Sav život na planetu sastoji se od mnogih stanica koje održavaju urednost svoje organizacije zbog genetskih informacija sadržanih u jezgri. Pohranjuju ga, ostvaruju i prenose složeni visokomolekularni spojevi - nukleinske kiseline, koji se sastoje od monomernih jedinica - nukleotida. Uloga nukleinskih kiselina ne može se previše naglasiti. Stabilnost njihove strukture određuje normalnu vitalnu aktivnost organizma, a sva odstupanja u strukturi neizbježno će dovesti do promjene stanična organizacija, aktivnost fizioloških procesa i općenito održivost stanica.

Pojam nukleotida i njegova svojstva

Svaka ili RNA sastavljena je od manjih monomernih spojeva - nukleotida. Drugim riječima, nukleotid je građevinski materijal za nukleinske kiseline, koenzime i mnoge druge biološke spojeve koji su bitni za stanicu tijekom njezina života.

Glavna svojstva ovih nezamjenjivih tvari uključuju:

Pohranjivanje podataka o naslijeđenim osobinama;
... kontrola nad rastom i razmnožavanjem;
... sudjelovanje u metabolizmu i mnogim drugim fiziološkim procesima u stanici.

Govoreći o nukleotidima, ne možemo se ne zadržati na tako važnom pitanju kao što su njihova struktura i sastav.

Svaki nukleotid sastoji se od:

Ostaci šećera;
... dušična baza;
... fosfatna skupina ili ostatak fosforne kiseline.

Možemo reći da je nukleotid kompleks organski spoj... Ovisno o vrstama dušikovih baza i vrsti pentoze u strukturi nukleotida, nukleinske kiseline se dijele na:

Deoksiribonukleinska kiselina ili DNA;
... ribonukleinska kiselina ili RNA.

Sastav nukleinske kiseline

U nukleinskim kiselinama šećer predstavlja pentoza. Ovo je šećer s pet ugljika, u DNA se naziva deoksiriboza, u RNA se naziva riboza. Svaka molekula pentoze ima pet atoma ugljika, od kojih četiri zajedno s atomom kisika čine petočlani prsten, a peti pripada skupini HO-CH2.

Položaj svakog atoma ugljika u molekuli pentoze označen je arapskim brojem s prostim brojem (1C´, 2C´, 3C´, 4C´, 5C´). Budući da su svi procesi očitavanja iz molekule nukleinske kiseline strogo usmjereni, numeriranje atoma ugljika i njihov raspored u prstenu služe kao svojevrsni pokazatelji ispravnog smjera.

Na hidroksilnoj skupini ostatak fosforne kiseline vezan je za treći i peti atom ugljika (3C´ i 5C´). Također utvrđuje kemijsku pripadnost DNA i RNA skupini kiselina.

Dušikova baza vezana je za prvi atom ugljika (1C´) u molekuli šećera.

Vrste sastav dušičnih baza

DNA nukleotidi na dušičnoj bazi predstavljeni su s četiri vrste:

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

Prva dva pripadaju klasi purina, zadnja dva su pirimidini. Što se tiče molekularne težine, purini su uvijek teži od pirimidina.

Prikazani su nukleotidi RNA na dušičnoj bazi:

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

Uracil je, poput timina, pirimidinska baza.

U znanstvenoj literaturi često možete pronaći drugu oznaku za dušične baze - latiničnim slovima (A, T, C, G, U).

Pogledajmo pobliže kemijsku strukturu purina i pirimidina.

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

Purini (adenin i gvanin) sastoje se od pirimidina i imidazola ili dva heterocikla. Molekula purinskih baza predstavljena je s četiri atoma dušika i pet atoma ugljika. Svaki je atom numeriran od 1 do 9.

Kao rezultat kombinacije dušične baze i ostatka pentoze nastaje nukleozid. Nukleotid je spoj nukleozida i fosfatne skupine.

Stvaranje fosfodiesterskih veza

Važno je razumjeti pitanje kako se nukleotidi kombiniraju u polipeptidni lanac i tvore molekulu nukleinske kiseline. To je zbog takozvanih fosfodiesterskih veza.

Interakcijom dva nukleotida nastaje dinukleotid. Stvaranje novog spoja događa se kondenzacijom, kada nastaje fosfodiesterska veza između fosfatnog ostatka jednog monomera i hidroksi skupine pentoze drugog.

