nukleotider

generalitet

Nukleotider er de organiske molekyler, der udgør nucleinsyrerne DNA og RNA.

Nukleinsyrer er biologiske makromolekyler af grundlæggende betydning for overlevelsen af en levende organisme, og nukleotider er de byggesten, der udgør dem.

Alle nukleotider har en generel struktur, der omfatter tre molekylære elementer: en phosphatgruppe, en pentose (dvs. et sukker med 5 carbonatomer) og en nitrogenbaseret base.

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

Tilstedeværelsen af deoxyribose, i DNA og af ribose, i RNA repræsenterer den største forskel, der eksisterer mellem nukleotiderne, der udgør disse to nukleinsyrer.

Den anden vigtige forskel vedrører de kvælstofbaserede baser: DNA-nukleotiderne og RNA'et har i almindelighed mellem dem kun 3 af de 4 nitrogenbaserede baser, der er forbundet med dem.

Hvad er nukleotider?

Nukleotider er de organiske molekyler, der udgør monomererne af nukleinsyrer DNA og RNA .

Ifølge en anden definition er nukleotider de molekylære enheder, der udgør nucleinsyrerne DNA og RNA.

Kemiske og biologiske monomerer definerer molekylenhederne, som, som er arrangeret i lange lineære kæder, udgør store molekyler ( makromolekyler ), bedre kendt som polymerer .

Generel struktur

Nucleotider har en molekylær struktur, der omfatter tre elementer:

En phosphatgruppe, som er et derivat af phosphorsyre;
Et sukker med 5 carbonatomer, det er en pentose ;
En nitrogenholdig base, som er et aromatisk heterocyklisk molekyle.

Pentosen er det centrale element i nucleotiderne, idet phosphatgruppen og den nitrogenholdige base binder til den.

Figur: Elementer, der udgør et generisk nukleotid af en nukleinsyre. Som det kan ses, er fosfatgruppen og nitrogenbasen bundet til sukker.

Den kemiske binding, som holder pentosen og phosphatgruppen sammen, er en phosphodiesterbinding (eller phosphodiester-type binding), medens den kemiske binding, som forener pentosen og den nitrogenholdige base, er en N-glycosidbinding (eller N-glycosidbinding ).

HVAD PENTOSO KARBONER ER INVOLVERET I FORSKELLIGE BANDER?

Lokalitet: Kemister har tænkt sig at nummerere kulerne, der udgør de organiske molekyler, på en sådan måde, at deres studie og beskrivelse bliver enklere. Herefter bliver de 5 kuler af en pentose: kulstof 1, kulstof 2, kulstof 3, kulstof 4 og kulstof 5. Kriteriet for tildeling af tallene er ret komplekst, og derfor anser vi det hensigtsmæssigt at udelade det.

Af de 5 kuller, som danner pentosen af nucleotider, er de involverede i bindingerne med den nitrogenholdige base og phosphatgruppen henholdsvis carbon 1 og carbon 5 .

Pentose carbon 1 → N-glycosidbinding → nitrogenholdig base
Pentose carbon 5 → phosphodiesterbinding → phosphatgruppe

NUCLEOTIDER ER NUCLEOSID MED EN FOSFATGRUPPE

Figur: Struktur af en pentose, nummerering af dets bestanddele og bindinger med nitrogenholdig base og fosfatgruppe.

Uden phosphatgruppeelementet bliver nukleotider nukleosider .

Et nukleosid er faktisk et organisk molekyle, der stammer fra foreningen mellem en pentose og en nitrogenbaseret base.

Denne annotation tjener til at forklare nogle definitioner af nukleotider, som angiver: "nukleotider er nukleosider, der har en eller flere phosphatgrupper bundet til carbon 5".

Forskel mellem DNA og RNA

Nukleotiderne af DNA og RNA adskiller sig fra hinanden fra det strukturelle synspunkt.

Hovedforskellen ligger i pentosen : i DNA er pentosen deoxyribosen ; i RNA er det imidlertid ribose .

Deoxyribose og ribose er forskellige for kun et atom: Faktisk mangler der på carbon 2 af deoxyribosen et oxygenatom (NB: der er kun et hydrogen), som derimod er til stede på carbon 2 af ribose (NB: her, ilt forbinder et hydrogen, der danner en hydroxylgruppe OH).

Denne forskel alene har enorm biologisk betydning: DNA er den genetiske arv, som udviklingen og en passende funktion af cellerne i en levende organisme afhænger af; RNA på den anden side er det biologiske makromolekyle, der hovedsagelig er ansvarlig for kodning, dekodning, regulering og ekspression af DNA-gener.

