisjonen til hvert karbonatom i molekylet pentosen betegnet arabisk tall med en prima (1C '2C', 3C '4c', 5C '). Ettersom alle prosesser lesing av genetisk informasjon med nukleinsyremolekyler ha en streng direktivitet, nummereringen av karbonatomene og deres anordning i ringen tjene som en peker til den korrekte retning.

Hydroksylgruppen til tredje og femte karbonatomer (og 3S '5S') festet fosforsyrerest. Han bestemmer den kjemiske identitet av DNA og RNA til en gruppe av syrer.

Den første karbonatom (1S ') nitrogenholdige basen er knyttet til sukkermolekylet.

Artssammensetning nitrogenholdige baser

Nukleotider av DNA-nitrogenholdige baser er representert ved fire arter:

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

De to første tilhører klassen av puriner, de to siste - pyrimidin. Molekylvekt purine pyrimidin er alltid tyngre.

Nukleotider RNA-nitrogenholdige baser representert;

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

Uracil samt tymin, en pyrimidinbase.

I den vitenskapelige litteratur og kan ofte finne andre betegnelse nitrogenbaser - latinske bokstaver (A, T, C, G, U).

Større detalj den kjemiske struktur av puriner og pyrimidiner.

Pyrimidiner, nemlig, cytosin, tymin og uracil, i den struktur som er angitt ved de to nitrogenatomene og fire karbonatomer, som danner en seksleddet ring. Hvert atom har sitt eget nummer 1-6.

Puriner (adenin og guanin) består av pyrimidin og imidazol eller to heterosykluser. Molekyl purin baser ved hjelp av fire nitrogenatomer og fem karbonatomer. Hvert atom nummerert fra 1 til 9.

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

Dannelsen av fosfodiesterbindinger

Det er viktig å forstå spørsmålet om hvordan å kombinere nukleotidene i polypeptidkjeden til å danne et nukleinsyremolekyl. Dette skjer på grunn av den såkalte fosfodiesterbindinger.

Samspillet mellom to nukleotider gir dinucleotide. Dannelse av nye forbindelser finner sted ved kondensasjon som mellom fosfatresten av en monomer og en annen hydroksy pentose fosfodiesterbinding inntreffer.

Polynukleotidsyntese - gjentatt repetisjon av denne reaksjonen (noen millioner ganger). Et polynukleotid-kjeden er konstruert ved å danne fosfodiesterbindinger mellom de tredje og femte karbon sukker (3S 'og 5S').

Montering polynukleotid - en kompleks prosess som foregår når enzymet DNA-polymerase, som gir bare den kjedevekst i den ene enden (3 ') med en fri hydroksygruppe.

Strukturen av DNA-molekylet

Et DNA-molekyl, så vel som protein kan være en primær, sekundær og tertiær struktur.

Sekvensen til nukleotidene i DNA-kjeden definerer dens primære struktur. Sekundære strukturen er dannet på grunn av hydrogenbindinger, ut fra hvilken forekomsten lagt komplementaritet prinsipp. Med andre ord, i syntesen av DNA-dobbeltspiralen virker viss regularitet: adenin, tymin svarer til en krets annen, guanin - cytosin og vice versa. Par av adenin og tymin eller guanin og cytosin er dannet av to i den første og i det sistnevnte tilfelle tre hydrogenbindinger. En slik forbindelse gir en solid binding nukleotidkjeder og lik avstand mellom dem.

Å vite sekvensen til nukleotidene i en DNA-kjede ved prinsippet for komplementaritet kan forlenges sekund eller supplement.

Den tertiære strukturen til DNA-komplekset er dannet av tre-dimensjonale bindinger, idet molekylet som gjør det mer kompakt, og i stand til å plasseres i et lite volum celle. For eksempel er E. coli-DNA lengde som er større enn 1 mm, mens den cellelengden, - på mindre enn 5 mikron.

Antallet nukleotider i DNA, og det er deres kvantitative forhold er underlagt regelen Chergaffa (antall av purin-baser er alltid lik mengden av pyrimidin). Avstanden mellom nukleotidene - en konstant lik 0,34 nm, og deres molekylvekt.

Strukturen av et RNA-molekyl

RNA er representert ved en enkelt polynukleotid kjede, dannes ved kovalente bindinger mellom pentose (ribose i dette tilfellet), og en fosfatdel. I lengden er det mye kortere DNA. Artssammensetning av de nitrogenholdige baser i nukleotid og det er forskjeller. RNA pyrimidinbase thymin i stedet for uracil anvendes. Avhengig av funksjoner som utføres i kroppen, kan RNA være av tre typer.

• Ribosomalt (rRNA) - vil vanligvis inneholde fra 3000 til 5000 nukleotider. Som et nødvendig strukturell komponent er involvert i dannelsen av det aktive sentrum av ribosomer, plasseringen av en av de viktigste prosesser i cellen - proteinbiosyntese.
• Transport (tRNA) - består av et gjennomsnitt på 75 - 95 nukleotider, utfører overføring til stedet for den ønskede aminosyre-polypeptid-syntese i ribosomet. Hver type tRNA (minst 40) har sin iboende bare til det en sekvens av nukleotider eller monomerer.
• Informasjon (RNAi) - i nukleotid sammensetning er svært mangfoldig. Overføring av genetisk informasjon fra DNA til ribosomer, virker som et templat for syntese av proteinmolekylet.

Rollen av nukleotider i kroppen

Nukleotider i cellen utføre en rekke viktige funksjoner:

• anvendes som byggeklosser for nukleinsyrer (nukleotid purin- og pyrimidin-serien);
• er involvert i mange prosesser i cellen;
• del av ATP - den viktigste energikilden i celler;
• virker som vektorer for å redusere ekvivalenter i cellen (NAD +, NADP +, FAD, FMN);
• fungere som bioregulatorer;
• kan betraktes som andre budbringere ekstracellulære regulær syntese (f.eks cAMP eller cGMP).

Nukleotid - en monomer enhet som danner flere kompleksforbindelser - nukleinsyrer, uten hvilken overføring av genetisk informasjon, dens lagring og avspilling. Frie nukleotider er de viktigste komponentene som er involvert i signalenergien prosesser og støtte celler og normal funksjon av hele organismen.