Sinteza polinukleotida ponavljano je ponavljanje ove reakcije (nekoliko milijuna puta). Polinukleotidni lanac izgrađen je stvaranjem fosfodiesterskih veza između trećeg i petog ugljika šećera (3C´ i 5C´).

Sastavljanje polinukleotida složen je postupak u kojem sudjeluje enzim DNA polimeraza, koji osigurava rast lanca samo s jednog kraja (3´) sa slobodnom hidroksi skupinom.

Struktura molekule DNA

Molekula DNA, poput proteina, može imati primarnu, sekundarnu i tercijarnu strukturu.

Slijed nukleotida u lancu DNA određuje njegovu primarnu tvorbu zbog vodikovih veza koje se temelje na principu komplementarnosti. Drugim riječima, tijekom sinteze dvojnika djeluje određena pravilnost: adenin jednog lanca odgovara timinu drugog, gvanin citozinu i obrnuto. Parovi adenina i timina ili gvanina i citozina nastaju zbog dvije vodikove veze u prvom i tri u drugom slučaju. Ova veza nukleotida osigurava jaku vezu između lanaca i jednaku udaljenost između njih.

Poznavajući nukleotidni slijed jednog lanca DNA, drugi se može dovršiti po principu komplementarnosti ili dodavanja.

Tercijarna struktura DNA nastaje zbog složenih trodimenzionalnih veza, što njezinu molekulu čini kompaktnijom i sposobnijom da stane u mali stanični volumen. Na primjer, duljina DNA E. coli veća je od 1 mm, dok je duljina stanice manja od 5 mikrona.

Broj nukleotida u DNA, naime njihov kvantitativni omjer, poštuje Chergaffovo pravilo (broj purinskih baza uvijek je jednak broju pirimidinskih baza). Udaljenost između nukleotida konstantna je vrijednost jednaka 0,34 nm, poput njihove molekulske težine.

Građa molekule RNA

RNA je predstavljena jednim polinukleotidnim lancem formiranim između pentoze (u ovom slučaju riboze) i fosfatnog ostatka. Dužine je puno kraće od DNA. Također postoje razlike u vrstanom sastavu dušičnih baza u nukleotidu. U RNA se uracil koristi umjesto pirimidinske baze timina. RNA mogu biti tri vrste, ovisno o funkcijama koje se obavljaju u tijelu.

Ribosomalni (rRNA) - obično sadrži od 3000 do 5000 nukleotida. Kao nužna strukturna komponenta sudjeluje u formiranju aktivni centar ribosomi, mjesto jednog od najvažnijih procesa u stanici - biosinteze proteina.
... Transport (tRNA) - sastoji se u prosjeku od 75 - 95 nukleotida, vrši prijenos željene aminokiseline na mjesto sinteze polipeptida u ribosomu. Svaka vrsta tRNA (najmanje 40) ima vlastiti slijed monomera ili nukleotida svojstvenih samo njoj.
... Informacijski (mRNA) je vrlo raznolik u svom nukleotidnom sastavu. On prenosi genetske informacije iz DNA u ribosome, djeluje kao matrica za sintezu proteinske molekule.

Uloga nukleotida u tijelu

Nukleotidi u stanici obavljaju niz važnih funkcija:

Koriste se kao gradivni blokovi za nukleinske kiseline (nukleotidi purinske i pirimidinske serije);
... sudjeluju u mnogim metaboličkim procesima u stanici;
... dio su ATP - glavnog izvora energije u stanicama;
... djeluju kao nositelji redukcijskih ekvivalenata u stanicama (NAD +, NADP +, FAD, FMN);
... obavljaju funkciju bioregulatora;
... mogu se smatrati drugim glasnicima izvanstanične redovite sinteze (na primjer, cAMP ili cGMP).

