Nucleotide - đây là những gì? Thành phần, cơ cấu, số lượng và trình tự các nucleotide trong chuỗi DNA

Tất cả sự sống trên hành tinh này bao gồm nhiều tế bào hỗ trợ đặt hàng của tổ chức của họ tại các chi phí chứa trong hạt nhân của thông tin di truyền. Nó vẫn còn hiện diện, thực hiện và truyền các hợp chất phân tử phức tạp - một axit nucleic bao gồm các đơn vị monome - nucleotide. nó là không thể đánh giá quá cao vai trò của axit nucleic. Tính ổn định của cấu trúc của họ xác định bởi sự hoạt động bình thường của cơ thể, và bất kỳ sai lệch trong cấu trúc chắc chắn sẽ dẫn đến những thay đổi trong tổ chức tế bào, hoạt động của các quá trình sinh lý và khả năng tồn tại của các tế bào nói chung.

Khái niệm về một nucleotide và thuộc tính của nó

Mỗi phân tử DNA hoặc RNA được tạo thành từ các hợp chất monomeric nhỏ - nucleotide. Nói cách khác, các nucleotide - các khối xây dựng của các axit nucleic, đồng enzyme và nhiều hợp chất sinh học khác, đó là quan trọng đối với tế bào trong suốt cuộc đời của nó.

Các đặc tính chính của các chất thiết yếu bao gồm:

• lưu trữ thông tin về cấu trúc protein và đặc điểm di truyền;
• Kiểm soát sự tăng trưởng và sinh sản;
• tham gia vào quá trình chuyển hóa và nhiều quá trình sinh lý khác trong tế bào.

Thành phần của các nucleotide

Nói về nucleotide, chúng ta không thể bám víu vào một vấn đề quan trọng như cấu trúc và thành phần của họ.

Mỗi nucleotide gồm:

• cặn đường;
• cơ sở đạm;
• nhóm phosphate hoặc một dư lượng axit photphoric.

Chúng tôi có thể nói rằng các nucleotide - một hợp chất hữu cơ phức tạp. Tùy thuộc vào thành phần và loại căn cứ đạm trong nucleotide cấu trúc axit nucleic pentose chia thành cụ thể:

• deoxyribonucleic axit hoặc DNA;
• axit ribonucleic, hoặc RNA.

Thành phần axit nucleic

Các đường axit nucleic pentose được trình bày. Đây đường lăm-carbon trong DNA nó được gọi là deoxyribose, trong RNA - ribose. Mỗi phân tử có pentoses lăm nguyên tử carbon, bốn trong số đó cùng với nguyên tử oxy tạo thành một vòng lăm vòng thành, và phần thứ năm của nhóm HO-CH2.

Vị trí của mỗi nguyên tử cacbon trong phân tử pentose ký hiệu là chữ số Ả Rập với một nguyên tố (1C, 2C, 3C, 4C, 5C '). Vì tất cả các quá trình đọc thông tin di truyền với các phân tử axit nucleic có một định hướng chặt chẽ, việc đánh số của các nguyên tử carbon và sự sắp xếp của họ trong vòng đóng vai trò như một con trỏ đến đúng hướng.

Các nhóm hydroxyl với các nguyên tử cacbon thứ ba và thứ năm (và 3S '5S') dư lượng axit photphoric đính kèm. Ông xác định danh tính hóa học của DNA và RNA cho một nhóm các axit.

Các nguyên tử cacbon đầu tiên (1S ') cơ sở đạm gắn vào phân tử đường.

Loài căn cứ thành phần đạm

Nucleotides các căn cứ đạm DNA được đại diện bởi bốn loài:

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

Hai đầu tiên thuộc về lớp của purin, hai cuối cùng - pyrimidin. Phân tử trọng lượng purine pyrimidin phải lúc nào cũng nặng hơn.

Nucleotides RNA căn cứ đạm đại diện:

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

Uracil cũng như thymine, cơ sở pyrimidin.

Trong tài liệu khoa học và thường có thể tìm thấy các căn cứ định đạm khác - chữ Latin (A, T, C, G, U).

chi tiết hơn các cấu trúc hóa học của purin và pyrimidine.

Pyrimidine, cụ thể là, cytosine, thymine và uracil, trong cấu trúc đại diện bởi hai nguyên tử nitơ và bốn nguyên tử cacbon tạo thành một vòng thành phần mạch sáu. Mỗi nguyên tử có số riêng của mình 1-6.

Purin (adenine và guanine) bao gồm pyrimidin và imidazol hoặc hai dị vòng. căn cứ purine phân tử đại diện cho bốn nguyên tử nitơ và năm nguyên tử cacbon. Mỗi nguyên tử đánh số 1-9.

Kết quả là hợp chất của cơ sở đạm và chất cặn pentose hình thành nucleoside. Nucleotide - một hợp chất nucleoside và một nhóm phosphate.

Sự hình thành của cầu nối phosphodiester

Điều quan trọng là phải hiểu vấn đề làm thế nào để kết hợp các nucleotide trong chuỗi polypeptide để tạo thành một phân tử axit nucleic. Điều này xảy ra do sự nối phosphodiester cái gọi là.

