Nukleotid - vad är detta? Sammansättning, struktur, antal och sekvens av nukleotider i DNA-kedjan

Allt liv på planeten består av många celler som stöder beställning av deras organisation på bekostnad finns i kärnan av den genetiska informationen. Det är fortfarande närvarande, genomförs och överförs komplexa makromolekylära föreningar - en nukleinsyra som består av monomerenheterna - nukleotider. det är omöjligt att överskatta den roll av nukleinsyror. Stabiliteten i deras strukturer bestäms av den normala funktionen hos organismen, och eventuella avvikelser i strukturen kommer oundvikligen att leda till förändringar i cellulär organisation, aktivitet av fysiologiska processer och viabiliteten av celler i allmänhet.

Begreppet av en nukleotid och dess egenskaper

Varje molekyl av DNA eller RNA är uppbyggd av mindre monomera föreningar - nukleotid. Med andra ord, nukleotiderna - byggstenarna i nukleinsyror, co-enzymer och många andra biologiska föreningar, som är kritiska för cellen under dess livslängd.

De huvudsakliga egenskaperna hos dessa väsentliga substanser inkluderar:

• lagring av information om proteinstrukturen och ärvda egenskaper;
• Kontroll över tillväxt och reproduktion;
• delta i metabolismen och många andra fysiologiska processer i cellen.

Sammansättningen av nukleotidema

På tal om nukleotider, kan vi inte älta en så viktig fråga som deras struktur och sammansättning.

Varje nukleotid består av:

• sockerrest;
• kvävehaltig bas;
• fosfatgrupp eller en rest av fosforsyra.

Vi kan säga att nukleotid - en komplex organisk förening. Beroende på den specifika kompositionen och typen av kvävehaltiga baser i nukleotiden pentos nukleinsyra struktur uppdelade i:

• deoxiribonukleinsyra eller DNA;
• ribonukleinsyra, eller RNA.

Komposition nukleinsyra

Nukleinsyran-pentossocker presenteras. Denna fem-kol-socker i DNA kallas deoxiribos, i RNA - ribos. Varje molekyl har pentoser fem kolatomer, varav fyra tillsammans med syreatomen bildar en fem-ledad ring, och den femte delen av HO-CH2-grupp.

Läget för varje kolatom i molekylen pentosen betecknas arabisk siffra med ett primtecken (1C '2C', 3C '4C', 5C '). Eftersom alla processer läsning av genetisk information med nukleinsyramolekyler har en strikt direktivitet, numreringen av kolatomerna och deras arrangemang i ringen tjäna som en pekare till den rätta riktningen.

Hydroxylgruppen till den tredje och femte kolatomer (och 3S '5S') fäst fosforsyrarester. Han bestämmer den kemiska identiteten hos DNA och RNA till en grupp av syror.

Den första kolatomen (1S ') kvävehaltig bas fästad vid sockermolekylen.

Arter komposition kvävebaserna

Nukleotider av DNA-kvävebaserna är representerade av fyra arter:

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

De två första hör till klassen puriner, de två sista - pyrimidin. Molekylvikt purin pyrimidin är alltid tyngre.

Nukleotider RNA kvävehaltiga baser representerade:

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

Uracil samt tymin, en pyrimidinbas.

I den vetenskapliga litteraturen och kan ofta hitta andra designekvävebaserna - latinska bokstäver (A, T, C, G, U).

Större detalj den kemiska strukturen hos puriner och pyrimidiner.

Pyrimidiner, nämligen, cytosin, tymin och uracil, i strukturen som representeras av de två kväveatomer och fyra kolatomer som bildar en sexledad ring. Varje atom har sitt eget nummer 1-6.

Puriner (adenin och guanin) består av pyrimidin och imidazol eller två heterocykler. Molekyl purinbaser representeras av fyra kväveatomer och fem kolatomer. Varje atom numrerade från 1 till 9.

Den resulterande föreningen med kvävehaltig bas och en pentos återstod bildad nukleosid. Nukleotid - en nukleosid förening och en fosfatgrupp.

Bildandet av fosfodiesterbindningar

Det är viktigt att förstå frågan om hur man kan kombinera de nukleotider i polypeptidkedjan för bildning av en nukleinsyramolekyl. Detta händer på grund av den så kallade fosfodiesterbindningar.