Nukleotid je monomerna jedinica koja tvori složenije spojeve - nukleinske kiseline, bez kojih je nemoguć prijenos genetičkih informacija, njihovo skladištenje i razmnožavanje. 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 redoslijed rasporeda mononukleotida u DNA ili RNA lancu ... Primarna struktura nukleinskih kiselina stabilizirana je 3 ", 5" -fosfodiesterskim vezama. Te veze nastaju interakcijom hidroksilne skupine na položaju 3 'pentoznog ostatka svakog nukleotida s fosfatnom skupinom susjednog nukleotida (slika 3.2)

Dakle, na jednom kraju polinukleotidnog lanca nalazi se slobodna 5 "-fosfatna skupina (5" -kraja), a na drugom kraju se nalazi slobodna hidroksilna skupina u 3 "-položaju (3" -kraja). Uobičajeno je pisati nukleotidne sekvence od 5 "do 3" kraja.

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

4.2.2. DNA (deoksi ribonukleinska kiselina) sadržan je u staničnoj jezgri i ima molekulsku masu reda 1011 Da. Njegovi nukleotidi sadrže dušične baze adenin, gvanin, citozin, timin , ugljikohidrati deoksiriboza i ostaci fosforne kiseline. Sadržaj dušičnih baza u molekuli DNA određen je Chargaffovim pravilima:

1) broj purinskih baza jednak je broju pirimidinskih baza (A + G \u003d C + T);

2) količina adenina i citozina jednaka je količini timina, odnosno gvanina (A \u003d T; C \u003d G);

3) DNA izolirane iz stanica različitih bioloških vrsta međusobno se razlikuju u vrijednosti koeficijenta specifičnosti:

(G + C) / (A + T)

Ovi obrasci u strukturi DNA objašnjavaju se sljedećim značajkama njezine sekundarne strukture:

1) molekula DNA izgrađena je od dva polinukleotidna lanca povezana vodikovim vezama i orijentirana antiparalelno (to jest, 3 "kraj jednog lanca smješten je nasuprot 5" kraja drugog lanca i obrnuto);

2) vodikove veze nastaju između komplementarnih parova dušičnih baza. Timin je komplementaran adeninu; ovaj je par stabiliziran dvjema vodikovim vezama. Guanin je komplementaran citozinu; ovaj je par stabiliziran s tri vodikove veze (vidi sliku b). Što više u molekuli DNA para G-C, što je veća njegova otpornost na visoke temperature i ionizirajuće zračenje;

Slika 3.3. Vodikove veze između komplementarnih dušičnih baza.

3) oba lanca DNA uvijena su u zavojnicu sa zajedničkom osom. Dušične baze usmjerene su unutar spirale; osim vodikovih, između njih nastaju i hidrofobne interakcije. Dijelovi riboze fosfata nalaze se na periferiji, tvoreći kostur spirale (vidi sliku 3.4).


Slika 3.4. Dijagram građe DNA.

4.2.3. RNA (ribonukleinska kiselina) Sadrži se uglavnom u citoplazmi stanice i ima molekulsku masu u rasponu od 104 - 106 Da. Njegovi nukleotidi sadrže dušične baze adenin, gvanin, citozin, uracil , ugljikohidrati riboza i ostaci fosforne kiseline. Za razliku od DNA, molekule RNA grade se od jednog polinukleotidnog lanca, u kojem se mogu nalaziti međusobno komplementarna područja (slika 3.5). Ta područja mogu međusobno komunicirati, tvoreći dvostruke zavojnice naizmjenično s ne-spiralnim regijama.

Slika 3.5. Shema strukture transportne RNA.

Postoje tri glavne vrste RNA prema značajkama strukture i funkcije:

1) matrica (informacija) RNA (mRNA) prenijeti informacije o strukturi proteina iz stanične jezgre u ribosome;

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

3) ribosomska RNA (rRNA) dio su ribosoma, sudjeluju u sintezi bjelančevina.

su složeni monomeri od kojih se sastavljaju molekule heteropolimera. DNA i RNA. Slobodni nukleotidi sudjeluju u signalnim i energetskim procesima života. DNA nukleotidi i RNA nukleotidi imaju zajednički strukturni plan, ali se razlikuju u strukturi šećerne pentoze. Šećerna deoksiriboza koristi se u DNA nukleotidima, a riboza u RNA nukleotidima.

Nukleotidna struktura

U svakom se nukleotidu mogu razlikovati 3 dijela:

1. Ugljikohidrati su petočlana šećerna pentoza (riboza ili deoksiriboza).

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

3. Dušična baza je spoj koji sadrži mnogo atoma dušika. U nukleinskim kiselinama koristi se samo 5 vrsta dušičnih baza: Adenin, Thimin, Guanine, Citozin, Uracil. DNA sadrži 4 vrste: Adenin, Thimin, Guanine, Citozin. U RNA postoje i 4 vrste: Adenin, Uracil, Guanine, Citozin. Lako je vidjeti da je Thymine u RNA zamijenjen Uracilom u usporedbi s DNA.

