Nukleotida - apakah ini? Komposisi, struktur, bilangan dan urutan nukleotida dalam rantaian DNA

Semua kehidupan di planet ini terdiri daripada banyak sel-sel yang menyokong susunan organisasi mereka pada perbelanjaan yang terkandung dalam nukleus maklumat genetik. Ia masih ada, dilaksanakan dan dihantar sebatian makromolekul kompleks - asid nukleik terdiri daripada unit-unit monomer - nukleotida. ia adalah mustahil untuk harga yg terlalu tinggi peranan asid nukleik. Kestabilan struktur mereka ditentukan oleh fungsi normal organisma, dan apa-apa penyelewengan dalam struktur tidak dapat tidak akan membawa kepada perubahan dalam organisasi selular, aktiviti proses fisiologi dan daya maju sel-sel secara amnya.

Konsep nukleotida dan sifat-sifatnya

Setiap molekul DNA atau RNA terdiri daripada sebatian monomeric kecil - nukleotida. Dalam erti kata lain, nukleotida - blok binaan asid nukleik, co-enzim dan banyak sebatian biologi lain, yang penting untuk sel semasa hayatnya.

Sifat-sifat utama bahan-bahan penting termasuk:

• penyimpanan maklumat tentang struktur protein dan sifat-sifat yang diwarisi;
• Kawalan ke atas pertumbuhan dan pembiakan;
• mengambil bahagian dalam metabolisme dan banyak proses fisiologi yang lain dalam sel.

Komposisi nukleotida

Bercakap nukleotida, kita tidak boleh kekal di atas apa-apa isu yang penting sebagai struktur dan komposisi mereka.

Setiap nukleotida terdiri daripada:

• sisa gula;
• asas nitrogenous;
• kumpulan fosfat atau sisa asid fosforik.

Kita boleh mengatakan bahawa nukleotida - sebatian organik kompleks. Bergantung kepada komposisi tertentu dan jenis asas nitrogenous dalam pentosa struktur asid nukleik nukleotida dibahagikan kepada:

• asid deoksiribonukleik atau DNA;
• asid ribonucleic, atau RNA.

Kandungan asid nukleik

gula asid-pentosa nukleik dibentangkan. Ini gula lima karbon dalam DNA ia dipanggil deoxyribose, dalam RNA - ribose. Setiap molekul mempunyai pentoses lima atom karbon, empat yang bersama-sama dengan atom oksigen membentuk cincin lima Members, dan bahagian kelima kumpulan HO-CH2.

Kedudukan setiap atom karbon dalam molekul pentosa ditandakan angka Arab dengan Perdana (1C ', 2C', 3C ', 4C', 5C '). Kerana semua proses membaca maklumat genetik dengan molekul asid nukleik mempunyai directivity ketat, penomboran atom karbon dan susunannya di gelanggang berkhidmat sebagai penunjuk kepada arah yang betul.

Kumpulan hidroksil kepada atom-atom karbon ketiga dan kelima (dan 3S '5S') yang dilampirkan asid fosforik sisa. Dia menentukan identiti kimia DNA dan RNA dalam kumpulan asid.

Atom karbon pertama (1S ') asas nitrogenous dilampirkan kepada molekul gula.

Spesies asas komposisi nitrogenous

Nukleotida DNA asas nitrogenous diwakili oleh empat spesies:

• adenina (A);
• guanine (G);
• sitosin (C);
• thymine (T).

Dua yang pertama tergolong dalam golongan purines, kedua-dua lepas - pyrimidine. Berat molekul purin pyrimidine sentiasa lebih berat.

Nukleotida RNA pangkalan nitrogenous diwakili:

• adenina (A);
• guanine (G);
• sitosin (C);
• urasil (U).

Urasil serta thymine, pangkalan pyrimidine.

Dalam kesusasteraan saintifik dan sering dapat mencari lain asas penetapan nitrogenous - huruf Latin (A, T, C, G, U).

Lebih terperinci struktur kimia purines dan pyrimidines.

Pyrimidines, iaitu, sitosin, thymine dan urasil, dalam struktur yang diwakili oleh dua atom nitrogen dan empat atom karbon membentuk enam cincin Members. Setiap atom mempunyai nombor sendiri 1-6.

Purin (adenina dan guanine) terdiri daripada pyrimidine dan imidazole atau dua heterosiklik. asas purin molekul diwakili oleh empat atom nitrogen dan lima atom karbon. Setiap atom bernombor dari 1 hingga 9.

Perkarangan menyebabkan asas nitrogenous dan sisa pentosa membentuk nucleoside. Nukleotida - sebatian nucleoside dan kumpulan fosfat.

Pembentukan ikatan phosphodiester

Ia adalah penting untuk memahami persoalan bagaimana untuk menggabungkan nukleotida dalam rantaian polipeptida untuk membentuk asid molekul nukleik. Ini berlaku disebabkan oleh bon phosphodiester kononnya.

