nukleotider

generalitet

Nukleotider er de organiske molekylene som utgjør nukleinsyrene DNA og RNA.

Nukleinsyrer er biologiske makromolekyler av grunnleggende betydning for overlevelse av en levende organisme, og nukleotider er byggesteinene som utgjør dem.

Alle nukleotider har en generell struktur som inneholder tre molekylære elementer: en fosfatgruppe, en pentose (dvs. et sukker med 5 karbonatomer) og en nitrogenbasert base.

I DNA er pentose deoksyribose; i RNA er det imidlertid ribose.

Nærværet av deoksyribose, i DNA og ribose, i RNA, representerer hovedforskjellen som eksisterer mellom nukleotidene som utgjør disse to nukleinsyrer.

Den andre viktige forskjellen gjelder nitrogenbasene: Nukleotidene til DNA og RNA har i alminnelighet mellom dem bare 3 av de 4 nitrogenbasene som er forbundet med dem.

Hva er nukleotider?

Nukleotider er de organiske molekylene som utgjør monomerer av nukleinsyrer DNA og RNA .

Ifølge en annen definisjon er nukleotider molekylenhetene som utgjør nukleinsyrene DNA og RNA.

Kjemiske og biologiske monomerer definerer molekylenhetene som, som er anordnet i lange lineære kjeder, utgjør store molekyler ( makromolekyler ), bedre kjent som polymerer .

Generell struktur

Nukleotider har en molekylær struktur som inneholder tre elementer:

• En fosfatgruppe, som er et derivat av fosforsyre;
• Et sukker med 5 karbonatomer, det er en pentose ;
• En nitrogenholdig base, som er et aromatisk heterocyklisk molekyl.

Pentosen er det sentrale elementet i nukleotidene, da fosfatgruppen og den nitrogenbaserte basen binder seg til den.

Figur: Elementer som utgjør et generisk nukleotid av en nukleinsyre. Som det kan sees, blir fosfatgruppen og nitrogenbasen bundet til sukker.

Den kjemiske bindingen som holder pentosen og fosfatgruppen sammen er en fosfodiesterbinding (eller fosfodiester-type binding), mens den kjemiske bindingen som forener pentosen og den nitrogenbaserte basen er en N-glykosidbinding (eller N-glykosidbinding ).

HVAD PENTOSO KARBONER ER INVOLVERT I VIKTIGE BANDER?

Premise: Kjemister har tenkt å nummerere kolene som utgjør de organiske molekylene, på en måte som forenkler studien og beskrivelsen. Her da blir de 5 kullene i en pentose: karbon 1, karbon 2, karbon 3, karbon 4 og karbon 5. Kriteriet for tildeling av tallene er ganske komplisert, og derfor anser vi det hensiktsmessig å utelate det.

Av de 5 kullene som danner pentosen av nukleotider, er de involverte i bindingene med nitrogenbindingen og fosfatgruppen henholdsvis karbon 1 og karbon 5 .

• Pentose karbon 1 → N-glykosidbinding → nitrogenbasert base
• Pentose karbon 5 → fosfodiesterbinding → fosfatgruppe

Nukleotider er nukleosid med en fosfatgruppe

Figur: Struktur av en pentose, nummerering av dens sammensatte karboner og bindinger med nitrogenbasen og fosfatgruppe.

Uten fosfatgruppeelementet blir nukleotider nukleosider .

Et nukleosid er faktisk et organisk molekyl som stammer fra foreningen mellom en pentose og en nitrogenbasert base.

Denne annotasjonen tjener til å forklare noen definisjoner av nukleotider som angir: "nukleotider er nukleosider som har en eller flere fosfatgrupper bundet til karbon 5".

Forskjellen mellom DNA og RNA

Nukleotidene av DNA og RNA er forskjellige fra strukturell synspunkt.

Hovedforskjellen ligger i pentosen : i DNA er pentosen deoksyribosen ; i RNA er det imidlertid ribose .

Deoksyribose og ribose er forskjellige for bare ett atom: Faktisk mangler karbon 2 av deoksyribosen et oksygenatom (NB: det er bare ett hydrogen), som tvert imot er tilstede på karbon 2 av ribose (NB: her, oksygen forbinder et hydrogen, danner en hydroksylgruppe OH).

