Γενικότητα
Τα νουκλεοτίδια είναι τα οργανικά μόρια που αποτελούν το DNA και το RNA νουκλεϊκά οξέα.
Τα νουκλεϊκά οξέα είναι βιολογικά μακρομόρια θεμελιώδους σημασίας για την επιβίωση ενός ζωντανού οργανισμού και τα νουκλεοτίδια είναι τα δομικά στοιχεία αυτών.
Όλα τα νουκλεοτίδια έχουν μια γενική δομή που περιλαμβάνει τρία μοριακά στοιχεία: μια φωσφορική ομάδα, μια πεντόζη (δηλαδή μια ζάχαρη 5 άνθρακα) και μια αζωτούχο βάση.
Στο DNA, η πεντόζη είναι δεοξυριβόζη. στο RNA, από την άλλη πλευρά, είναι ριβόζη.
Η παρουσία δεοξυριβόζης στο DNA και ριβόζης στο RNA αντιπροσωπεύει την κύρια διαφορά μεταξύ των νουκλεοτιδίων που αποτελούν αυτά τα δύο νουκλεϊκά οξέα.
Η δεύτερη σημαντική διαφορά αφορά τις αζωτούχες βάσεις: τα νουκλεοτίδια του DNA και του RNA έχουν από κοινού μόνο 3 από τις 4 αζωτούχες βάσεις που σχετίζονται με αυτές.
Τι είναι τα νουκλεοτίδια;
Τα νουκλεοτίδια είναι τα οργανικά μόρια που αποτελούν τα μονομερή του DNA και του RNA νουκλεϊκών οξέων.
Σύμφωνα με έναν άλλο ορισμό, τα νουκλεοτίδια είναι οι μοριακές μονάδες που αποτελούν τα νουκλεϊκά οξέα DNA και RNA.
Τα χημικά και βιολογικά μονομερή ορίζουν μοριακές μονάδες οι οποίες, τοποθετημένες σε μακριές γραμμικές αλυσίδες, σχηματίζουν μεγάλα μόρια (μακρομόρια), πιο γνωστά ως πολυμερή.
Γενική δομή
Τα νουκλεοτίδια έχουν μια μοριακή δομή που περιλαμβάνει τρία στοιχεία:
- Μια φωσφορική ομάδα, η οποία είναι παράγωγο φωσφορικού οξέος.
- Μια ζάχαρη με 5 άτομα άνθρακα, δηλαδή μια πεντόζη.
- Αζωτούχο βάση, το οποίο είναι αρωματικό ετεροκυκλικό μόριο.
Η πεντόζη αντιπροσωπεύει το κεντρικό στοιχείο των νουκλεοτιδίων, καθώς η φωσφορική ομάδα και η αζωτούχος βάση συνδέονται με αυτήν.
Εικόνα: Στοιχεία που αποτελούν ένα γενικό νουκλεοτίδιο ενός νουκλεϊκού οξέος. Όπως φαίνεται, η φωσφορική ομάδα και η βάση αζώτου συνδέονται με τη ζάχαρη.
Ο χημικός δεσμός που συγκρατεί την πεντόζη και τη φωσφορική ομάδα είναι ένας φωσφοδιεστερικός δεσμός (ή δεσμός φωσφοδιεστέρα), ενώ ο χημικός δεσμός που συνδέει την πεντόζη και την αζωτούχο βάση είναι ένας Ν-γλυκοσιδικός δεσμός (ή Ν-γλυκοσιδικός δεσμός.).
ΠΟΙΑ κάρβουνα του ΠΕΝΤΟΣΟ ΠΕΡΙΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΙ ΣΤΟΥΣ ΔΙΑΦΟΡΟΥΣ ΣΥΝΔΕΣΜΟΥΣ;
Προϋπόθεση: οι χημικοί σκέφτηκαν να αριθμήσουν τους άνθρακες που αποτελούν τα οργανικά μόρια, με τέτοιο τρόπο ώστε να απλοποιήσουν τη μελέτη και την περιγραφή τους. Εδώ, λοιπόν, που γίνονται οι 5 άνθρακες μιας πεντόζης: άνθρακας 1, άνθρακας 2, άνθρακας 3, άνθρακας 4 και άνθρακας 5. Το κριτήριο για την εκχώρηση των αριθμών είναι αρκετά περίπλοκο, επομένως θεωρούμε σκόπιμο να το αφήσουμε εκτός.
Από τους 5 άνθρακες που σχηματίζουν την πεντόζη των νουκλεοτιδίων, εκείνοι που εμπλέκονται στους δεσμούς με τη βάση αζώτου και τη φωσφορική ομάδα είναι, αντίστοιχα, ο άνθρακας 1 και ο άνθρακας 5.
