Što je nukleotid? Sastav, struktura, broj i slijed nukleotida u DNA lancu

Sve žive stvari na planeti sastoje se od mnoštva stanica koje podržavaju redovitost njihove organizacije na štetu genetske informacije sadržane u jezgri. Sačuvan je, realiziran i prenesen složenim visokomolekularnim spojevima - nukleinske kiseline koje se sastoje od monomernih jedinica - nukleotida. Uloga nukleinskih kiselina ne može se prenaglašiti. Stabilnost na njihovu strukturu određenih normalno funkcioniranje organizma, te bilo odstupanja u strukturi neizbježno će dovesti do promjena u staničnoj organizaciji, djelovanje fiziološke procese i vijabilnost stanica općenito.

Koncept nukleotida i njegovih svojstava

svaki DNA molekule ili RNA se skuplja iz manjih monomernih spojeva - nukleotida. Drugim riječima, nukleotid je građevni materijal za nukleinske kiseline, koenzime i mnoge druge biološke spojeve koji su izuzetno potrebni za stanicu u procesu njegove vitalne aktivnosti.

Glavna svojstva ovih nezamjenjivih tvari su:

• pohranjivanje informacija o struktura proteina i naslijeđene znakove -
• Kontrola rasta i reprodukcije -
• sudjelovanje u metabolizmu i mnogim drugim fiziološkim procesima koji se odvijaju u stanici.

Nukleotidni sastav

Govoreći o nukleotidima, ne možemo pomoći, ali se zadržavaju na takvom važnom pitanju kao i njihova struktura i sastav.

Svaki nukleotid se sastoji od:

• ostatak šećera-
• bazu dušika-
• fosfatna skupina ili ostatak fosforna kiselina.

Može se reći da je nukleotid kompleksan organski spoj. Ovisno o sastavu vrsta dušikovih baza i tipu pentosa u nukleotidnoj strukturi, nukleinske kiseline se podijele na:

• deoksiribonukleinska kiselina ili DNA-
Ribonukleinska kiselina ili RNA.

Sastav nukleinskih kiselina

U nukleinskim kiselinama šećer je pentoza. Ovo je pet ugljikovih šećera, u DNA koja se zove deoksiriboza, u RNA-ribozi. Svaka molekula pentoze ima pet ugljikovih atoma, od kojih četiri zajedno s atomom kisika tvore peteročlani prsten, a petina je u skupini HO-CH2.

Položaj svaki atom ugljika u molekuli pentoza označene arapskim brojčane oznake s naponu (1Cacute-, 2Cacute-, 3Cacute-, 4Cacute-, 5Cacute-). Budući da svi procesi čitanja nasljedne informacije s molekulom nukleinske kiseline imaju strogu usmjerivost, numeriranje ugljikovih atoma i njihovo mjesto u prstenu služe kao vrsta pokazivača u pravom smjeru.

Na hidroksilnoj skupini, ostatak fosforne kiseline vezan je na treći i peti ugljikov atom (3Cacute- i 5Cacute-). Određuje kemijsku povezanost DNA i RNA s grupom kiselina.

Baza dušika je vezana na prvi atom ugljika (1Cacute-) u molekuli šećera.

Sastav sorte dušičnih baza

Nukleotidi DNK duž dušikove baze predstavljeni su četiri vrste:

• adenin (A) -
• gvanin (D) -
• citozin (C) -
• Timin (T).

Prva dva pripadaju klasi purina, a posljednja dva pripadaju pirimidina. Po molekularnoj težini, purin je uvijek teži od pirimidina.

RNA nukleotidi na dušikovoj bazi su:

• adenin (A) -
• gvanin (D) -
• citozin (C) -
• uracil (Y).

Uracil, baš kao i timin, je baza pirimidina.

U znanstvenoj literaturi često je moguće pronaći drugu oznaku dušičnih baza - latino slova (A, T, C, G, U).

Više detalja o kemijskoj strukturi purina i pirimidina.

Pirimidini, naime citozin, timin i uracil, u svom sastavu su predstavljeni s dva dušikova atoma i četiri atoma ugljika koji tvore šesteročlani prsten. Svaki atom ima svoj broj od 1 do 6.

Purini (adenin i gvanin) sastoje se od pirimidina i imidazola ili dva heterocikla. Molekula purinskih baza predstavljena je s četiri atoma dušika i pet ugljikovih atoma. Svaki atom je numeriran od 1 do 9.

Kao rezultat spajanja dušične baze i ostatka pentoze nastaje nukleozid. Nukleotid je spoj nukleozida i fosfatne skupine.

