co je nukleotid?

Deoxyribonukleové kyseliny, laskavě známý jako DNA, molekula ve tvaru dvojité šroubovice, která je zodpovědná za uložení genetické informace v buňkách všech živých organismů. Většina lidí to ví nebo by to měla vědět. Ale z čeho je DNA přesně vyrobena?

Zdroj Obrázku: Wikimedia Commons,

Obrázek 1: double-helix DNA

DNA, a jiné nukleové kyseliny, jako jsou RNA jsou tvořeny z nukleotidů. Nukleotidy jsou stavebními kameny DNA a RNA. Struktura DNA může být vizualizována nebo myšlenka jako žebřík. Pokud budeme pokračovat v této analogii, každý „krok nebo příčka“ tohoto žebříku je tvořen řetězcem nukleotidů ve velmi specifickém a kontrolovaném pořadí. Každý nukleotid je zase tvořen dusíkatou bází, pentózovým cukrem a fosfátem. V číslu 2 je dusíkatá báze uzavřena v červeném čtverci vpravo, zatímco fosfát je uzavřen v modrém čtverci vlevo. Zbytek molekuly tvoří pentózový cukr. Tato konkrétní molekula je adenin, o tom se dozvíme později.

Zdroj Obrázku: Wikimedia Commons,

Obrázek 2: Chemická sestava tří částí nukleotidu, fosfátu (modrý box), dusíkaté báze (červený box) a pentózového cukru. Tento konkrétní nukleotidů je adenin.

montáž nukleotidy (1) je odlišuje od nukleosidů, které neobsahují fosfátové skupiny (blue box); (2) umožňuje nukleotidů, připojit se k dalším nukleotidům, kdy dusíkaté báze tvoří vodíkovou vazbu s další nukleotid je dusíkaté báze, stejně jako (3) umožňuje fosfát tvoří phosphodiester pouto s další nukleotid je pentóza cukru. Výsledkem je složitý dvouvláknový „řetězec nebo žebřík“, jak je vidět na obrázku1.To je základ formy DNA.

Dusíkaté Báze

slovo „nukleotidů“ byl nejprve vytvořen P. a. Levene, který pozoroval, že DNA obsažená čtyři podobné stavební bloky, ve zhruba stejném množství. Tyto stavební kameny jsou to, co nyní známe jako dusíkaté báze nalezené v DNA a RNA.

dusíkatá báze je molekula obsahující dusík s chemickými vlastnostmi báze v důsledku dvojice elektronů na atomu dusíku. Tyto dusíkaté báze jsou Adenin (A), Cytosin (C) a Guanin (G), které se nacházejí v RNA a DNA, a pak Thymin (T), který se vyskytuje pouze v DNA a Uracil (U), který bere místo na Thymin v RNA.

dusíkaté báze lze dále klasifikovat jako pyrimidiny nebo puriny. Cytosin, uracil a thymin jsou všechny pyrimidiny. To znamená, že jejich molekulární struktura obsahuje dusíkatou bázi ve formě šestičlenného jediného kruhu. Guanin a adenin jsou naopak puriny. Ty obsahují dusíkatou bázi ve formě devítičlenného dvojitého kroužku. Stručně řečeno, pyrimidiny mají pouze jeden prsten, zatímco puriny mají dva (obrázek 3).

nyní, když získáte obecnou představu o purinech versus pyrimidinech, promluvme si o biochemii. Purinový je heterocyklická aromatická organická sloučenina, která se skládá z pyrimidinový kruh, který je připojen na imidazolový kruh. Další logická otázka se samozřejmě stává“co je tedy pyrimidin, biochemicky řečeno“? Pyrimidiny jsou třídou dusíkatých sloučenin, které mají pouze jeden heterocyklický kruh.

Zdroj obrázku: Wikimedia Commons

Obrázek 3: Chemická struktura puriny (A, G) a pyrimidinů (C, T/U),

Dusíkaté báze tvoří základní dvojici s sebou v DNA: Adenin se vždy páruje s thyminem; guanin je vždy vázán na cytosin. Pokud jste dávali pozor, všimnete si, že to znamená, že pyrimidin je vždy vázán na purin. Vytvořená vazba je vodíková vazba a je zodpovědná za příčky vytvořené v DNA „žebříku“.Tato architektura je velmi důležitá pro dokonalou konstrukci molekuly DNA. Jinak by na molekule byly hrboly a štěrbiny. To by nešlo vůbec, protože velmi pečlivé balení, odvíjení, navíjení a DNA by být problém s některé obtížnější udržet než ostatní.

toto párování je proto zásadní pro genetickou funkci a je základem replikace DNA a genové exprese. Pořadí, ve kterém se objevují páry bází, určuje fungování vaší fyziologie. Například při syntéze proteinů se kód čte ve trojicích, kde tři báze kódují konkrétní aminokyselinu. Delece a inserce nukleotidů v této situaci může vést k úplné rám posun narušuje syntézu bílkovin v otázce. Substituce mohou být také problematické, i když méně, protože mohou změnit identitu aminokyseliny v proteinovém kódu.

fosfátová skupina

fosfátová skupina (PO4) je to, co odlišuje nukleotid od nukleosidu. Toto přidání mění nukleosid z báze na kyselinu. Tyto fosfátové skupiny jsou důležité, protože vytvářejí fosfodiesterové vazby s pentózovými cukry, aby vytvořily strany dna „žebříku“. To je kritické, protože vodíkové vazby, které se spojují s dusíkatými bázemi, nejsou příliš silné. Tyto strany žebříku jsou hydrofilní (přitahovány k vodě), což umožňuje molekule DNA spojit se s vodou.

co jsou nukleosid-Difosfáty a trifosfáty?

víte, že nukleotid je diferencován od nukleosidu jednou fosfátovou skupinou. V souladu s tím může být nukleotidem také nukleosid monofosfát (obrázek 4). Je-li více fosfáty vazbou na nukleotid (nukleosidových monofosfát) to se může stát, že nukleosidové difosfát (pokud dva fosfáty dluhopisů), nebo skupinou adenosintrifosfátu (pokud tři fosfáty bond), jako je adenosin trifosfát (ATP). ATP je klíčovou součástí dýchání a fotosyntézy, mimo jiné procesy.