Općenito strukturna formula pentoza (riboza ili deoksiriboza), čije molekule tvore "kostur" nukleinskih kiselina:

Ako se X zamijeni s H (X \u003d H), tada se dobivaju deoksiribonukleozidi; ako je X zamijenjen OH (X \u003d OH), tada se dobivaju ribonukleozidi. Ako zamijenite dušikovu bazu (purin ili pirimidin) umjesto R, dobit ćete određeni nukleotid.

Važno je obratiti pažnju na one položaje atoma ugljika u pentozi, koji su označeni kao 3 "i 5". Brojenje atoma ugljika započinje od atoma kisika na vrhu i ide u smjeru kazaljke na satu. Potonji stvara atom ugljika (5 "), koji se nalazi izvan prstena pentoze i tvori, reklo bi se," rep "pentoze. Dakle, kada lanac nukleotida naraste, enzim može vezati novi nukleotid samo na ugljik 3" i ni na jedan drugi ... Stoga se 5-inčni kraj nukleotidnog lanca nikada ne može produžiti, može se produžiti samo 3-inčni kraj.


Usporedite nukleotid za RNA s nukleotidom za DNA.

Pokušajte saznati o kojem je nukleotidu riječ u ovom prikazu:

Nukleotid bez ATP-a

cAMP - "petljasta" molekula ATP

Dijagram strukture nukleotida


Imajte na umu da aktivirani nukleotid sposoban produžiti DNA ili RNA lanac ima trifosfatni rep. Upravo s tim "energetski zasićenim" repom može se vezati za već postojeći lanac rastuće nukleinske kiseline. Fosfatni rep sjedi na 5. atomu ugljika, tako da taj položaj ugljika već zauzimaju fosfati i namijenjen je vezivanju. Na što da ga priložim? Samo za ugljik na položaju 3 ". Nakon vezanja, sam taj nukleotid postat će meta za vezanje sljedećeg nukleotida." Primajuća strana "osigurava ugljik na položaju 3", a "dolazna strana" prianja uz njega fosfatnim repom smještenim na položaju 5. Općenito lanac raste sa strane 3 ".

Proširenje lanca nukleotida DNA

Proširenje lanca zbog "uzdužnih" veza između nukleotida može ići samo u jednom smjeru: od 5 "⇒ do 3", jer novi nukleotid može biti pričvršćen samo na kraj 3 ", ali ne i na kraj 5".

Parovi nukleotida povezani "ukrštenim" komplementarnim vezama njihovih dušičnih baza

DNK presjek dvostruke zavojnice

Potražite znakove antiparalelizma dva lanca DNA.

Pronađite dvostruke i trostruke komplementarne parove nukleotida.

Molekula nukleotida sastoji se od šećera, fosfata i dušične baze. Kako ove jednostavne komponente omogućuju da se nukleotidi udruže kako bi stvorili polimere poput DNA i RNA i molekule koje nose energiju poput ATP?

Nukleotidi: dio strukture DNA

Što je nukleotid? Da biste to razumjeli, morate zamisliti DNK. Jednom u jezgri stanice i raspetljavanju kromosoma možete vidjeti tanku dvostruku nit. Kada zumirate, možete vidjeti da je svaki od ovih lanaca sastavljen od malih građevnih blokova koji se nazivaju nukleotidi.

Ako DNA izgleda poput smotanih ljestvi, svaki građevni blok ili nukleotid sastoji se od pola stepenice i malo okomitog dijela ljestvice. Druga polovica koraka odnosi se na susjedni DNA lanac. Nukleotidi također mogu postojati sami ili biti dijelom drugih važnih molekula osim DNA. Na primjer, nosač energije ATP je u obliku nukleotida.

