Sav život na planeti sastoji se od mnogih ćelija koje održavaju urednost svoje organizacije zahvaljujući energiji sadržanoj u jezgru. genetske informacije. Pohranjuju, implementiraju i prenose složena visokomolekularna jedinjenja - nukleinske kiseline, koje se sastoje od monomernih jedinica - nukleotida. Uloga nukleinske kiseline ne može se precijeniti. Stabilnost njihove strukture određuje normalno funkcioniranje tijela, a svaka odstupanja u strukturi neminovno dovode do promjena ćelijska organizacija, aktivnost fizioloških procesa i vitalnost ćelija općenito.

Pojam nukleotida i njegova svojstva

Svaka RNK je sastavljena od manjih monomernih jedinjenja - nukleotida. Drugim riječima, nukleotid je građevinski materijal za nukleinske kiseline, koenzime i mnoga druga biološka jedinjenja koja su bitna za ćeliju tokom njenog života.

Glavna svojstva ovih esencijalnih supstanci uključuju:

Pohranjivanje informacija o i naslijeđenim karakteristikama;
. vršenje kontrole nad rastom i reprodukcijom;
. učešće u metabolizmu i mnogim drugim fiziološkim procesima koji se odvijaju u ćeliji.

Govoreći o nukleotidima, ne možemo a da se ne zadržimo na tako važnom pitanju kao što je njihova struktura i sastav.

Svaki nukleotid se sastoji od:

Ostatak šećera;
. azotna baza;
. fosfatna grupa ili ostatak fosforna kiselina.

Možemo reći da je nukleotid kompleks organsko jedinjenje. U zavisnosti od sastava vrsta dušičnih baza i vrste pentoze u strukturi nukleotida, nukleinske kiseline se dijele na:

Deoksiribonukleinska kiselina, ili DNK;
. ribonukleinska kiselina ili RNK.

Sastav nukleinske kiseline

U nukleinskim kiselinama, šećer je predstavljen pentozom. To je šećer sa pet ugljenika, koji se zove deoksiriboza u DNK i riboza u RNK. Svaki molekul pentoze ima pet atoma ugljika, od kojih četiri zajedno s atomom kisika čine petočlani prsten, a peti je dio HO-CH2 grupe.

Položaj svakog atoma ugljika u molekuli pentoze označen je arapskim brojem sa prostim brojem (1C´, 2C´, 3C´, 4C´, 5C´). Budući da svi procesi čitanja iz molekula nukleinske kiseline imaju strogi smjer, numeracija atoma ugljika i njihova lokacija u prstenu služe kao svojevrsni pokazatelj ispravnog smjera.

Na hidroksilnoj grupi, ostatak fosforne kiseline je vezan za treći i peti atom ugljika (3C´ i 5C´). Određuje hemijsku pripadnost DNK i RNK grupi kiselina.

Dušična baza je vezana za prvi atom ugljika (1C´) u molekulu šećera.

Vrsni sastav azotnih baza

DNK nukleotidi na bazi azotne baze predstavljeni su u četiri tipa:

Adenin (A);
. gvanin (G);
. citozin (C);
. timin (T).

Prva dva pripadaju klasi purina, zadnja dva pripadaju klasi pirimidina. U smislu molekularne težine, purini su uvijek teži od pirimidina.

RNA nukleotidi na bazi azotne baze predstavljeni su:

Adenin (A);
. gvanin (G);
. citozin (C);
. uracil (U).

Uracil, kao i timin, je pirimidinska baza.

IN naučna literaturaČesto možete pronaći drugu oznaku za dušične baze - latiničnim slovima (A, T, C, G, U).

Pogledajmo detaljnije hemijska struktura purina i pirimidina.

Pirimidini, odnosno citozin, timin i uracil, sastoje se od dva atoma dušika i četiri atoma ugljika, tvoreći šesteročlani prsten. Svaki atom ima svoj broj od 1 do 6.

Purini (adenin i gvanin) se sastoje od pirimidina i imidazola ili dva heterocikla. Molekul baze purina predstavljen je sa četiri atoma dušika i pet atoma ugljika. Svaki atom je numerisan od 1 do 9.

Kao rezultat kombinacije dušične baze i pentoznog ostatka, nastaje nukleozid. Nukleotid je spoj nukleozida i fosfatne grupe.

Formiranje fosfodiestarskih veza

Važno je razumjeti pitanje kako su nukleotidi povezani u polipeptidni lanac i formiraju molekul nukleinske kiseline. To se događa zbog takozvanih fosfodiestarskih veza.