Tương tác của hai nucleotide cung cấp cho dinucleotide. Hình thành các hợp chất mới xảy ra bằng cách ngưng tụ như giữa các dư lượng phosphate của một monomer và một trái phiếu phosphodiester pentose hydroxy xảy ra.

Polynucleotide tổng hợp - lặp đi lặp lại lặp lại của phản ứng này (một vài triệu lần). Một chuỗi polynucleotide được xây dựng bằng cách hình thành cầu nối phosphodiester giữa cacbon đường thứ ba và thứ năm (3S 'và 5S').

Lắp ráp polynucleotide - một quá trình phức tạp diễn ra khi các enzyme DNA polymerase, mà chỉ cung cấp sự phát triển chuỗi ở một đầu (3 ') với một nhóm hydroxy miễn phí.

Cấu trúc của phân tử ADN

Một phân tử ADN cũng như các protein có thể là một cấu trúc tiểu học, trung học và đại học.

Trình tự các nucleotit trong chuỗi DNA định nghĩa chính của nó cấu trúc. cấu trúc thứ cấp được hình thành do liên kết hydro, cơ sở trong đó sự xuất hiện bày nguyên lý bổ sung. Nói cách khác, trong quá trình tổng hợp của chuỗi xoắn kép DNA hoạt động đều đặn chắc chắn: adenine, thymine tương ứng với một mạch khác, guanine - cytosine và ngược lại. Cặp adenine và thymine hoặc guanine và cytosine được hình thành bởi hai trong lần đầu tiên và trong trường hợp ba liên kết hydro sau. một hợp chất như cung cấp một chuỗi nucleotide trái phiếu rắn và khoảng cách bình đẳng giữa chúng.

Biết trình tự các nucleotide trong chuỗi DNA của nguyên tắc bổ sung có thể được mở rộng thứ hai, bổ sung.

Cấu trúc bậc ba của khu phức hợp DNA được hình thành bởi trái phiếu ba chiều, trong đó phân tử làm cho nó nhỏ gọn hơn và có khả năng được đặt trong một tế bào khối lượng nhỏ. Ví dụ, E. coli chiều dài DNA lớn hơn 1 mm, trong khi chiều dài tế bào - ít hơn 5 micron.

Số lượng các nucleotide trong DNA, và nó là mối quan hệ định lượng của họ là tuân theo quy tắc Chergaffa (số base purine luôn bằng số tiền của pyrimidin). Khoảng cách giữa nucleotide - một hằng số tương đương với 0,34 nm, và trọng lượng phân tử của họ.

Cấu trúc của một phân tử RNA

RNA được đại diện bởi một chuỗi polynucleotide duy nhất, được thành lập bởi liên kết hóa trị giữa pentose (ribose trong trường hợp này) và một phân nưa phosphate. Trong thời gian đó là DNA ngắn hơn nhiều. Thành phần loài của các căn cứ đạm trong nucleotide và có sự khác biệt. Các RNA pyrimidin cơ sở thymine thay vì uracil sử dụng. Tùy thuộc vào chức năng thực hiện trong cơ thể, RNA có thể của ba loại.

• ribosome (rRNA) - thường sẽ chứa từ 3.000 đến 5.000 nucleotide. Là một thành phần cấu trúc cần thiết có liên quan đến sự hình thành của các trung tâm hoạt động của ribosome, các địa điểm của một trong những quá trình quan trọng nhất trong tế bào - sinh tổng hợp protein.
• Giao thông vận tải (tRNA) - bao gồm một trung bình 75-95 nucleotide, thực hiện chuyển giao đến nơi của axit amin tổng hợp polypeptide mong muốn trong ribosom. Mỗi loại tRNA (ít nhất là 40) có vốn có của nó chỉ để cho nó một chuỗi các nucleotide hoặc monome.
• Thông tin (RNAi) - trong thành phần nucleotide rất đa dạng. Chuyển giao thông tin di truyền từ ADN đến ribosome, đóng vai trò như một khuôn mẫu để tổng hợp các phân tử protein.

Vai trò của nucleotide trong cơ thể

Nucleotides trong tế bào thực hiện một số chức năng quan trọng:

• được sử dụng như các khối xây dựng cho axit nucleic (nucleotide purine và loạt pyrimidin);
• tham gia vào nhiều quá trình trao đổi chất trong tế bào;
• một phần của ATP - nguồn năng lượng chính trong các tế bào;
• đóng vai trò như vectơ giảm tương đương trong tế bào (NAD +, NADP +, FAD, FMN);
• đóng vai trò như bioregulators;
• có thể được coi như sứ giả thứ hai ngoại bào tổng hợp thường xuyên (ví dụ, cAMP hay cGMP).

Nucleotide - một đơn vị monome hình thành các hợp chất phức tạp hơn - axit nucleic, mà không có việc chuyển giao thông tin di truyền, lưu trữ và phát lại của nó. nucleotide tự do là thành phần chính tham gia vào các quá trình năng lượng tín hiệu và các tế bào hỗ trợ và hoạt động bình thường của toàn bộ cơ thể.