Nucleotide - wat is dit? De samenstelling, structuur, aantal en de volgorde van nucleotiden in de DNA-keten

Al het leven op de planeet is samengesteld uit vele cellen die de ordening van hun organisatie te ondersteunen ten koste opgenomen in de kern van de genetische informatie. Het is nog steeds aanwezig, uitgevoerd en uitgezonden complexe macromoleculaire verbindingen - een nucleïnezuur dat bestaat uit de monomeereenheden - nucleotiden. is het onmogelijk om de rol van nucleïnezuren overschatten. Stabiliteit van hun structuur bepaald door de normale werking van het lichaam, en afwijkingen in de structuur zal onvermijdelijk leiden tot veranderingen in cellulaire organisatie activiteit van fysiologische processen en de levensvatbaarheid van de cellen in het algemeen.

Het concept van een nucleotide en de eigenschappen

Elk molecuul van DNA of RNA uit kleinere monomere verbindingen - nucleotide. Met andere woorden, de nucleotiden - de bouwstenen van nucleïnezuren, co-enzymen en vele andere biologische verbindingen, die kritisch zijn voor cel gedurende haar levensduur.

De belangrijkste eigenschappen van deze essentiële stoffen zijn onder meer:

• opslag van informatie over de eiwitstructuur en erfelijke eigenschappen;
• Controle over de groei en voortplanting;
• deelnemen aan de stofwisseling en vele andere fysiologische processen in de cel.

De samenstelling van de nucleotiden

Spreken van nucleotiden, kunnen we niet stilstaan bij een zo belangrijk onderwerp als hun structuur en samenstelling.

Elk nucleotide bestaat uit:

• suiker residu;
• stikstofhoudende base;
• fosfaatgroep of een rest van fosforzuur.

We kunnen zeggen dat de nucleotide - een complexe organische verbinding. Afhankelijk van de specifieke samenstelling en het type stikstofbasen in de nucleotide pentose nucleïnezuurstructuur onderverdeeld in:

• deoxyribonucleïnezuur of DNA;
• ribonucleïnezuur of RNA.

Samenstelling nucleïnezuur

Het nucleïnezuur-pentose suiker is gepresenteerd. Dit vijf-koolstof suiker in het DNA wordt deoxyribose genoemd, in RNA - ribose. Elk molecuul pentosen vijf koolstofatomen bevat, waarvan er vier tezamen met het zuurstofatoom vormen een vijfledige ring, en het vijfde deel van het HO-CH2-groep.

De positie van elke koolstofatoom in het molecuul pentose Arabisch cijfer aangeduid met een accent (1C, 2C, 3C, 4C, 5C). Aangezien alle processen lezen van genetische informatie met nucleïnezuur moleculen een strikte richtingsgevoeligheid, de nummering van de koolstofatomen en hun inrichting in de ring dienen als een verwijzing naar de juiste richting.

De hydroxylgroep op de derde en vijfde koolstofatomen (en 3S 5S) bevestigd fosforzuur residu. Hij bepaalt de chemische identiteit van DNA en RNA op een groep van zuren.

Het eerste koolstofatoom (1S) stikstofbase aan de suiker molecuul.

Soortensamenstelling stikstofbasen

Nucleotiden van DNA stikstofbasen worden vertegenwoordigd door vier soorten:

• adenine (A);
• guanine (G);
• cytosine (C);
• thymine (T).

De eerste twee behoren tot de klasse van purines, de twee laatste - pyrimidine. Het molecuulgewicht purine pyrimidine steeds zwaarder.

Nucleotiden RNA stikstofhoudende basen vertegenwoordigd:

• adenine (A);
• guanine (G);
• cytosine (C);
• uracil (U).

Uracil en thymine, een pyrimidinebase.

In de wetenschappelijke literatuur en kan vaak een andere omschrijving stikstofbasen - Latijnse letters (A, T, C, G, U).

Groter detail de chemische structuur van purines en pyrimidines.

Pyrimidinen, namelijk, cytosine, thymine en uracil, in de structuur met de twee stikstofatomen en vier koolstofatomen die een zesledige ring. Elk atoom heeft zijn eigen nummer 1-6.

Purines (adenine en guanine) bestaat uit pyrimidine- en imidazool of twee heterocycli. Molecule purinebasen vertegenwoordigd door vier stikstofatomen en vijf koolstofatomen. Elk atoom genummerd 1-9.

De verkregen verbinding met stikstofbase en een pentose gevormde residu nucleoside. Nucleotide - een nucleoside verbinding en een fosfaatgroep.