Interakcija dva nukleotida proizvodi dinukleotid. Do stvaranja novog spoja dolazi kondenzacijom, kada se fosfodiesterska veza javlja između fosfatnog ostatka jednog monomera i hidroksi grupe pentoze drugog.

Sinteza polinukleotida je ponovljeno ponavljanje ove reakcije (nekoliko miliona puta). Polinukleotidni lanac je izgrađen formiranjem fosfodiestarskih veza između trećeg i petog ugljika šećera (3C´ i 5C´).

Sklapanje polinukleotida je složen proces koji se odvija uz učešće enzima DNK polimeraze, koji osigurava rast lanca sa samo jednog kraja (3´) sa slobodnom hidroksi grupom.

Struktura molekula DNK

Molekul DNK, kao i protein, može imati primarnu, sekundarnu i tercijarnu strukturu.

Redoslijed nukleotida u lancu DNK određuje njegovu primarnu, nastaje zahvaljujući vodikovim vezama, čija je osnova princip komplementarnosti. Drugim riječima, tokom sinteze dvostrukog lanca primjenjuje se određeni obrazac: adenin jednog lanca odgovara timinu drugog, gvanin citozinu, i obrnuto. Parovi adenina i timina ili gvanina i citozina nastaju zbog dvije u prvom i tri u drugom slučaju vodikovih veza. Ova kombinacija nukleotida osigurava snažnu vezu između lanaca i jednaka udaljenost između njih.

Poznavajući nukleotidnu sekvencu jednog lanca DNK, drugi se može završiti primjenom principa komplementarnosti ili adicije.

Tercijarna struktura DNK formirana je zbog složenih trodimenzionalnih veza, što čini njenu molekulu kompaktnijom i sposobnom da se uklopi u mali volumen ćelije. Na primjer, dužina DNK E. coli je veća od 1 mm, dok je dužina ćelije manja od 5 mikrona.

Broj nukleotida u DNK, odnosno njihov kvantitativni omjer, pokorava se Chergaffovom pravilu (broj purinskih baza uvijek je jednak broju pirimidinskih baza). Udaljenost između nukleotida je konstantna vrijednost, jednaka 0,34 nm, kao i njihova molekularna težina.

Struktura molekula RNK

RNA je predstavljena jednim polinukleotidnim lancem formiranim između pentoze (u ovom slučaju riboze) i fosfatnog ostatka. Mnogo je kraće od DNK. Postoje i razlike u sastavu vrsta azotnih baza u nukleotidu. U RNK se uracil koristi umjesto pirimidinske baze timina. U zavisnosti od funkcija koje se obavljaju u tijelu, RNK može biti tri vrste.

Ribosomalna (rRNA) - obično sadrži od 3000 do 5000 nukleotida. Kao neophodna strukturna komponenta, učestvuje u formiranju aktivni centar ribosomi, mjesto jednog od najvažnijih procesa u ćeliji – biosinteze proteina.
. Transport (tRNA) - sastoji se od prosječno 75 - 95 nukleotida, vrši prijenos željene aminokiseline do mjesta sinteze polipeptida u ribosomu. Svaki tip tRNA (najmanje 40) ima svoju jedinstvenu sekvencu monomera ili nukleotida.
. Informacija (mRNA) - vrlo raznolika u sastavu nukleotida. Prenosi genetske informacije od DNK do ribozoma i djeluje kao matrica za sintezu proteinskih molekula.

Uloga nukleotida u tijelu

Nukleotidi u ćeliji obavljaju niz važnih funkcija:

Koriste se kao gradivni blokovi za nukleinske kiseline (nukleotidi purinskog i pirimidinskog niza);
. učestvuju u mnogim metaboličkim procesima u ćeliji;
. dio su ATP-a - glavnog izvora energije u stanicama;
. djeluju kao nosioci redukcijskih ekvivalenata u ćelijama (NAD+, NADP+, FAD, FMN);
. obavljaju funkciju bioregulatora;
. mogu se smatrati sekundarnim glasnicima ekstracelularne regularne sinteze (na primjer, cAMP ili cGMP).

Nukleotid je monomerna jedinica koja formira složenije spojeve - nukleinske kiseline, bez kojih je prijenos genetskih informacija, njihovo pohranjivanje i reprodukcija nemoguć. Slobodni nukleotidi su glavne komponente uključene u signalne i energetske procese koji podržavaju normalno funkcioniranje stanica i tijela u cjelini.