- Πεντόζη άνθρακα 1 → Ν-γλυκοσιδικός δεσμός → βάση αζώτου
- Ομάδα πεντόζης 5 → φωσφοδιεστερικού → φωσφορικού δεσμού
Τα ΝΟΥΚΛΕΩΤΙΔΙΑ ΕΙΝΑΙ ΝΟΥΚΛΕΟΣΙΔΙΑ ΜΕ ΟΜΑΔΑ ΦΩΣΦΑΙΟΥ
Εικόνα: Δομή μιας πεντόζης, αρίθμηση των συστατικών της άνθρακες και δεσμοί με βάση αζώτου και φωσφορική ομάδα.
Χωρίς το στοιχείο της φωσφορικής ομάδας, τα νουκλεοτίδια γίνονται νουκλεοσίδια.
Ένα νουκλεοσίδιο, στην πραγματικότητα, είναι ένα οργανικό μόριο, που προέρχεται από την ένωση μεταξύ πεντόζης και αζωτούχου βάσης.
Αυτός ο σχολιασμός χρησιμεύει για να εξηγήσει ορισμένους ορισμούς των νουκλεοτιδίων, οι οποίοι δηλώνουν: "τα νουκλεοτίδια είναι νουκλεοσίδια που έχουν μία ή περισσότερες φωσφορικές ομάδες συνδεδεμένες με τον άνθρακα 5".
Διαφορά μεταξύ DNA και RNA
Τα νουκλεοτίδια του DNA και του RNA διαφέρουν μεταξύ τους, από δομική άποψη.
Η κύρια διαφορά έγκειται στην πεντόζη: στο DNA, η πεντόζη είναι δεοξυριβόζη. στο RNA, από την άλλη πλευρά, είναι ριβόζη.
Η δεοξυριβόζη και η ριβόζη διαφέρουν μόνο για ένα άτομο: στην πραγματικότητα, ένα άτομο οξυγόνου λείπει στον άνθρακα 2 της δεοξυριβόζης (Σημείωση: το c "είναι μόνο υδρογόνο), το οποίο, αντίθετα, υπάρχει στον άνθρακα 2 της ριβόζης (ΣΗΜ .: εδώ, το οξυγόνο ενώνεται με ένα υδρογόνο, σχηματίζοντας μια υδροξυλομάδα (ΟΗ).
Αυτή η διαφορά από μόνη της έχει τεράστια βιολογική σημασία: το DNA είναι η γενετική κληρονομιά από την οποία εξαρτάται η ανάπτυξη και η επαρκής λειτουργία των κυττάρων ενός ζωντανού οργανισμού. Το RNA, από την άλλη πλευρά, είναι το βιολογικό μακρομόριο που είναι κυρίως υπεύθυνο για την κωδικοποίηση, αποκωδικοποίηση, ρύθμιση και έκφραση γονιδίων DNA.
Η άλλη σημαντική διαφορά μεταξύ νουκλεοτιδίων DNA και RNA αφορά τις αζωτούχες βάσεις.
Για να κατανοήσουμε πλήρως αυτή τη δεύτερη ανισότητα, είναι απαραίτητο να κάνουμε ένα μικρό βήμα πίσω.
Εικόνα: Σάκχαρα 5 άνθρακα που αποτελούν τα νουκλεοτίδια του RNA (ριβόζη) και του DNA (δεοξυριβόζη).
Οι βάσεις αζώτου είναι μόρια οργανικής φύσης, τα οποία, στα νουκλεϊκά οξέα, αντιπροσωπεύουν το διακριτικό στοιχείο των διαφόρων τύπων συστατικών νουκλεοτιδίων. Στην πραγματικότητα, στα νουκλεοτίδια DNA καθώς και στα νουκλεοτίδια RNA, το μόνο μεταβλητό στοιχείο είναι η αζωτούχος βάση. ο σκελετός της ομάδας σακχάρων-φωσφορικών παραμένει αμετάβλητος.
Τόσο στο DNA όσο και στο RNA, οι πιθανές αζωτούχες βάσεις είναι 4, επομένως οι τύποι νουκλεοτιδίων, για κάθε νουκλεϊκό οξύ, βρίσκονται και στους 4.
Τούτου λεχθέντος, επιστρέφοντας στη δεύτερη σημαντική διαφορά μεταξύ των νουκλεοτιδίων του DNA και του RNA, αυτά τα δύο νουκλεϊνικά οξέα έχουν κοινά μόνο 3 στις 4 αζωτούχες βάσεις. Στην περίπτωση αυτή, η αδενίνη, η γουανίνη και η κυτοσίνη είναι οι 3 αζωτούχες βάσεις που υπάρχουν στο τόσο το DNA όσο και το RNA · η θυμίνη και η ουρακίλη, από την άλλη πλευρά, είναι η τέταρτη βάση αζώτου του DNA και η τέταρτη βάση του RNA, αντίστοιχα.
Επομένως, εκτός από την πεντόζη, τα νουκλεοτίδια DNA και τα νουκλεοτίδια RNA είναι τα ίδια για 3 στους 4 τύπους.