Interaksi dua nukleotida memberikan dinucleotide. Pembentukan sebatian baru berlaku oleh pemeluwapan antara sisa fosfat satu monomer dan satu lagi hydroxy pentosa bon phosphodiester berlaku.

Polynucleotide sintesis - berulang pengulangan tindak balas ini (beberapa juta kali). Sebuah rangkaian polynucleotide dibina dengan membentuk bon phosphodiester antara karbon gula ketiga dan kelima (3S 'dan 5S').

Memasang polynucleotide - satu proses yang kompleks yang berlaku apabila enzim polimerase DNA, yang menyediakan hanya pertumbuhan rantaian pada satu hujung (3 ') dengan kumpulan hydroxy percuma.

Struktur molekul DNA

Satu molekul DNA dan juga protein yang boleh menjadi struktur rendah, menengah dan pengajian tinggi.

Urutan nukleotida dalam rantaian DNA mentakrifkan utamanya struktur. struktur sekunder terbentuk disebabkan oleh ikatan hidrogen, dasar yang berlaku yang ditetapkan prinsip saling melengkapi. Dalam erti kata lain, dalam sintesis heliks ganda dua DNA bertindak ketetapan tertentu: adenina, thymine sepadan dengan litar lain, guanine - sitosin dan sebaliknya. Pasang adenina dan thymine atau guanine dan sitosin dibentuk oleh kedua-dua yang pertama dan pada ketika berlakunya kes tiga ikatan hidrogen. sebatian seperti menyediakan pepejal rantaian nukleotida bon dan jarak yang sama di antara mereka.

Setelah mengetahui bahawa urutan nukleotida dalam rantaian DNA oleh prinsip saling melengkapi boleh dilanjutkan kedua atau makanan tambahan.

Struktur pengajian tinggi kompleks DNA yang dibentuk oleh bon tiga dimensi, yang molekul menjadikan ia lebih padat dan mampu diletakkan di dalam sel jumlah yang kecil. Sebagai contoh, E. coli panjang DNA adalah lebih besar daripada 1 mm, manakala panjang sel - kurang daripada 5 mikron.

Bilangan nukleotida dalam DNA, dan ia adalah hubungan kuantitatif oleh mereka adalah tertakluk kepada peraturan Chergaffa (bilangan asas purin adalah sentiasa sama dengan jumlah pyrimidine) itu. Jarak antara nukleotida - yang bersamaan berterusan kepada 0.34 nm, dan berat molekul mereka.

Struktur molekul RNA

RNA diwakili oleh rantaian polynucleotide tunggal, yang dibentuk oleh ikatan kovalen antara pentosa (ribose dalam kes ini) dan moiety fosfat. Panjang ia adalah DNA lebih singkat. Spesies komposisi asas nitrogenous dalam nukleotida dan terdapat perbezaan. RNA pyrimidine base thymine bukan urasil digunakan. Bergantung kepada fungsi yang dilaksanakan dalam badan, RNA mungkin tiga jenis.

• ribosom (rRNA) - biasanya akan mengandungi daripada 3,000 kepada 5,000 nukleotida. Sebagai komponen struktur yang perlu terlibat dalam pembentukan pusat aktif ribosom, lokasi salah satu proses yang paling penting dalam sel - biosintesis protein.
• Pengangkutan (tRNA) - terdiri daripada purata 75-95 nukleotida, melaksanakan pemindahan ke tempat asid amino polipeptida sintesis yang dikehendaki dalam ribosom. Setiap jenis tRNA (sekurang-kurangnya 40) mempunyai wujud itu sahaja ia urutan nukleotida atau monomer.
• Maklumat (RNAi) - dalam komposisi nukleotida adalah sangat pelbagai. Pemindahan maklumat genetik dari DNA ke ribosom, bertindak sebagai template untuk sintesis molekul protein.

Peranan nukleotida dalam badan

Nukleotida dalam sel melaksanakan beberapa fungsi penting:

• digunakan sebagai blok binaan untuk asid nukleik (nukleotida purin dan siri pyrimidine);
• terlibat dalam banyak proses metabolik dalam sel;
• sebahagian daripada ATP - sumber tenaga utama dalam sel-sel;
• bertindak sebagai vektor mengurangkan setara dalam sel (NAD +, NADP +, FAD, FMN) itu;
• bertindak sebagai bioregulators;
• boleh dianggap sebagai utusan kedua extracellular sintesis biasa (contohnya, kem atau cGMP).

Nukleotida - unit monomer yang membentuk lebih sebatian kompleks - asid nukleik, tanpa yang pemindahan maklumat genetik, penyimpanan dan main balik. nukleotida percuma adalah komponen utama yang terlibat dalam proses tenaga isyarat dan sel-sel sokongan dan fungsi normal organisma keseluruhan.