4.2.1. Primarna struktura nukleinskih kiselina pozvao sekvenca rasporeda mononukleotida u lancu DNK ili RNK . Primarna struktura nukleinskih kiselina je stabilizovana 3",5" fosfodiesterskim vezama. Ove veze nastaju interakcijom hidroksilne grupe na poziciji 3" pentoznog ostatka svakog nukleotida sa fosfatnom grupom susjednog nukleotida (slika 3.2),

Dakle, na jednom kraju polinukleotidnog lanca nalazi se slobodna 5"-fosfatna grupa (5"-kraj), a na drugom je slobodna hidroksilna grupa na poziciji 3" (3"-kraj). Nukleotidne sekvence se obično pišu u pravcu od kraja od 5" do kraja od 3".

Slika 4.2. Struktura dinukleotida, koja uključuje adenozin 5"-monofosfat i citidin 5"-monofosfat.

4.2.2. DNK (deoksi ribonukleinska kiselina) nalazi se u ćelijskom jezgru i ima molekularnu težinu od oko 1011 Da. Njegovi nukleotidi sadrže azotne baze adenin, gvanin, citozin, timin , ugljeni hidrati deoksiriboza i ostaci fosforne kiseline. Sadržaj azotnih baza u molekuli DNK određen je Chargaffovim pravilima:

1) broj purinskih baza je jednak broju pirimidinskih baza (A + G = C + T);

2) količina adenina i citozina jednaka je količini timina i gvanina, respektivno (A = T; C = G);

3) DNK izolirana iz ćelija različitih bioloških vrsta se međusobno razlikuju po koeficijentu specifičnosti:

(G + C) / (A + T)

Ovi obrasci u strukturi DNK se objašnjavaju sledećim karakteristikama njene sekundarne strukture:

1) molekul DNK je izgrađen od dva polinukleotidna lanca međusobno povezana vodoničnim vezama i orijentisana antiparalelno (tj. kraj od 3" jednog lanca nalazi se nasuprot 5" kraja drugog lanca i obrnuto);

2) vodonične veze nastaju između komplementarnih parova azotnih baza. Timin je komplementaran adeninu; ovaj par je stabilizovan sa dve vodonične veze. Citozin je komplementaran gvaninu; ovaj par je stabilizovan sa tri vodonične veze (vidi sliku b). Što više DNK ima u molekulu G-C para, što je veća njegova otpornost na visoke temperature i jonizujuće zračenje;

Slika 3.3. Vodikove veze između komplementarnih azotnih baza.

3) oba lanca DNK su uvijena u spiralu koja ima zajedničku osu. Dušične baze su okrenute ka unutrašnjosti spirale; Osim interakcija vodika, između njih nastaju i hidrofobne interakcije. Grupe riboza fosfata nalaze se duž periferije, formirajući jezgro heliksa (vidi sliku 3.4).


Slika 3.4. Dijagram strukture DNK.

4.2.3. RNA (ribonukleinska kiselina) nalazi se pretežno u citoplazmi ćelije i ima molekularnu težinu u rasponu od 104 - 106 Da. Njegovi nukleotidi sadrže azotne baze adenin, gvanin, citozin, uracil , ugljeni hidrati riboza i ostaci fosforne kiseline. Za razliku od DNK, molekule RNK su izgrađene od jednog polinukleotidnog lanca, koji može sadržavati dijelove koji su međusobno komplementarni (slika 3.5). Ove regije mogu međusobno komunicirati, formirajući dvostruke spirale koje se izmjenjuju sa ne-helikalnim regijama.

Slika 3.5. Šema strukture transferne RNK.

Na osnovu njihove strukture i funkcije, postoje tri glavne vrste RNK:

1) glasnička RNA (mRNA) prenose informacije o strukturi proteina od jezgra ćelije do ribozoma;

2) transfer RNA (tRNA) transport aminokiselina do mjesta sinteze proteina;

3) ribosomska RNA (rRNA) dio su ribozoma i učestvuju u sintezi proteina.

- to su složeni monomeri od kojih se sastavljaju molekule heteropolimera. DNK i RNK. Slobodni nukleotidi su uključeni u signalne i energetske procese života. DNK nukleotidi i RNA nukleotidi imaju zajednički strukturni plan, ali se razlikuju po strukturi šećera pentoze. DNK nukleotidi koriste dezoksiribozu šećera, dok RNA nukleotidi koriste ribozu.