De vorming van fosfodiësterbindingen

Het is belangrijk om de vraag hoe de nucleotiden in de polypeptideketen combineren om een nucleïnezuur molecuul te begrijpen. Dit wordt veroorzaakt door de zogenaamde fosfodiester bindingen.

Interactie van twee nucleotiden geeft dinucleotide. Vorming van nieuwe verbindingen vindt plaats door condensatie tussen de fosfaatrest van een monomeer en een hydroxy pentose fosfodiester binding voorkomt.

Polynucleotidesynthese - herhaald herhaling van deze reactie (enkele miljoenen keer). Een polynucleotideketen wordt geconstrueerd door het vormen van fosfodiester bindingen tussen de derde en vijfde koolstofatomen suikers (3S en 5S).

Samenstellen polynucleotide - een complex proces dat plaatsvindt wanneer het enzym DNA polymerase, waarbij alleen de ketengroei verschaft aan één uiteinde (3 ') met een vrije hydroxylgroep.

De structuur van het DNA-molecuul

Een DNA-molecuul en het eiwit kan een primaire, secundaire en tertiaire structuur.

De sequentie van nucleotiden in de DNA-keten bepaalt de primaire structuur. Secundaire structuur wordt gevormd als gevolg van waterstofbindingen de hand waarvan het optreden complementariteitsbeginsel gelegd. Met andere woorden, bij de synthese van de DNA dubbele helix fungeert zekere regelmaat: adenine, thymine correspondeert met een andere schakeling, guanine - cytosine en vice versa. Paren van adenine en thymine en guanine en cytosine worden gevormd door twee in de eerste en in het laatste geval drie waterstofbindingen. Een dergelijke verbinding vormt een stevige hechting nucleotideketens en gelijke onderlinge afstand.

Het kennen van de sequentie van nucleotiden in een DNA-keten door het complementariteitsbeginsel kan tweede of aanvulling worden verlengd.

De tertiaire structuur van het DNA-complex wordt gevormd door driedimensionale bindingen, die molecuul waardoor het compacter en staat in een kleine celvolume. Bijvoorbeeld E. coli DNA lengte groter is dan 1 mm, terwijl de lengte cel - van minder dan 5 micron.

Het aantal nucleotiden in het DNA, en het is de kwantitatieve relatie geldt regel Chergaffa (aantal purinebasen zijn altijd gelijk aan de hoeveelheid pyrimidine). De afstand tussen nucleotiden - een constante gelijk aan 0,34 nm en het molecuulgewicht ervan.

De structuur van een RNA-molecuul

RNA wordt voorgesteld door een enkele polynucleotide keten, gevormd door covalente bindingen tussen pentose (ribose in dit geval) en een fosfaatgroep. Lengte is veel korter DNA. De soort samenstelling van de stikstofbasen in de nucleotide en er zijn verschillen. Het RNA pyrimidinebase thymine in plaats van uracil gebruikt. Afhankelijk van de functies in het lichaam, kan RNA drie types.

• Ribosomaal (rRNA) - zal in het algemeen van 3.000 tot 5.000 nucleotiden. Als noodzakelijke structurele component is betrokken bij de vorming van het actieve centrum van ribosomen, het plaatsen van een van de belangrijkste processen in de cel - eiwit biosynthese.
• Transport (tRNA) - uit een gemiddelde van 75-95 nucleotiden, voert overdracht naar de plaats van het gewenste aminozuur polypeptide synthese in ribosoom. Elk type tRNA (ten minste 40) zijn inherente slechts het een sequentie van nucleotiden of monomeren.
• Information (RNAi) - in nucleotide samenstelling is zeer divers. Overdracht van genetische informatie van DNA naar ribosomen, fungeert als een matrijs voor synthese van het eiwitmolecuul.

De rol van nucleotiden in het lichaam

Nucleotiden in de cel het uitvoeren van een aantal belangrijke functies:

• worden gebruikt als bouwstenen voor nucleïnezuren (nucleotide purine- en pyrimidine-serie);
• zijn betrokken bij vele metabole processen in de cel;
• een deel van de ATP - de belangrijkste energiebron in de cellen;
• fungeren als dragers van reducerende equivalenten in de cel (NAD +, NADP +, FAD, FMN);
• fungeren als bioregulators;
• kan worden beschouwd als tweede messengers extracellulaire regelmatige synthese (bijvoorbeeld cAMP of cGMP).

Nucleotide - een monomeereenheid die meer complexe verbindingen vormt - nucleïnezuren, zonder welke de overdracht van genetische informatie, het opslaan en afspelen. Vrije nucleotiden zijn de hoofdcomponenten die bij de signaalenergie en ondersteunende cellen en normale werking van het hele organisme.