Zdroj Obrázku: Wikimedia Commons,

Obrázek 4: Molekulární struktura nukleosidového mono -, di – a trifosfátu

polynukleotid je řetězec více než 20 nukleotidů Spojených fosfodiesterovou vazbou.

Pentózový cukr

pentózový cukr je 5-uhlíkový monosacharid se vzorcem (CH2O)5. Ty tvoří dvě skupiny: aldopentózy a ketopentózy. Pentózové cukry nalezené v nukleotidech jsou aldopentózy. Deoxyribóza a ribóza jsou dva z těchto cukrů.

tyto cukry se liší v DNA a RNA. Cukr v DNA je deoxyribonukleová kyselina, která obsahuje deoxyribózu. Cukr v RNA je ribonukleová kyselina, která obsahuje ribózu. Strukturální rozdíl mezi těmito cukry je, že ribonukleové kyseliny, obsahuje hydroxylové (-OH) skupiny, vzhledem k tomu, deoxyribonukleové kyseliny, obsahující pouze atom vodíku v místě této hydroxylové skupiny. Nukleotidy, které obsahují deoxyribonukleovou kyselinu, jsou známé jako deoxyribonukleotidy. Ty, které obsahují ribonukleovou kyselinu, jsou známé jako ribonukleotidy. Molekula cukru tedy určuje, zda nukleotid tvoří součást molekuly DNA nebo molekuly RNA. Níže je uveden seznam jmen daných cukrům nalezeným v RNA a DNA.

Putting it All Together

To recap, we have covered what a nucleotide is, what the three parts of a nucleotide are, we have covered the specifics of nitrogenous bases, pentose sugars, and phosphates, and we have discussed how nukleotidy se liší v DNA a RNA.

fosfát je připojen k pentóza cukr; cukr pentóza připojena k dusíkatá pár bází (A, C, G nebo T), které v DNA je připojeno na svou základnu dvojice partnera. Něco jako toto:

Zdroj Obrázku: Wikimedia Commons,

Obrázek 5: Nukleotidové lepení v DNA molekula s vodíkem a fosfátových vazeb.

chemická struktura fosfát, cukr pentóza, a dusíkatých bází adeninu, thyminu, cytosinu a guaninu jsou uvedeny výše (obrázek 5).

řetězec DNA je tvořen, když dusíkaté báze jsou spojeny vodíkovými vazbami, a fosfáty z jedné skupině se připojil k pentóza cukry z další skupiny s phosphodiester dluhopisů (obrázek 5).

dvojité šroubovice tvar je výsledkem vodíkových vazeb mezi dusíkaté báze, které tvoří „příčky“ žebříku, zatímco fosfát a cukr pentóza (tvoří phosphodiester dluhopisy) tvoří svislé části žebříku.

Na závěr nukleotidy jsou důležité, protože tvoří stavební kameny nukleových kyselin, jako je například DNA a RNA. Nukleotidy se skládají ze 3 částí. První je zřetelná dusíkatá báze, kterou je adenin, cytosin, guanin nebo thymin. V RNA je thymin nahrazen uracilem. Tyto dusíkaté báze jsou buď puriny nebo pyrimidiny. Páry bází se tvoří, když adenin tvoří vodíkovou vazbu s thyminem nebo cytosin tvoří vodíkovou vazbu s guaninem. Druhou částí nukleotidu je fosfát, který odlišuje molekulu nukleotidu od molekuly nukleosidu. Tento fosfát je důležitý při tvorbě fosfodiesterových vazeb, které lineárně spojují několik nukleotidů. Třetí částí nukleotidu je pentózový (5 uhlíkový) cukr. Pentózové cukry nalezené v nukleotidech jsou aldopentózy: ribóza v RNA a deoxyribóza v DNA. Tyto cukry určují, zda nukleotid bude součástí molekuly DNA nebo RNA a bude součástí fosfodiesterových vazeb, které spojují několik nukleotidů. Kombinace vodíkových vazeb mezi dusíkatými bázemi a fosfodiesterovými vazbami mezi fosfáty a cukry dává DNA tvar dvojité šroubovice.

uveďme vše do praxe. Vyzkoušejte tuto otázku buněčné a molekulární biologie:

hledáte více buněčné a molekulární biologie?

podívejte se na naše další články o buněčné a molekulární biologii.

můžete také najít tisíce praxi otázky, na Albert.io. Albert.io vám umožní přizpůsobit své zkušenosti učení na cíl, kde je třeba nejvíce pomoci. Dáme vám náročné praktické otázky, které vám pomohou dosáhnout mistrovství v buněčné a molekulární biologii.

začněte cvičit zde.

jste učitel nebo administrátor, který má zájem o zvýšení výsledků studentů buněčné a molekulární biologie?

Další informace o našich školních licencích naleznete zde.