Struktura nukleotida

Svaki nukleotid se može podijeliti na 3 dijela:

1. Ugljikohidrat je petočlani pentozni šećer (riboza ili deoksiriboza).

2. Ostatak fosfora (fosfat) je ostatak fosforne kiseline.

3. Azotna baza je spoj koji sadrži mnogo atoma dušika. Nukleinske kiseline koriste samo 5 vrsta azotnih baza: adenin, timin, gvanin, citozin, uracil. Postoje 4 tipa u DNK: adenin, timin, guanin, citozin. U RNK postoje i 4 tipa: adenin, uracil, guanin, citozin.Lako je primijetiti da je u RNK timin zamijenjen uracilom u odnosu na DNK.

Generale strukturnu formulu pentoza (riboza ili deoksiriboza), čije molekule čine "kostur" nukleinskih kiselina:

Ako se X zamijeni sa H (X = H), tada se dobijaju deoksiribonukleozidi; ako se X zamijeni sa OH (X = OH), tada se dobijaju ribonukleozidi. Ako zamijenite dušičnu bazu (purin ili pirimidin) umjesto R, dobićete specifičan nukleotid.

Važno je obratiti pažnju na one položaje atoma ugljika u pentozi, koji su označeni kao 3" i 5". Numerisanje ugljikovih atoma počinje od atoma kisika na vrhu i ide u smjeru kazaljke na satu. Posljednji je atom ugljika (5"), koji se nalazi izvan pentoznog prstena i formira, moglo bi se reći, "rep" pentoze. Dakle, kada raste lanac nukleotida, enzim može vezati samo novi nukleotid na ugljen 3" a ne na bilo koji drugi. Stoga, kraj od 5" nukleotidnog lanca se nikada ne može nastaviti; samo kraj od 3" može se produžiti.


Uporedite nukleotid za RNK sa nukleotidom za DNK.

Pokušajte saznati koji je nukleotid u ovoj predstavi:

ATP - slobodni nukleotid

cAMP je "petlja" ATP molekula

Dijagram strukture nukleotida


Imajte na umu da aktivirani nukleotid, sposoban da produži lanac DNK ili RNK, ima „trifosfatni rep“. Sa ovim "energetski zasićenim" repom može se pridružiti postojećem lancu rastuće nukleinske kiseline. Fosfatni rep se nalazi na 5. ugljiku, tako da je ovaj položaj ugljika već zauzet fosfatima i tu je za pričvršćivanje. Za šta da ga prikačim? Samo za ugljik na poziciji 3". Jednom vezan, dati nukleotid će sam postati meta za vezivanje sljedećeg nukleotida. "Primajuća strana" obezbjeđuje ugljenik na poziciji 3", a "strana koja stiže" se drži za njega sa fosfatnim repom koji se nalazi na poziciji 5". Generalno lanac raste sa strane od 3".

Produženje nukleotidnog lanca DNK

Produženje lanca zbog “longitudinalnih” veza između nukleotida može ići samo u jednom smjeru: od 5" ⇒ do 3", jer novi nukleotid se može dodati samo na 3" kraj lanca, ali ne i na kraj od 5".

Parovi nukleotida povezani komplementarnim poprečnim vezama njihovih azotnih baza

Područje dvostruke spirale DNK

Pronađite znakove da su dva lanca DNK antiparalelna.

Pronađite parove nukleotida sa dvostrukim i trostrukim komplementarnim vezama.

Molekul nukleotida sadrži šećer, fosfat i dušičnu bazu. Kako ove jednostavne komponente omogućavaju nukleotidima da se spoje kako bi stvorili polimere kao što su DNK i RNK, kao i molekule koji nose energiju kao što je ATP?

Nukleotidi: dio strukture DNK

Šta je nukleotid? Da biste ovo razumjeli, morate zamisliti DNK. Jednom u ćelijskom jezgru i raspletom hromozoma, može se vidjeti tanka dvostruka nit. Kada zumirate, možete vidjeti da se svaki od ovih nizova sastoji od malih građevnih blokova zvanih nukleotidi.

Ako DNK izgleda kao uvrnute ljestve, svaki građevni blok ili nukleotid uključuje pola prečke i dio vertikalnog dijela ljestvice. Druga polovina koraka pripada susednom DNK lancu. Nukleotidi također mogu postojati sami ili biti dio drugih važnih molekula osim DNK. Na primjer, nosilac energije ATP je oblik nukleotida.