Denne forskjellen alene har enorm biologisk betydning: DNA er den genetiske arven som utviklingen og tilstrekkelig funksjon av celler i en levende organisme er avhengig av; RNA, derimot, er den biologiske makromolekylen som hovedsakelig er ansvarlig for koding, dekoding, regulering og ekspresjon av DNA-gener.

Den andre viktige forskjellen mellom DNA- og RNA-nukleotidene angår nitrogenbasisene .

For å forstå denne andre ulikheten fullt ut, er det nødvendig å ta et lite skritt tilbake.

Figur: 5-karbon sukkerarter som utgjør nukleotidene av RNA (ribose) og DNA (deoksyribose).

De nitrogenholdige basene er molekyler av organisk natur, som i nukleinsyrer representerer det karakteristiske elementet i de forskjellige typer av nukleotider. Faktisk er i nukleotidene av DNA så vel som i RNA-nukleotidene det eneste variable elementet den nitrogenholdige base; sukkerfosfatgruppeskelettet forblir uendret.

I både DNA og RNA er det 4 mulige nitrogenholdige baser; derfor er nukleotidtyper, for hver nukleinsyre, totalt 4.

Når det er sagt, og tilbake til den andre viktige forskjellen som eksisterer mellom DNA- og RNA-nukleotidene, har disse to nukleinsyrene i alminnelighet bare 3 nitrogenbaser ut av 4. I dette tilfellet er adenin, guanin og cytosin de 3 nitrogenbasene tilstede i både DNA og RNA; tymin og uracil er derimot henholdsvis den fjerde nitrogenbasen av DNA og den fjerde basis av RNA.

Dermed er pentose, DNA-nukleotidene og RNA-nukleotidene like for 3 av 4 typer.

Klasser som de nitrogenholdige basene tilhører

Adenin og guanin tilhører klassen av nitrogenbaserte baser, kjent som puriner . Puriner er aromatiske heterocykliske forbindelser med dobbelt ring.

Thymin, cytosin og uracil tilhører på den annen side klassen av nitrogenbaserte baser, kjent som pyrimidiner . Pyrimidiner er aromatiske heterocykliske forbindelser med en ring.

ANNET NAMN TIL NUCLEOTIDER AV DNA OG RNA

Nukleotidene med deoksyribosesukker, som er DNA-nukleotidene, tar det alternative navnet på deoksyribonukleotider, nettopp på grunn av tilstedeværelsen av førnevnte sukker.

Av lignende grunner tar nukleotider med ribose-sukker, dvs. RNA-nukleotider, det alternative navnet på ribonukleotider .

Nukleinsyreorganisasjon

Ved sammensetning av en nukleinsyre, organiserer nukleotider seg i lange filamenter, ligner kjeder.

Hvert nukleotid som danner disse lange strengene binder til neste nukleotid, ved hjelp av en fosfodiesterbinding mellom karbonet 3 i sin pentose og fosfatgruppen av det umiddelbart følgende nukleotid.

Slutten

Nukleotidfilamenter (eller nukleotidfilamenter), som utgjør nukleinsyrer, har to ender, kjent som 5'-enden (les "tips fem først") og slutt 3 ' (les "tips tre først"). Ved konvensjon har biologer og genetikere fastslått at 5'- enden representerer hodet til et filament som danner en nukleinsyre, mens 3'-enden representerer sin hale .

Fra kjemisk synspunkt faller 5'-enden sammen med fosfatgruppen av det første nukleotid av kjeden, mens 3'-enden faller sammen med hydroksylgruppen (OH) plassert på karbonet 3 av det siste nukleotid.

Det er på grunnlag av denne organisasjonen at nukleotidfilamenter er beskrevet i de genetiske og biologiske molekylære bøkene: P-5 '→ 3'-OH.

* NB: bokstaven P angir fosforgruppen i fosfatgruppen.

Biologisk rolle

Ekspresjonen av gener avhenger av DNA-nukleotidsekvensen. Gen er mer eller mindre lange segmenter av DNA (dvs. nukleotidsegmenter), som inneholder informasjonen som er avgjørende for proteinsyntese . Utgjøres av aminosyrer, proteiner er biologiske makromolekyler, som spiller en grunnleggende rolle i regulering av en organismes cellulære mekanismer.

Nukleotidsekvensen av et gitt gen spesifiserer aminosyresekvensen av det relaterte protein.