Allmänhet
Nukleotider är de organiska molekylerna som utgör DNA- och RNA -nukleinsyrorna.
Nukleinsyror är biologiska makromolekyler av grundläggande betydelse för en levande organisms överlevnad, och nukleotider är byggstenarna i dem.
Alla nukleotider har en allmän struktur som innehåller tre molekylära element: en fosfatgrupp, en pentos (dvs. ett 5-kol-socker) och en kvävehaltig bas.
I DNA är pentos deoxiribos; i RNA är det däremot ribos.
Närvaron av deoxiribos i DNA och ribos i RNA representerar den största skillnaden mellan nukleotiderna som utgör dessa två nukleinsyror.
Den andra viktiga skillnaden gäller kvävehaltiga baser: nukleotiderna i DNA och RNA har gemensamt endast 3 av de 4 kvävehaltiga baserna associerade med dem.
Vad är nukleotider?
Nukleotider är de organiska molekylerna som utgör monomererna av DNA- och RNA -nukleinsyror.
Enligt en annan definition är nukleotider de molekylära enheter som utgör nukleinsyrorna DNA och RNA.
Kemiska och biologiska monomerer definierar molekylära enheter som, anordnade i långa linjära kedjor, bildar stora molekyler (makromolekyler), bättre kända som polymerer.
Allmän struktur
Nukleotider har en molekylär struktur som innehåller tre element:
- En fosfatgrupp, som är ett derivat av fosforsyra;
- Ett socker med 5 kolatomer, det vill säga en pentos;
- En kvävehaltig bas, som är en aromatisk heterocyklisk molekyl.
Pentosen representerar det centrala elementet i nukleotiderna, eftersom fosfatgruppen och den kvävehaltiga basen binder till den.
Figur: Element som utgör en generisk nukleotid av en nukleinsyra. Som framgår binds fosfatgruppen och kvävebasen till sockret.
Den kemiska bindningen som håller ihop pentosen och fosfatgruppen är en fosfodiesterbindning (eller fosfodiesterbindning), medan den kemiska bindningen som binder pentosen och den kvävehaltiga basen är en N-glykosidbindning (eller N-glykosidbindning.).
VILKA KOL AV PENTOSO ÄR INVALVERADE I DE Olika LÄNKARNA?
Premiss: kemister har tänkt att räkna kol som består av de organiska molekylerna på ett sådant sätt att förenkla deras studie och beskrivning. Här, då, att de fem kolen i en pentos blir: kol 1, kol 2, kol 3, kol 4 och kol 5. Kriteriet för att tilldela siffrorna är ganska komplext, därför anser vi det lämpligt att utelämna det.
Av de 5 kol som bildar pentosen i nukleotiderna är de som är involverade i bindningarna med kvävehaltig bas och fosfatgruppen kol 1 respektive kol 5.
- Pentos kol 1 → N-glykosidbindning → kvävebas
- Pentos kol 5 → fosfodiesterbindning → fosfatgrupp
NUKLEOTIDER ÄR NUKLEOSIDER MED EN FOSFATGRUPP
Figur: Struktur av en pentos, nummerering av dess bestående kol och bindningar med kvävebas och fosfatgrupp.
Utan fosfatgruppselementet blir nukleotider till nukleosider.
En nukleosid är i själva verket en organisk molekyl som härrör från föreningen mellan en pentos och en kvävehaltig bas.
Denna kommentar tjänar till att förklara några definitioner av nukleotider, som säger: "nukleotider är nukleosider som har en eller flera fosfatgrupper bundna till kol 5".
Skillnad mellan DNA och RNA
Nukleotiderna i DNA och RNA skiljer sig från varandra, ur strukturell synvinkel.
Huvudskillnaden ligger i pentosen: i DNA är pentosen deoxiribos; i RNA är det däremot ribos.
Deoxiribos och ribos är olika för endast en atom: i själva verket saknas en syreatom på kol 2 av deoxiribos (OBS: c "är bara ett väte), som tvärtom finns på kol 2 i ribos (OBS: här förenar syre ett väte och bildar en hydroxylgrupp (OH).
Denna skillnad ensam har enorm biologisk betydelse: DNA är det genetiska arv som utvecklingen och adekvat funktion av cellerna i en levande organism är beroende av; RNA, å andra sidan, är den biologiska makromolekylen som huvudsakligen ansvarar för kodning, avkodning, reglering och uttryck av DNA -gener.