Komponente nukleotida

Nukleotid sadrži komponente kao što su azotna baza, šećer i jedan ili više fosfata. Vrijedno je detaljnije razmotriti svaki od njih:

  • Azotna baza. Može biti adenin, timin, citozin, gvanin, uracil. Nisu kiseline; svaka sadrži nekoliko atoma dušika. Nukleotidi se mogu upariti jedni s drugima: citozin se uvijek uparuje s gvaninom, a adeninski parovi s timinom u DNK ili uracilom u RNK.
  • Sljedeća glavna komponenta nukleotida je šećer. Postoji mnogo vrsta šećera, ali dvije su važne ovdje: riboza je šećer koji ćete vidjeti u RNK. Postoji verzija riboze kojoj nedostaje atom kisika i koja bi se zvala šećerna deoksiriboza. To je vrsta šećera u nukleotidima DNK. Zapamtite da je DNK deoksiribonukleinska kiselina.
  • Posljednji glavni nukleotidni fragment je fosfat. Fosfat je atom fosfora vezan za četiri atoma kisika. Veze između fosfata su vrlo visoke energije i djeluju kao oblik skladištenja energije. Kada se veza prekine, rezultirajuća energija se može koristiti za obavljanje posla.

Vrste nukleotida

Kada se nukleotidi polimeriziraju ili spoje, formiraju nukleinsku kiselinu kao što je DNK ili RNK. Svaki nukleotid fosfat se kombinuje sa drugim šećerom da bi formirao šećernu fosfatnu kičmu sa azotnim bazama. Nukleozid je dio nukleotida koji se sastoji samo od šećera i baze. Dakle, možemo govoriti o nukleotidu kao nukleozidu i fosfatima:

  • Nukleozid monofosfat je nukleotid koji sadrži jedan fosfat.
  • Nukleozid difosfat je nukleotid koji sadrži dva fosfata.
  • Nukleozid trifosfat je nukleotid koji sadrži tri fosfata. Nukleotidi su građevni blokovi DNK i RNK.

Koje su različite vrste nukleotida, kakva je njihova struktura i kako promjena jednog nukleotida može utjecati na opstanak organizma?

Nukleotid je u biologiji... (definicija)

Ljudska DNK se sastoji od nukleotida, koji su u osnovi dimenzija podjedinice DNK raspoređene u parovima. Postoji oko 3 milijarde ovih parova, koji se nazivaju i bazni parovi. Kako možete definirati nukleotid? Svaki spermatozoid i svako jaje sadrže otprilike šest milijardi pojedinačnih nukleotida u svojoj jezgri, koji su organizirani u kompaktne DNK molekule. To ih čini lakšim za skladištenje i premještanje.

Dakle, šta su nukleotidi? Oni djeluju kao poseban jezik koji se koristi za pisanje recepata hemijske supstance, koje stvara vaše tijelo, posebno proteini. Većina nukleotida se nazivaju junk DNK jer ne kodiraju ništa. Međutim, postoji mali dio koji je ključan za vaš opstanak i čini vas onim što jeste. Ovih 2% je nukleotidni kod za svaki protein koji vaše tijelo proizvodi i ima na dijelovima DNK koji se nazivaju geni. Svaki gen kodira lanac aminokiselina koji dovodi do stvaranja specifičnog proteina.

Mutacije, koje su promjene u DNK stanice koje uključuju jedan nukleotid, mogu izgledati trivijalno s obzirom na to da postoji toliko mnogo nukleotida u ljudskom genomu, ali kada se pojave na određenim genima, mogu dovesti do bolesti opasnih po život. Da bismo bolje razumjeli ovaj mehanizam, prvo moramo pogledati neke osnove nukleotida.

Struktura nukleotida

Nukleotidi su monomeri (ili gradivni blokovi) nukleinskih kiselina i sastoje se od 5-ugljičnog šećera, fosfatne grupe i azotne baze. Kao što je već spomenuto, šećer i baza zajedno čine nukleozid. Dodatak fosfatne grupe pretvara molekul u nukleotid. Nukleotidi se nazivaju prema dušičnoj bazi koju sadrže i šećeru koji je vezan za nju (na primjer, deoksiriboza u nukleotidima DNK i riboza u RNK). Koji su nukleotidi u DNK i RNK? Postoji osam različitih nukleozida u DNK i RNK:

  • RNK: adenozin, gvanozin, citidin, uridin.
  • DNK: deoksiadenozin, deoksiguanozin, deoksicitidin, deoksitimidin.

Postoje i drugi važni nukleotidi, poput onih koji su uključeni u metabolizam (npr. ATP) i ćelijsku signalizaciju (npr. GTP).

Vezivanje nukleotida

Da bi se stvorili polimerni lanci (ili više jedinica) koji dovode do stvaranja RNK i DNK, nukleotidi su međusobno povezani preko šećerno-fosfatne kičme, koja nastaje kada se fosfat jednog nukleotida veže za šećer drugog. To je moguće zahvaljujući jakim kovalentne veze nazvane fosfodiestarske veze.

