O nucleotidă este ce? Compoziția, structura, numărul și secvența nucleotidelor din lanțul ADN

Toată viața de pe planeta este compus din mai multe celule care susțin ordonarea organizației lor în detrimentul conținute în nucleul informației genetice. Se conservă, se realizează și se transmite prin compuși moleculari complexi - acizi nucleici constând din unități monomere - nucleotide. Rolul acizilor nucleici nu poate fi subliniat. Stabilitatea structurilor lor determinate de funcționarea normală a organismului, precum și orice abateri în structura va conduce inevitabil la schimbări în organizarea celulară, activitatea proceselor fiziologice și viabilitatea celulelor în general.

Conceptul de nucleotidă și proprietățile sale

fiecare Molecula ADN sau ARN este colectat din compuși monomeri mici - nucleotide. Cu alte cuvinte, o nucleotidă este un material de construcție pentru acizi nucleici, coenzime și mulți alți compuși biologici care sunt extrem de necesari pentru o celulă în procesul activității sale vitale.

Principalele proprietăți ale acestor substanțe de neînlocuit includ:

• stocarea informațiilor despre structura proteinei și semnele moștenite -
• Controlul creșterii și reproducerii -
• participarea la metabolism și multe alte procese fiziologice care au loc în celulă.

Compoziție nucleotidică

Vorbind despre nucleotide, nu se poate ajuta decât să se rezolve pe o problemă atât de importantă precum structura și compoziția lor.

Fiecare nucleotidă constă din:

• reziduuri de zahăr -
• Bazele azotului -
• grupa fosfat sau reziduurile acid fosforic.

Se poate spune că o nucleotidă este un compus organic complex. În funcție de compoziția speciilor bazelor azotului și de tipul de pentoză din structura nucleotidică, acizii nucleici sunt subdivizați în:

• acid deoxiribonucleic sau ADN-
• Acid ribonucleic sau ARN.

Compoziția acizilor nucleici

În acizii nucleici, zahărul este pentoză. Acesta este un zahăr cu cinci atomi de carbon, în ADN se numește deoxiriboză, în ARN-riboză. Fiecare moleculă de pentoză are cinci atomi de carbon, dintre care patru împreună cu un atom de oxigen formează un inel cu cinci membri, iar a cincea este în grupa HO-CH2.

Poziția fiecărui atom de carbon în moleculă notată pentose cifre arabe, cu un prim (1Cacute-, 2Cacute-, 3Cacute-, 4Cacute-, 5Cacute-). Deoarece toate procesele de citire informații ereditare cu o moleculă de acid nucleic au o directivitate strictă, numerotarea atomilor de carbon și localizarea lor în inel servesc ca un fel de pointer în direcția corectă.

Pe gruparea hidroxil, un rest de acid fosforic este atașat celui de-al treilea și celui de-al cincilea atom de carbon (3Cacute- și 5Cacute-). El determină afilierea chimică a ADN și ARN la grupul de acizi.

Baza azotului este atașată la primul atom de carbon (1Cacute-) din molecula de zahăr.

Compoziția speciilor bazelor azotate

Nucleotidele ADN de-a lungul bazei azotate sunt reprezentate de patru tipuri:

• adenina (A) -
• guanina (D) -
• citozina (C) -
• Thymine (T).

Primele două aparțin clasei purinelor, ultimele două aparțin pirimidinelor. Prin greutate moleculară, purina este întotdeauna mai grea decât pirimidina.

ARN nucleotide pe baza de azot sunt:

• adenina (A) -
• guanina (D) -
• citozina (C) -
• uracil (Y).

Uracil, la fel ca timina, este o bază de pirimidină.

În literatura științifică este adesea posibilă găsirea unei alte denumiri de baze azotate - litere latine (A, T, C, G, U).

Mai multe detalii despre structura chimică a purinelor și pirimidinelor.

Pyrimidinele, și anume citozina, timina și uracilul, în compoziția lor sunt reprezentate de doi atomi de azot și de patru atomi de carbon care formează un inel cu șase membri. Fiecare atom are propriul numar de la 1 la 6.

Purinele (adenina și guanina) constau din pirimidină și imidazol sau din două heterociclii. Molecula bazelor purinice este reprezentată de patru atomi de azot și cinci atomi de carbon. Fiecare atom este numerotat de la 1 la 9.

Ca urmare a conectării bazei azotate și a reziduului de pentoză, se formează o nucleozidă. O nucleotidă este un compus al unei nucleozide și al unei grupări fosfat.