Formiranje fosfodiesternih veza

Važno je razumjeti pitanje kako se nukleotidi vežu na polipeptidni lanac i tvore molekulu nukleinske kiseline. To je zbog takozvanih fosfodiesterskih veza.

Interakcija dvaju nukleotida daje dinukleotid. Nastajanje novog spoja nastaje kondenzacijom, kada se fosfodiesterska veza javlja između fosfatnog dijela jednog monomera i hidroksi skupine pentoze druge.

Sinteza polinukleotida - ponavljanje ponavljanja ove reakcije (nekoliko milijuna puta). Polinukleotidni lanac konstruiran je stvaranjem fosfodiesternih veza između trećeg i pete ugljikohidrata šećera (3Cacute- i 5Cacute-).

Sastavljanje polinukleotida - složen proces koji se događa kada je enzim DNA polimeraza, koja omogućava porast lanca samo na jednom kraju (3acute-) s slobodnu hidroksi skupinu.

Struktura DNA molekule

DNA molekula, kao protein, može imati primarnu, sekundarnu i tercijarnu strukturu.

Sekvencija nukleotida u DNA lancu određuje njegovu primarnu struktura. Sekundarna struktura nastaje zbog vodikovih veza, koji se temelje na načelu komplementarnosti. Drugim riječima, u sintezi DNA dvostruke spirale djeluje određeno pravilnost: adenin, timin odgovara drugom krugu, gvanin - citozina i obratno. Parovi adenina i timina ili gvanina i citozina nastaju zbog dva u prvom i tri u potonjem slučaju vodikovih veza. Takav nukleotidni spoj daje jaku vezu između lanaca i jednaku udaljenost između njih.

Poznavajući slijed nukleotida jednog lanca DNA, drugi se može dovršiti prema principu komplementarnosti ili dodavanja.

Tercijarna struktura DNA nastala je zbog složenih trodimenzionalnih veza, što čini njegovu molekulu kompaktnijom i sposobnom da se nalazi u malom volumenu stanica. Na primjer, duljina DNA E. coli je veća od 1 mm, a duljina stanica je manja od 5 μm.

Broj nukleotida u DNA, to jest njihov kvantitativni omjer, poštuje Chergaffov pravilo (broj purinskih baza je uvijek jednak broju pirimidinskim bazama). Udaljenost među nukleotidima je konstantna vrijednost od 0,34 nm, kao i njihova molekularna težina.

Struktura molekule RNA

RNA je predstavljena jednim polinukleotidnim lancem koji se formira kroz kovalentne veze između pentoze (u ovom slučaju riboze) i fosfatnog ostatka. Duljina je puno kraća od DNK. Postoje i razlike u sastavu vrsta dušičnih baza u nukleotidu. Umjesto pirimidinske baze timina, uracil se koristi u RNA. Ovisno o funkcijama koje se izvode u tijelu, RNA može biti od tri vrste.

• Ribosomal (rRNA) - obično sadrži od 3.000 do 5.000 nukleotida. Budući da potrebna strukturna komponenta sudjeluje u formiranju aktivnog centra ribosoma, mjesto jednog od najvažnijih procesa u stanici je biosinteza proteina.
• Transport (tRNA) - sastoji se od prosječno 75 - 95 nukleotida, vrši prijenos na mjesto željenog polipeptidnog sintezu amino kiselina na ribosome. Svaka vrsta tRNA (najmanje 40) ima svoju sekvencu monomera ili nukleotida koji su u njemu svojstveni.
• Informacija (mRNA) - po nukleotidnoj kompoziciji vrlo je raznolika. Prenosi genetske podatke iz DNA u ribosome, djeluje kao matrica za sintezu molekule proteina.

Uloga nukleotida u tijelu

Nukleotidi u stanici obavljaju niz važnih funkcija:

• se koriste kao strukturni blokovi za nukleinske kiseline (nukleotidi purinskih i pirimidinskog serija)
• sudjelovati u mnogim metaboličkim procesima u stanicama-
• dio su ATP-a - glavnog izvora energije u stanicama -
• djeluju kao nositelji smanjenja ekvivalenata u stanicama (NAD +, NADP +, FAD, FMN) -
• obavljati funkciju bioregulatori-
• mogu se smatrati drugim glasnicima ekstracelularne redovite sinteze (npr. CAMP ili cGMP).

Nukleotid je monomerna jedinica koja oblikuje složenije spojeve - nukleinske kiseline, bez kojih je nemoguće prenijeti genetske informacije, pohraniti ih i reproducirati. Slobodni nukleotidi su glavni sastojci uključeni u signalne i energetske procese koji podržavaju normalnu vitalnu aktivnost stanica i organizam u cjelini.