Budući da je DNK dvolančana molekula, dva od ovih polimernih lanca moraju se vezati jedan za drugi kao ljestve. „Prečke“ se sastoje od parova nukleotida koji povezuju dvije strane ljestvice pomoću vodoničnih veza. Šta je nukleotid? To je strukturna jedinica DNK koja se sastoji od azotne baze i šećerno-fosfatne kičme koja se sastoji od fosfatne grupe i šećera. DNK se sastoji od mnogih nukleotida koji sadrže i štite genetski kodovi tijelo.

Nukleinske kiseline

Nukleinske kiseline su biopolimeri koji, uz proteine, igraju važnu ulogu u stanicama svih živih organizama. Ove veze su odgovorne za skladištenje, prijenos i implementaciju nasljednih informacija. Šta su nukleotidi? To su monomeri nukleinskih kiselina.

Kovalentne hemijske veze nastaju između delova nukleotida, koje nastaju kao rezultat kondenzacionih reakcija. Takve reakcije su obrnute od hidrolize. Zanimljiva činjenica je da molekuli DNK obično nisu samo duži od molekula RNK, već uključuju i dva lanca koji su međusobno povezani vodoničnim vezama koje se javljaju između azotnih baza.

Nukleotidi su fosforni estri nukleozida.

Njihov hemijski sastav: azotna baza (A.O.) + pentoza + fosforna kiselina

Fosforni estri nastaju uz učešće hidroksilnih grupa pentoza. Položaji fosfornih esterskih grupa obično se označavaju pomoću oznake ("), na primjer: 5" , 3"

Preliminarni kratke informacije: Nukleotidi igraju izuzetno važnu ulogu u životu ćelije.

Klasifikacija nukleotida

Nukleotidi koji se sastoje od jednog molekula A.O, pentoza, fosforna kiselina, su pozvani mononukleotidi. Mononukleotidi mogu sadržavati jedan molekul fosforne kiseline, dva ili tri međusobno povezana molekula fosforne kiseline.

Kombinacija od dva mononukleotida obično se zove dinukleotid. IN Dinukleotid obično sadrži različite azotne baze ili jedno drugo ciklično jedinjenje, na primjer, vitamin.

Ciklični mononukleotidi imaju posebnu ulogu u biohemijskim procesima.

Nomenklatura mononukleotida.

Do naslova nukleozid dodaje se na osnovu količine fosfatnih ostataka, ʼʼ monofosfatʼʼ, ʼʼdifosfatʼʼ, "trifosfat"ʼʼ, koji označava njihov položaj u pentoznom ciklusu - digitalna oznaka mjesta sa simbolom ("),

Položaj fosfatne grupe na poziciji (5") je najčešći i tipičniji, stoga se može izostaviti (AMP, GTP, UTP, d AMF, itd.)

Preostale pozicije moraju biti naznačene (3" - AMP, 2" - AMP, 3" - d AMF)

5"-adenozin monofosfat

(5" - AMF ili AMF)

Nazivi najčešćih nukleotida

nukleozid nukleozid monofosfat nukleozid difosfat nukleozid trifosfat
adenozin 5"-Adenozin monofosfat (5"-AMP ili AMP) 5"-adenilna kiselina 5"-Adenozin difosfat (5"-ADP ili ADP) 5"-Adenozin trifosfat (5"-ATP ili ATP)
adenozin 3"-adenozin monofosfat (3"-AMP) 3"-adenilna kiselina nije pronađen in vivo nije pronađen in vivo
gvanozin 5"-gvanozin monofosfat (5"-GMP ili GMP) 5"-gvanozin difosfat (5"-GDP ili HDF) 5"-gvanozin trifosfat (5"-GTP ili GTP)
gvanozin 3"-gvanozin monofosfat (3"-GMP) 3"-gvanilna kiselina nije pronađen in vivo nije pronađen in vivo
deoksi adenozin 5"-deoksiadenozin monofosfat (5"- d AMF ili d AMF) 5"-deoksiadenozin difosfat (5"- d ADFili d ADF) 5"-deoksiadenozin trifosfat (5"- d ATFili d ATP)
uridin 5"-uridin monofosfat (5"-UMP ili UMP) 5"-uridin difosfat (5"-UDP ili UDP) 5"-uridin trifosfat (5"-UTP ili UTP)
citidin 5"-citidin monofosfat (5"- CMP ili CMP) 5"-citidin difosfat (5"-CDP ili CDP) 5"-citidin trifosfat (5"-CTP ili CTP)

Nukleotidi nastali uz učešće riboze mogu sadržati ostatke fosforne kiseline na tri položaja (5", 3", 2"), a uz učešće dezoksiriboze - samo na dva položaja (5", 3"), na poziciji 2" nije hidroksi grupa.Ova okolnost je veoma važna za strukturu DNK.