Nukleotidne komponente

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

  • Baza dušika. To može biti adenin, timin, citozin, gvanin, uracil. Oni nisu kiseline; svaki sadrži nekoliko atoma dušika. Nukleotidi se mogu vezati jedni za druge: citozin je uvijek uparen s parovima gvanina i adenina s timinom u DNA ili uracilom u RNA.
  • Sljedeća glavna komponenta nukleotida je šećer. Postoje mnoge vrste šećera, ali dvije su ovdje važne: riboza je šećer koji ćete vidjeti u RNA. Postoji verzija riboze kojoj nedostaje atom kisika i zvat će se šećerna deoksiriboza. To je vrsta šećera u DNA nukleotidima. Ne zaboravite da je DNA deoksiribonukleinska kiselina.
  • Posljednji glavni nukleotidni fragment je fosfat. Fosfat je atom fosfora vezan za četiri atoma kisika. Veze između fosfata vrlo su visoke energije i djeluju kao oblik skladištenja energije. Kad se veza prekine, stečena energija može se iskoristiti za obavljanje posla.

Vrste nukleotida

Kad se nukleotidi polimeriziraju ili kombiniraju, tvore nukleinsku kiselinu kao što je DNA ili RNA. Svaki se nukleotidni fosfat veže za drugi šećer da bi stvorio šećerno-fosfatnu okosnicu s dušičnim bazama. Nukleozid je dio nukleotida koji se sastoji samo od šećera i baze. Dakle, možemo govoriti o nukleotidu kao nukleozidu i fosfatima:

  • Nukleozidni monofosfat je nukleotid koji uključuje jedan fosfat.
  • Nukleozid difosfat je nukleotid koji uključuje dva fosfata.
  • Nukleozid trifosfat je nukleotid koji sadrži tri fosfata. Nukleotidi su gradivni blokovi DNA i RNA.

Koje su vrste nukleotida, kakva je njihova struktura i kako promjena u jednom nukleotidu može utjecati na preživljavanje organizma?

Nukleotid je u biologiji ... (definicija)

Ljudska DNK sastoji se od nukleotida, koji su u osnovi sub-elementarna dimenzija DNA raspoređena u parovima. Postoji oko 3 milijarde ovih parova, koji se nazivaju i osnovni parovi. Kako se može definirati nukleotid? Svaka spermija i svako jaje sadrže u svojoj jezgri približno šest milijardi pojedinačnih nukleotida koji su organizirani u kompaktne molekule DNA. To ih čini jednostavnim za pohranu i premještanje.

Pa što su nukleotidi? Djeluju poput posebnog jezika koji se koristi za pisanje recepata. kemijske tvarikoje stvara vaše tijelo, posebno proteini. Većina regija nukleotida naziva se smećem DNA jer ni za što ne kodiraju. Međutim, postoji mali dio koji je presudan za vaše preživljavanje i čini vas onim što jeste. Ova 2% nukleotidnog koda odnosi se na svaki protein koji vaše tijelo stvara i ima na dijelovima DNK koji se nazivaju geni. Svaki gen kodira lanac aminokiselina koji dovodi do stvaranja određenog proteina.

Mutacije, koje su promjene u DNA stanicama koje uključuju jedan nukleotid, mogu se činiti trivijalnima s obzirom na to da u ljudskom genomu ima toliko nukleotida, ali kada se pojave na određenim genima, mogu dovesti do bolesti opasnih po život. Da bismo bolje razumjeli ovaj mehanizam, prvo moramo pogledati neke od osnova nukleotida.

Nukleotidna struktura

Nukleotidi su monomeri (ili građevni blokovi) nukleinskih kiselina, a sastoje se od šećera s 5 ugljika, fosfatne skupine i dušične baze. Kao što je već spomenuto, šećer i baza zajedno tvore nukleozid. Dodatak fosfatne skupine pretvara molekulu u nukleotid. Nukleotidi se imenuju prema dušičnoj bazi koju sadrže i šećeru vezanom za nju (na primjer, deoksiriboza u DNA nukleotidima i riboza u RNA). Koji su nukleotidi u DNA i RNA? U DNA i RNA postoji osam različitih nukleozida:

  • RNA: adenozin, gvanozin, citidin, uridin.
  • DNA: deoksiadenozin, deoksigvanozin, deoksicitidin, deoksitimidin.