Den anden vigtige forskel mellem DNA- og RNA-nucleotiderne vedrører de nitrogenholdige baser .

For fuldt ud at forstå denne anden ulighed er det nødvendigt at tage et lille skridt tilbage.

Figur: De 5-carbon sukkerarter, der udgør nucleotiderne af RNA (ribose) og DNA (deoxyribose).

De nitrogenholdige baser er molekyler af organisk natur, som i nukleinsyrer repræsenterer det karakteristiske element i de forskellige typer af nukleotider. Faktisk er i nukleotiderne af DNA såvel som i RNA nukleotiderne det eneste variable element den nitrogenholdige base; sukkerphosphatgruppeskeletet forbliver uændret.

I både DNA og RNA er der 4 mulige nitrogenholdige baser; derfor er nukleotidtyperne for hver nukleinsyre i alt 4.

Når det er sagt, at de vender tilbage til den anden vigtige forskel, der eksisterer mellem DNA- og RNA-nucleotiderne, har disse to nucleinsyrer i almindelighed kun 3 nitrogenbaser ud af 4. I dette tilfælde er adenin, guanin og cytosin de 3 nitrogenbaser til stede i både DNA og RNA; thymin og uracil er derimod henholdsvis den fjerde nitrogenbaserede base af DNA og den fjerde base af RNA.

Således er DNA-nukleotiderne og RNA-nukleotiderne fra hinanden lige for 3 ud af 4 typer.

Klasser, som de nitrogenholdige baser tilhører

Adenin og guanin tilhører klassen af nitrogenholdige baser, kendt som puriner . Puriner er aromatiske heterocykliske forbindelser med dobbelt ring.

Thymin, cytosin og uracil tilhører på den anden side klassen af nitrogenholdige baser, kendt som pyrimidiner . Pyrimidiner er aromatiske heterocykliske forbindelser med en ring.

ANDRE NAMMER AF NUCLEOTIDER AF DNA OG RNA

Nukleotiderne med deoxyribosesukker, der er nukleotiderne af DNA'et, tager det alternative navn på deoxyribonukleotider, netop på grund af tilstedeværelsen af det førnævnte sukker.

Af tilsvarende årsager tager nukleotider med ribose-sukker, dvs. RNA-nukleotider, det alternative navn på ribonukleotider .

DNA nukleotider	RNA nukleotider
Deoxyribonucleotidadienin Deoxyribonukleotid guanin Cytosin-deoxyribonukleotid Deoxyribonucleotidtymine	Ribonucleotidadienin Guanin-ribonukleotid Cytosin ribonucleotid Uracil ribonucleotid

Nukleinsyreorganisation

Ved sammensætning af en nukleinsyre organiserer nukleotider sig i lange filamenter, der ligner kæder.

Hvert nukleotid, der danner disse lange tråde, binder til det næste nukleotid ved hjælp af en phosphodiesterbinding mellem carbon 3 af sin pentose og phosphatgruppen af det umiddelbart efterfølgende nukleotid.

Slutterne

Nukleotidfilamenter (eller nukleotidfilamenter), der udgør nucleinsyrer, har to ender, kendt som 5'-enden (læs "tip fem først") og slut 3 ' (læs "tip tre først"). Efter konvention har biologer og genetikere fastslået, at 5' - enden repræsenterer hovedet af et filament der danner en nukleinsyre, mens 3'-enden repræsenterer sin hale .

Fra det kemiske synspunkt falder 5'-enden sammen med fosfatgruppen af det første nukleotid i kæden, mens 3'-enden falder sammen med hydroxylgruppen (OH) anbragt på carbon 3 af det sidste nukleotid.

Det er på grundlag af denne organisation, at nukleotidfilamenter er beskrevet i de genetiske og biologiske molekylære bøger: P-5 '→ 3'-OH.

* NB: bogstavet P angiver phosphatgruppen i phosphatgruppen.

Biologisk rolle

Ekspressionen af gener afhænger af DNA-nukleotidsekvensen. Gen er mere eller mindre lange segmenter af DNA (dvs. nukleotidsegmenter), som indeholder de essentielle oplysninger til proteinsyntese . Fremstillet af aminosyrer, proteiner er biologiske makromolekyler, som spiller en grundlæggende rolle i regulering af en organisms cellulære mekanismer.

Nukleotidsekvensen af et givet gen specificerer aminosyresekvensen af det beslægtede protein.