Odsustvo hidroksi grupe na drugoj poziciji ima dvije važne posljedice:

Polarizacija glikozidne veze u DNK se smanjuje i ona postaje otpornija na hidrolizu.

2-O-deoksiriboza se ne može podvrgnuti ni epimerizaciji ni konverziji u ketozu.

U ćeliji se nukleozid monofosfat sukcesivno pretvara u difosfat, a zatim u trifosfat.

Na primjer: AMP ---> ADP ---> ATP

Biološka uloga nukleotida

Sve nukleozid difosfati I nukleozid trifosfati spadaju u visokoenergetska (makroergijska) jedinjenja.

Nukleozid trifosfati učestvuju u sintezi nukleinskih kiselina, osiguravaju aktivaciju bioorganskih spojeva i biohemijskih procesa koji zahtijevaju potrošnju energije. Adenozin trifosfat (ATP) je najčešći visokoenergetski spoj u ljudskom tijelu. Sadržaj ATP-a u skeletnim mišićima sisara je do 4 g/kg, ukupan sadržaj je oko 125 ᴦ. Kod ljudi, brzina metabolizma ATP-a dostiže 50 kg/dan. At ATP hidroliza se formira adenozin difosfat(ADF)

Makroergijske veze

ATP sadrži različite vrste hemijske veze:

N-β-glikozidni

Ester

Dva anhidrida (biološki visoke energije)

U uslovima in vivo hidroliza visokoenergetske ATP veze je praćena oslobađanjem energije (oko 35 kJ/mol), koja osigurava druge biohemijske procese zavisne od energije.

ATP + H2O - enzim ATP hidrolaza -> ADP + H3 PO4

IN vodeni rastvori ADP i ATP nestabilno . Na 0 0 SATP je stabilan u vodi samo nekoliko sati, a kada se kuha 10 minuta.

Pod utjecajem lužine, dva terminalna fosfata (anhidridne veze) se lako hidroliziraju, ali je posljednji (esterska veza) teško. Tokom kisele hidrolize, N-glikozidna veza se lako uništava.

Po prvi put, ATP je oslobođen iz mišića 1929 ᴦ. K. Loman. Hemijska sinteza je obavljena u 1948 ᴦ. A. Todd.

Ciklični nukleotidi su posrednici u prijenosu hormonskih signala, mijenjajući aktivnost enzima u ćeliji.

Οʜᴎ se formiraju od nukleozid trifosfata.

ATP - enzim ciklaze -> cAMP + H4 P2 O7

Nakon što je djelovanje završeno, dolazi do hidrolize cikličkog nukleotida. . Dva jedinjenja, 5"-AMP i 3"-AMP, mogu se formirati, ali u biološkim uslovima nastaje samo 5"-AMP,

Ciklični adenozin monofosfat (cAMP)

11.5. Struktura nukleinskih kiselina

Primarna struktura RNK i DNK je sekvencijalna veza nukleotida u polinukleotidnom lancu. Kostur polinukleotidnog lanca sastoji se od ostataka ugljikohidrata i fosfata; heterociklične dušične baze su povezane s ugljikohidratima preko N-β glikozidnih veza. Sa biološke tačke gledišta, najvažniji su tripleti – blokovi nukleotida koji se sastoje od tri azotne baze, od kojih svaka kodira aminokiselinu ili ima specifičnu signalnu funkciju.

Struktura NC-a može se shematski prikazati:

5" 3" 5" 3" 5" 3"

fosfat -- pentoza -- fosfat -- pentoza -- fosfat -- pentoza -OH

IN primarna struktura DNK Počni lanci su određeni pentozom koja sadrži fosfat na poziciji 5". Pentoze u polinukleotidnom lancu su povezane fosfatnim vezama 3 "→ 5". On kraj lanci u poziciji 3"-pentozne OH-grupe ostaju slobodni.

Struktura DNK višeg reda - dvostruka spirala

Naučni opis sekundarna struktura DNK se odnosi na najvećim otkrićimačovečanstvo u dvadesetom veku. Biohemičar D. Watson i fizičar F. Creek 1953. godine predložili su model strukture DNK i mehanizam procesa replikacije. Godine 1962. dobili su Nobelovu nagradu.