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

Vezanje nukleotida

Da bi stvorili lance polimera (ili nekoliko jedinica) koji dovode do stvaranja RNA i DNA, nukleotidi se međusobno povezuju kroz šećerno-fosfatnu okosnicu, koja nastaje kada je fosfat jednog nukleotida vezan za šećer drugog. To je moguće zbog jakih kovalentnih veza koje se nazivaju fosfodiesterske veze.

Budući da je DNA dvolančana molekula, dva od ovih polimernih lanaca moraju biti pričvršćena jedna za drugu poput ljestava. "Stube" se sastoje od parova nukleotida koji spajaju dvije strane stubišta pomoću vodikovih veza. Što je nukleotid? Strukturna je jedinica DNA koja se sastoji od dušične baze i šećerno-fosfatne okosnice koja se sastoji od fosfatne skupine i šećera. DNA se sastoji od mnogih nukleotida koji sadrže i štite genetske kodove tijela.

Nukleinske kiseline

Nukleinske kiseline su biopolimeri koji, zajedno s proteinima, igraju važnu ulogu u stanicama svih živih organizama. Te su veze odgovorne za spremanje, prijenos i provedbu nasljednih podataka. Što su nukleotidi? To su monomeri nukleinske kiseline.

Kovalentne kemijske veze nastaju između dijelova nukleotida koji nastaju kao rezultat reakcija kondenzacije. Takve reakcije su naličje hidrolize. Zanimljiva činjenica jest da molekule DNA obično nisu samo duže od molekula RNA, već uključuju i dva lanca koja su međusobno povezana pomoću vodikovih veza koje se javljaju između dušičnih baza.

Nukleotidi su fosforni esteri nukleozida.

Njihov kemijski sastav: dušična baza (A.O.) + Pentoza + fosforna kiselina

Esteri fosfora nastaju uz sudjelovanje hidroksilnih skupina pentoza. Mjesta položaja fosfornih eterskih skupina obično se označavaju oznakom ("), na primjer: 5", 3 "

Preliminarni sažetak: nukleotidi igraju izuzetno važnu ulogu u životu stanice.

Klasifikacija nukleotida

Nukleotidi s jednom molekulom A.O, pentoza, fosforna kiselina, se zovu mononukleotidi. Mononukleotidi mogu sadržavati jednu molekulu fosforne kiseline, dvije ili tri molekule fosforne kiseline povezane jedna za drugu.

Kombinacija od dva mononukleotida običaj je da se zove dinukleotid... U dinukleotid obično sadrži različite dušične baze ili jedan drugi ciklički spoj, na primjer, vitamin.

Ciklični mononukleotidi igraju posebnu ulogu u biokemijskim procesima.

Nomenklatura mononukleotida.

Na ime nukleozid dodano na osnovu količine fosfatnih ostataka, ʼʼ monofosfatʼʼ, ʼʼ difosfatʼʼ, ʼʼ trifosfatʼʼ, naznačujući njihov položaj u ciklusu pentoze - digitalna oznaka mjesta s ikonom ("),

Položaj fosfatne skupine u položaju (5 ") najčešći je i tipičan, stoga se može izostaviti (AMP, GTP, UTP, dAMF, itd.)

Ostale odredbe su nužno naznačene (3 "- AMP, 2" - AMP, 3 "- dAMF)

5 "-adenozin monofosfat

(5 "- AMP ili AMP)

Najčešća imena nukleotida

nukleozid nukleozid monofosfat nukleozid difosfat nukleozid trifosfat
adenozin 5 "-adenozin monofosfat (5" -AMP ili AMP) 5 "-denilna kiselina 5 "-Adenozin difosfat (5" -ADP ili ADP) 5 "-Adenozin trifosfat (5" -ATP ili ATP)
adenozin 3 "-adenozin monofosfat (3" -AMP) 3 "-denilna kiselina ne javlja se in vivo ne javlja se in vivo
gvanozin 5 "-guanozin monofosfat (5" - HMF ili HMF) 5 "-guanozin difosfat (5" - HDF ili HDF) 5 "-guanozin trifosfat (5" - GTP ili GTP)
gvanozin 3 "-guanozin monofosfat (3" -HMP) 3 "-guanilna kiselina ne javlja se in vivo ne javlja se in vivo
deoksi adenozin 5 "-deoksiadenozin monofosfat (5" - dAMP ili dAMF) 5 "-deoksiadenozin difosfat (5" - dADFili dADP) 5 "-deoksiadenozin trifosfat (5" - dATFili dATF)
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 sudjelovanje riboze mogu sadržavati ostatke fosforne kiseline na tri položaja (5 ", 3", 2 "), a uz sudjelovanje deoksiriboze, samo na dva položaja (5", 3 "), na položaju 2" nema hidroksi skupine. Ova je okolnost vrlo važna za strukturu DNA.