Τάξεις συμμετοχής αζωτούχων βάσεων
Η αδενίνη και η γουανίνη ανήκουν στην κατηγορία των αζωτούχων βάσεων, γνωστών ως πουρίνες. Οι πουρίνες είναι αρωματικές ετεροκυκλικές ενώσεις διπλού δακτυλίου.
Η θυμίνη, η κυτοσίνη και η ουρακίλη, από την άλλη πλευρά, ανήκουν στην κατηγορία των αζωτούχων βάσεων, γνωστών ως πυριμιδίνες. Οι πυριμιδίνες είναι αρωματικές ετεροκυκλικές ενώσεις ενός δακτυλίου.
ΑΛΛΟ ΟΝΟΜΑ ΝΟΥΚΛΕΟΤΙΔΩΝ DNA και RNA
Τα νουκλεοτίδια με ζάχαρη δεοξυριβόζης, δηλαδή τα νουκλεοτίδια DNA, παίρνουν την εναλλακτική ονομασία δεοξυριβονουκλεοτιδίων, ακριβώς λόγω της παρουσίας της προαναφερθείσας ζάχαρης.
Για παρόμοιους λόγους, τα νουκλεοτίδια με τη ζάχαρη ριβόζη, δηλαδή τα νουκλεοτίδια του RNA, παίρνουν την εναλλακτική ονομασία ριβονουκλεοτιδίων.
- Δεοξυριβονουκλεοτίδιο αδενίνη
- Δεοξυριβονουκλεοτίδιο γουανίνης
- Κυοσίνη δεοξυριβονουκλεοτιδίου
- Δεοξυριβονουκλεοτιδική θυμίνη
- Ριβονουκλεοτίδιο αδενίνη
- Ριβονουκλεοτίδιο Γουανίνης
- Ριβονουκλεοτίδιο κυτοσίνης
- Ριβονουκλεοτίδιο ουρακίλης
Οργάνωση σε νουκλεϊκά οξέα
Κατά τη σύνθεση ενός νουκλεϊκού οξέος, τα νουκλεοτίδια οργανώνονται σε μακριές αλυσίδες, παρόμοιες με αλυσίδες.
Κάθε νουκλεοτίδιο που σχηματίζει αυτούς τους μεγάλους κλώνους συνδέεται με το επόμενο νουκλεοτίδιο μέσω ενός φωσφοδιεστερικού δεσμού μεταξύ του άνθρακα 3 της πεντόζης του και της φωσφορικής ομάδας του αμέσως επόμενου νουκλεοτιδίου.
ΟΙ ΑΚΡΙΒΕΙΣ
Οι κλώνοι νουκλεοτιδίων (ή κλώνοι νουκλεοτιδίων), που συνθέτουν τα νουκλεϊκά οξέα, έχουν δύο άκρα, γνωστά ως το άκρο 5 "(διαβάστε το" πέντε άκρες του πρώτου ") και 3" (διαβάστε το "τριών άκρων πρώτο"). Σύμφωνα με τη σύμβαση, βιολόγοι και γενετιστές έχουν διαπιστώσει ότι το "άκρο 5" αντιπροσωπεύει την κεφαλή ενός κλώνου που σχηματίζει ένα νουκλεϊκό οξύ, ενώ το "άκρο 3" αντιπροσωπεύει την ουρά του.
Από χημική άποψη, το "5 άκρο" συμπίπτει με τη φωσφορική ομάδα του πρώτου νουκλεοτιδίου της αλυσίδας, ενώ το "3 άκρο" συμπίπτει με την υδροξυλομάδα (ΟΗ) που τοποθετείται στον άνθρακα 3 του τελευταίου νουκλεοτιδίου.
Βάσει αυτής της οργάνωσης, στα βιβλία γενετικής και μοριακής βιολογίας, τα νουκλεοτιδικά σκέλη περιγράφονται ως εξής: P -5 "→ 3" -OH.
* Σημείωση: το γράμμα P υποδηλώνει το άτομο φωσφόρου της φωσφορικής ομάδας.
Βιολογικός ρόλος
Η έκφραση των γονιδίων εξαρτάται από την αλληλουχία νουκλεοτιδίων DNA. Τα γονίδια είναι λίγο πολύ μεγάλα τμήματα του DNA (δηλαδή τμήματα νουκλεοτιδίων), τα οποία περιέχουν τις απαραίτητες πληροφορίες για τη σύνθεση των πρωτεϊνών. Αποτελούνται από αμινοξέα, οι πρωτεΐνες είναι βιολογικά μακρομόρια, τα οποία παίζουν θεμελιώδη ρόλο στη ρύθμιση των κυτταρικών μηχανισμών ενός οργανισμού.
Η αλληλουχία νουκλεοτιδίων ενός δεδομένου γονιδίου καθορίζει την αλληλουχία αμινοξέων της σχετικής πρωτεΐνης.