U svom popularnom obliku, priča je opisana u knjizi Džejmsa Votsona „Dvostruka spirala“, M.: Mir, 1973. Knjiga na veoma zanimljiv način opisuje priču. saradnja, sa humorom i blagom ironijom autora na ovo značajan događaj, čiji su srećni „krivci“ bila dva mlada naučnika. Od otkrića strukture DNK, čovječanstvo je dobilo alat za razvoj novog smjera - biotehnologija, sinteza proteina rekombinacijom gena (hormone u medicinskoj industriji proizvode inzulin, eritropoetin i mnogi drugi).

Istraživanja su doprinijela otkrivanju strukture DNK E. Chargaffa u vezi hemijski sastav DNK. Saznao je:

Broj pirimidinskih baza jednak je broju purinskih baza

Količina timina jednaka je količini adenina, a količina citozina jednaka je

A = T G = C

A + G = T + C

A + C = T + G

Ovaj odnos se zove Chargaff pravila .

Molekul DNK se sastoji od dvije uvrnute spirale. Kostur svake spirale je lanac naizmjeničnih ostataka deoksiriboze i fosforne kiseline. Spirale su orijentirane na način da formiraju dva nejednaka spiralna žljeba koja idu paralelno s glavnom osom. Ove brazde su ispunjene proteinima histons. Dušične baze se nalaze unutar spirale, skoro okomito na glavnu osu i formiraju komplementarne parove između lanaca A...T i G...C.

Ukupna dužina molekula DNK u svakoj ćeliji dostiže 3 cm, prečnik ćelije je u proseku 10–5 m, prečnik DNK je samo 2 ‣‣‣10–9 m.

Osnovni parametri dvostruke spirale:

* prečnik 1,8 – 2nm,

* jedan krug sadrži 10 nukleotida

* visina koraka okretanja ~ 3,4 nm

* rastojanje između dva nukleotida je 0,34 nm.

Baze se nalaze okomito na os lanca.

* pravci polinukleotidnih lanaca su antiparalelni

* veza između furanoznih ciklusa deoksiriboze preko

fosforna kiselina se izvodi od položaja 3` do položaja 5` in

svaki od kola.

* Početak lanca – hidroksilna grupa pentoze je fosforilirana na poziciji

5`, kraj lanca je slobodna hidroksilna grupa pentoze na poziciji 3`.

* U DNK i RNK, nukleozidni fragmenti su u antikonformaciji; pirimidinski prsten purina nalazi se desno od glikozidne veze. Samo ovaj položaj omogućava formiranje komplementarnog para (vidi nukleotidne formule)

* Tri vrste interakcija se javljaju između azotnih baza:

1. Uključeni su "poprečni", komplementarni parovi dva lanca. Između dvije azotne baze (T – A, U – C) dolazi do “cikličkog” prijenosa elektrona i dodatnih p - elektronski sistem, koji obezbeđuje dodatnu interakciju i štiti azotne baze od neželjenih hemijskih uticaja. Između uspostavljaju se dvije vodikove veze između adenina i timina, a tri vodonične veze između gvanina i citozina.

2. “Vertikalno” (slaganje), zbog slaganja su uključene azotne baze jednog lanca. "Interakcija slaganja" čak ima više značaj u stabilizaciji strukture nego interakcija u komplementarnim parovima

3. Interakcija sa vodom igra značajnu ulogu u održavanju prostorna struktura dvostruka spirala, koja usvaja najkompaktniju strukturu za smanjenje površine kontakta s vodom i usmjerava hidrofobne heterociklične baze u spiralu.

Struktura i sastav nukleoproteinskih kompleksa

Nekoliko vrsta interakcija učestvuje u vezivanju nukleinske kiseline za protein:

Elektrostatički

Vodikove veze

Hidrofobna

Na osnovu rezultata rendgenske strukturne analize, kompjuterskim modeliranjem konstruisani su realni trodimenzionalni modeli DNK, ribozoma, informozoma i virusnih nukleinskih kiselina.

Histonski proteini DNK imaju različita osnovna svojstva i razlikuju se visok stepen evolucioni konzervativizam. Na osnovu omjera dvije osnovne aminokiseline lizin/arginin, podijeljene su u 5 klasa: H1, H2A, H 2B, H3, H4

Nukleotidi - pojam i vrste. Klasifikacija i karakteristike kategorije "Nukleotidi" 2017, 2018.