Formarea obligațiunilor fosfodiestere

Este important să se înțeleagă problema modului în care nucleotidele se leagă la un lanț polipeptidic și formează o moleculă de acid nucleic. Acest lucru se datorează așa-numitelor obligațiuni fosfodiestere.

Interacțiunea a două nucleotide dă o dinucleotidă. Formarea unui compus nou are loc prin condensare, când se produce o legătură fosfodiesterică între fragmentul fosfat al unui monomer și grupul hidroxi al pentozelor celuilalt.

Sinteza polinucleotidelor - repetarea repetată a acestei reacții (de câteva milioane de ori). Lanțul polinucleotidic este construit prin formarea legăturilor fosfodiestere între al treilea și al cincilea carbohidrat de zaharuri (3Cacute- și 5Cacute-).

Asamblarea unei polinucleotide este un proces complex care implică enzima ADN polimerazei, care asigură o creștere a lanțului la un singur capăt (3 acută) cu o grupare hidroxi liberă.

Structura moleculei ADN

O moleculă de ADN, ca o proteină, poate avea o structură primară, secundară și terțiară.

Secvența de nucleotide din lanțul ADN determină primar structură. Structura secundară se formează datorită legăturilor de hidrogen, care se bazează pe principiul complementarității. Cu alte cuvinte, în sinteza dublului helix al ADN-ului există o anumită regularitate: adenina unui lanț corespunde timinei altui, guanina cu citozina și invers. Cuplurile de adenină și timină sau guanină și citozină se formează datorită a două în prima și a trei în ultimul caz de legături de hidrogen. Un astfel de compus nucleotidic asigură o legătură puternică între lanțuri și o distanță egală între ele.

Cunoscând secvența de nucleotide a unui lanț ADN, a doua poate fi completă conform principiului complementarității sau adiției.

Structura ADN terțiar se formează datorită legăturilor tridimensionale complexe, ceea ce face ca molecula sa să fie mai compactă și capabilă să fie localizată într-un volum de celule mici. De exemplu, lungimea ADN-ului E. coli este mai mare de 1 mm, în timp ce lungimea celulei este mai mică de 5 pm.

Numărul de nucleotide din ADN, și anume raportul lor cantitativ, se supune regulii Chergaff (numărul de baze purine este întotdeauna egal cu cantitatea de baze de pirimidină). Distanța dintre nucleotide este o valoare constantă de 0,34 nm, ca și greutatea lor moleculară.

Structura moleculei de ARN

ARN este reprezentat de un singur lanț polinucleotidic format prin legături covalente între pentoză (în acest caz riboză) și un reziduu de fosfat. În lungime, este mult mai scurt decât ADN-ul. Există, de asemenea, diferențe în compoziția speciilor bazelor azotate din nucleotidă. În locul bazei de pirimidină a timinei, uracilul este utilizat în ARN. În funcție de funcțiile efectuate în organism, ARN poate fi de trei tipuri.

• Ribosomal (rRNA) - de obicei, conține de la 3000 la 5000 nucleotide. Deoarece componenta structurală necesară participă la formarea centrului activ al ribozomilor, localizarea unuia dintre cele mai importante procese din celulă este biosinteza proteinelor.
• Transportul (tRNA) - constă în medie de 75 - 95 nucleotide, realizează transferul aminoacidului dorit la locul de sinteză a polipeptidei în ribozom. Fiecare tip de tARN (cel puțin 40) are propria secvență de monomeri sau nucleotide inerente în acesta.
• Informația (mRNA) - prin compoziția nucleotidelor este foarte diversă. Transferă informații genetice de la ADN la ribozomi, acționează ca o matrice pentru sinteza unei molecule de proteine.

Rolul nucleotidelor din organism

Nucleotidele din celulă îndeplinesc o serie de funcții importante:

• sunt utilizate ca blocuri structurale pentru acizi nucleici (nucleotide ale seriei purinice și pirimidine) -
• să participe la numeroase procese metabolice în celule-
• fac parte din ATP - principala sursă de energie din celule -
• acționează ca purtători ai echivalenților reducători în celule (NAD +, NADP +, FAD, FMN);
• să îndeplinească funcția de bioregulatori -
• pot fi considerate mesageri secundari de sinteză regulată extracelulară (de exemplu, cAMP sau cGMP).

O nucleotidă este o unitate monomerică care formează compuși mai complexi - acizi nucleici, fără de care este imposibil să se transfere informații genetice, să se păstreze și să se reproducă. Nucleotidele libere sunt principalele componente implicate în procesele de semnal și energie care susțin activitatea vitală vitală a celulelor și a organismului în ansamblu.