Odsutnost hidroksi skupine na drugom položaju ima dvije važne posljedice:

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

2-O-deoksiriboza ne može podvrgnuti niti epimerizaciji niti pretvaranju u ketozu.

U stanici postoji sekvencijalna transformacija nukleozid monofosfata u difosfat, a zatim u trifosfat.

Na primjer: AMP ---\u003e ADP ---\u003e ATP

Biološka uloga nukleotida

Sve nukleozidni difosfati i nukleozidni trifosfati odnose se na visokoenergetske (makroergijske) spojeve.

Nukleozidni trifosfati sudjeluju u sintezi nukleinskih kiselina, osiguravaju aktivaciju bioorganskih spojeva i biokemijske procese koji se odvijaju uz trošenje energije. Adenozin trifosfat (ATP) najrasprostranjeniji je visokoenergetski spoj u ljudskom tijelu. Sadržaj ATP u koštanim mišićima sisavaca je do 4 g / kg, ukupni sadržaj je oko 125 ᴦ. U ljudi, stopa metabolizma ATP doseže 50 kg / dan. Proizvodi se hidroliza ATP adenozin difosfat(ADP)

Makroergijske veze

ATP sadrži različite vrste kemijske veze:

N-β-glikozidni

Ester

Dvije bezvodne (biološki visokoenergetske)

U uvjetima in vivo hidroliza visokoenergetske ATP veze popraćena je oslobađanjem energije (oko 35 kJ / mol), što osigurava druge energetski ovisne biokemijske procese.

ATP + N2O - enzim ATP hidrolaze -\u003e ADP + N3 RO4

U vodene otopine ADP i ATPnestabilna . Na 0 0 SATF je stabilan u vodi samo nekoliko sati, a kada kuha 10 minuta.

Pod djelovanjem lužine, dva terminalna fosfata (anhidridne veze) lako se hidroliziraju, a posljednji (esterska veza) je težak. Kiselom hidrolizom N-glikozidna veza lako se uništava.

Po prvi put se ATP oslobađa iz mišića u 1929. ᴦ. K. Loman... Kemijska sinteza izvedena je u 1948. ᴦ. A. Todd.

Ciklički nukleotidi su posrednici u prijenosu hormonskih signala, mijenjajući aktivnost enzima u stanici.

Οʜᴎ nastaju iz nukleozidnih trifosfata.

ATP-enzim ciklaza -\u003e cAMP + N4 R2 O7

Nakon završetka djelovanja, ciklički nukleotid se hidrolizira. ... Mogu se stvoriti dva spoja 5 "- AMP i 3" - AMP, ali u biološkim uvjetima nastaje samo 5 "- AMP,

Ciklički adenozin monofosfat (cAMP)

11.5. Struktura nukleinskih kiselina

Primarna struktura RNA i DNA je sekvencijalna veza nukleotida u polinukleotidnom lancu. Kostur polinukleotidnog lanca sastoji se od ostataka ugljikohidrata i fosfata; heterocikličke dušične baze povezane su s ugljikohidratima N-β-glikozidnom vezom. S biološkog gledišta, od velike su važnosti trojke - blokovi nukleotida iz tri dušične baze, od kojih svaka kodira aminokiselinu ili ima određenu signalnu funkciju.

NC struktura može se shematski predstaviti:

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

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

U primarnoj strukturi DNA početak lanci se identificiraju fosfatom koji sadrži pentozu na položaju 5 ". Pentoze u polinukleotidnom lancu povezane su fosfatnim vezama 3 "→ 5". Na kraj lanci u položaju 3 "- pentoza OH - grupa ostaje slobodna.

Struktura DNA višeg reda - dvostruka zavojnica

Znanstveni opis sekundarne strukture DNA odnosi se na najveća otkrića čovječanstva u dvadesetom stoljeću. Biokemičar D. Watson i fizičar F. Creek 1953. godine predložio model strukture DNA i mehanizam procesa replikacije. Godine 1962. ᴦ. dobili su Nobelovu nagradu.