Interaktion mellan två nukleotider ger dinukleotid. Bildning av nya föreningar sker genom kondensation som mellan fosfatrest av en monomer och en annan hydroxi pentos fosfodiesterbindning inträffar.

Polynukleotidsyntes - upprepad upprepning av denna reaktion (ett par miljoner gånger). En polynukleotidkedjan konstrueras genom att bilda fosfodiesterbindningar mellan den tredje och femte kol sockerarter (3S 'och 5S').

Montering polynukleotid - en komplex process som äger rum när enzymet DNA-polymeras, som ger endast den kedjetillväxt vid en ände (3 ') med en fri hydroxigrupp.

Strukturen av DNA-molekylen

En DNA-molekyl samt proteinet kan vara en primär, sekundär och tertiär struktur.

Sekvensen av nukleotider i DNA-kedjan definierar dess primära struktur. Sekundär struktur bildas på grund av vätebindningar, basen principen komplementaritet vilken förekomsten läggs. Med andra ord, vid syntes av DNA spiralen verkar viss regelbundenhet: adenin, motsvarar tymin till en krets annan, guanin - cytosin och vice versa. Par av adenin och tymin eller guanin och cytosin är bildade av de två i det första och i det senare fallet tre vätebindningar. En sådan förening ger en fast bindning nukleotidkedjor och lika avstånd mellan dem.

Känna till sekvensen av nukleotider i en DNA-kedja genom principen om komplementaritet kan förlängas andra eller komplettera.

Den tertiära strukturen hos DNA-komplexet bildas genom tredimensionella bindningar, vilka molekyl göra den mer kompakt och kapabel placerades i en liten volym cell. Till exempel, är E. coli-DNA-längd som är större än 1 mm, medan cellen längd - av mindre än 5 mikron.

Antalet nukleotider i DNA, och det är deras kvantitativa förhållande är föremål för regeln Chergaffa (antal purinbaser är alltid lika med den mängd pyrimidin). Avståndet mellan nukleotiderna - en konstant som är lika med 0,34 nm, och deras molekylvikt.

Strukturen för en RNA-molekyl

RNA representeras av en enda polynukleotid kedja, som bildas av kovalenta bindningar mellan pentos (ribos i detta fall) och en fosfatgrupp. I längd är mycket kortare DNA. Artsammansättningen av de kvävehaltiga baser i nukleotiden och det finns skillnader. RNA pyrimidinbas tymin istället för uracil används. Beroende på de funktioner som utförs i kroppen, kan RNA vara av tre typer.

• Ribosomalt (rRNA) - innehåller i allmänhet från 3000 till 5000 nukleotider. Som en nödvändig strukturell komponent är involverad i bildningen av det aktiva centret av ribosomer, de platser där en av de viktigaste processerna i cellen - proteinbiosyntes.
• Transport (tRNA) - består av ett genomsnitt av 75 - 95 nukleotider, utför överföring till platsen för den önskade aminosyra polypeptidsyntes i ribosomen. Varje typ av tRNA (minst 40) har sin inneboende endast till det en sekvens av nukleotider eller monomerer.
• Information (RNAi) - i nukleotidsammansättning är mycket varierande. Överföring av genetisk information från DNA till ribosomer, fungerar som ett templat för syntes av proteinmolekylen.

Rollen av nukleotider i kroppen

Nukleotider i cellen utföra ett antal viktiga funktioner:

• används som byggstenar för nukleinsyror (nukleotid purin- och pyrimidin-serien);
• deltar i många metaboliska processer i cellen;
• en del av ATP - den viktigaste energikällan i celler;
• fungera som vektorer för reducerande ekvivalenter i cellen (NAD +, NADP +, FAD, FMN);
• fungera som bioregulatorer;
• kan betraktas som sekundära budbärare extracellulär regelbunden syntes (t ex cAMP eller cGMP).

Nukleotid - en enhet monomer som bildar mera komplexa föreningar - nukleinsyror, utan vilket överföringen av genetisk information, lagring och uppspelning. Fria nukleotider är de viktigaste komponenterna som är involverade i de signalenergiprocesser och stödjande celler och normal funktion i hela organismen.