Den andra viktiga skillnaden mellan DNA och RNA -nukleotider gäller kvävehaltiga baser.
För att fullt ut förstå denna andra ojämlikhet är det nödvändigt att ta ett litet steg tillbaka.
Figur: 5-kolsocker som utgör nukleotiderna i RNA (ribos) och DNA (deoxiribos).
Kvävebaser är molekyler av organisk natur, som i nukleinsyror representerar det särskiljande elementet i de olika typerna av ingående nukleotider. Faktum är att såväl i DNA -nukleotider som i RNA -nukleotider är det enda variabla elementet kvävehaltig bas. socker-fosfatgruppens skelett förblir oförändrat.
Både i DNA och i RNA är de möjliga kvävehaltiga baserna 4; därför är typerna av nukleotider för varje nukleinsyra i alla 4.
Med detta sagt, när vi återgår till den andra viktiga skillnaden mellan nukleotiderna i DNA och RNA, har dessa två nukleinsyror gemensamt endast tre av fyra kvävehaltiga baser. I detta fall är adenin, guanin och cytosin de tre kvävehaltiga baserna. både DNA och RNA; tymin och uracil, å andra sidan, är den fjärde kvävehaltiga basen av DNA respektive den fjärde basen av RNA.
Bortsett från pentosen är därför DNA -nukleotiderna och RNA -nukleotiderna desamma för tre av fyra typer.
Medlemsklasser av kvävehaltiga baser
Adenin och guanin tillhör klassen kvävehaltiga baser, kända som puriner. Puriner är aromatiska heterocykliska föreningar med dubbel ring.
Tymin, cytosin och uracil, å andra sidan, tillhör klassen av kvävehaltiga baser, kända som pyrimidiner. Pyrimidiner är aromatiska heterocykliska föreningar med en ring.
ÖVRIGT NAMN PÅ DNA OCH RNA NUKLEOTIDER
Nukleotiderna med deoxiribosocker, dvs DNA -nukleotiderna, tar det alternativa namnet deoxiribonukleotider, just på grund av förekomsten av det ovan nämnda sockret.
Av liknande skäl tar nukleotiderna med sockerribosen, det vill säga nukleotiderna i RNA, det alternativa namnet ribonukleotider.
- Deoxiribonukleotid adenin
- Guanine deoxiribonukleotid
- Deoxiribonukleotidcytosin
- Deoxiribonukleotid tymin
- Ribonukleotid adenin
- Guanin ribonukleotid
- Cytosin ribonukleotid
- Uracil ribonukleotid
Organisation i nukleinsyror
Vid sammansättning av en nukleinsyra organiserar sig nukleotiderna i långa strängar, liknande kedjor.
Varje nukleotid som bildar dessa långa strängar binder till nästa nukleotid med hjälp av en fosfodiesterbindning mellan kolet 3 i dess pentos och fosfatgruppen i den omedelbart följande nukleotiden.
EXTREMITETER
Nukleotidsträngarna (eller nukleotidsträngarna), som utgör nukleinsyror, har två ändar, kända som 5 "-änden (läs" fem -änd -prim ") och 3" -änden (läs "tre -änd -prim"). Enligt konvention har biologer och genetiker fastställt att "ände 5" representerar huvudet på en sträng som bildar en nukleinsyra, medan "ände 3" representerar dess svans.
Ur kemisk synvinkel sammanfaller "5 -änden" med fosfatgruppen i den första nukleotiden i kedjan, medan "3 -änden" sammanfaller med hydroxylgruppen (OH) placerad på kol 3 i den sista nukleotiden.
Det är på grundval av denna organisation som nukleotidsträngarna i böckerna om genetik och molekylärbiologi beskrivs enligt följande: P -5 "→ 3" -OH.
* Obs! Bokstaven P anger fosforatomen i fosfatgruppen.
Biologisk roll
Uttrycket av gener beror på DNA -nukleotidsekvensen. Gener är mer eller mindre långa segment av DNA (dvs. segment av nukleotider), som innehåller den information som är väsentlig för syntesen av proteiner. Bestående av aminosyror, proteiner är biologiska makromolekyler, som spela en grundläggande roll för att reglera en organisms cellulära mekanismer.
Nukleotidsekvensen för en given gen specificerar aminosyrasekvensen för det relaterade proteinet.