U popularnom obliku priča je opisana u knjizi Jamesa Watsona Double Helix, M.: Mir, 1973. Knjiga na vrlo zanimljiv način opisuje povijest zajedničkog rada, s humorom i laganom autorovom ironijom značajan događaj, čiji su sretni "krivci" bila dva mlada znanstvenika. Od otkrića strukture DNK čovječanstvo je dobilo alat za razvoj novog smjera - biotehnologiju, sintezu proteina rekombinacijom gena (hormoni u medicinskoj industriji dobivaju inzulin, eritropoetin i mnogi drugi).

Istraživanje je doprinijelo otkrivanju strukture DNA E. Chargaffa s obzirom na kemijski sastav DNA. Otkrio je:

Broj pirimidinskih baza jednak je broju purina

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

A \u003d T G \u003d C

A + G \u003d T + C

A + C \u003d T + G

Taj se odnos naziva chargaff vlada .

Molekula DNA sastoji se od dvije uvijene zavojnice. Kostur svake zavojnice lanac je izmjeničnih ostataka deoksiriboze i fosforne kiseline. Spirale su orijentirane na takav način da čine dvije nejednake spiralne brazde koje idu paralelno s glavnom osi. Ti su žljebovi ispunjeni proteinima histoni. Dušične baze smještene su unutar spirale, gotovo okomito na glavnu os i čine komplementarne parove između lanaca A ... T i G ... C.

Ukupna duljina molekula DNA u svakoj stanici doseže 3 cm. Prosječni promjer stanice je 10 - 5 m, promjer DNA je samo 2 - 10 - 9 m.

Osnovni parametri dvostruke zavojnice:

* promjer 1,8 - 2nm,

* 10 nukleotida po potezu

* visina koraka okreta ~ 3,4 nm

* udaljenost između dva nukleotida je 0,34 nm.

Baze se nalaze okomito na os lanca.

* smjer polinukleotidnih lanaca je antiparalelan

* veza između ciklusa furanoze deoksiriboze od strane

fosforna kiselina provodi se iz položaja 3` u položaj 5` u

svaki od lanaca.

* Početak lanca - hidroksilna skupina pentoze je fosforilirana na položaju

5`, kraj lanca je slobodna hidroksilna skupina pentoze u položaju 3`.

* Kao dio DNA i RNA, fragmenti nukleozida su u antikonformaciji; pirimidinski ciklus purina smješten je desno od glikozidne veze. Samo ovaj položaj omogućuje stvaranje komplementarnog para (vidi nukleotidne formule)

* Između dušičnih baza javljaju se tri vrste interakcija:

1. Uključeni su "poprečni", komplementarni parovi dva lanca. Postoji "ciklički" prijenos elektrona između dvije dušične baze (T - A, U - C), formira se dodatni p - elektronički sustav koji osigurava dodatnu interakciju i štiti dušične baze od neželjenih kemijskih utjecaja. Između adenin i timin uspostavljaju dvije vodikove veze, a između gvanina i citozina tri vodikove veze.

2. "Okomito" (slaganje), uslijed slaganja, uključene su dušične baze jednog lanca. "Interakcija slaganja" ima čak više važnost u stabilizaciji strukture od interakcije u komplementarnim parovima

3. Interakcija s vodom igra ključnu ulogu u održavanju prostorne strukture dvostruke zavojnice, koja poprima najkompaktniju strukturu za smanjenje površine kontakta s vodom i usmjerava hidrofobne heterocikličke baze u zavojnicu.

Građa i sastav nukleoproteinskih kompleksa

Nekoliko vrsta interakcija uključeno je u vezivanje nukleinske kiseline na protein:

Elektrostatički

Vodikove veze

Hidrofobni

Pravi trodimenzionalni modeli DNA, ribosoma, informosoma i nukleinskih kiselina virusa konstruirani su na temelju rezultata rentgenske strukturne analize računalnim modeliranjem.

Proteini DNA DNA histona imaju izražena osnovna svojstva i odlikuju se visokim stupnjem evolucijskog konzervativizma. Prema omjeru dvije osnovne aminokiseline lizin / arginin, podijeljene su u 5 klasa: H1, H2A, H 2B, H3, H4

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