mi a nukleotid?

a dezoxiribonukleinsav, amelyet szeretettel DNS-nek neveznek, egy kettős hélix alakú molekula, amely felelős a genetikai információk tárolásáért az összes élő szervezet sejtjeiben. A legtöbb ember tudja, vagy tudnia kell ezt. De mi a DNS pontosan?

képforrás: Wikimedia Commons

1.ábra: a DNS kettős hélixe

DNS és más nukleinsavak, például RNS, nukleotidokból állnak. A nukleotidok a DNS és az RNS építőkövei. A szerkezet a DNA lehet vizualizálni, vagy gondoltam, mint egy létra. Ha folytatjuk ezt az analógiát, ennek a létrának minden “lépése vagy rungja” egy nukleotidláncból áll, nagyon specifikus és ellenőrzött sorrendben. Minden nukleotid viszont nitrogénbázisból, pentózcukorból és foszfátból áll. InFigure 2, a nitrogéntartalmú bázis a jobb oldali vörös négyzetbe van zárva, míg a foszfát a bal oldali kék négyzetbe van zárva. A molekula fennmaradó része a pentózcukrot képezi. Ez a molekula adenin; erről később többet fogunk megtudni.

képforrás: Wikimedia Commons

2. ábra: A nukleotid három részének, a foszfátnak (kék doboz), a nitrogénbázisnak (piros doboz) és a pentózcukornak a kémiai összeszerelése. Ez különösen a nukleotid az adenin

a közgyűlés A nukleotidok (1) megkülönbözteti őket a nukleozidok, amelyek nem tartalmaznak a foszfát csoport (a kék doboz); (2) lehetővé teszi, hogy a nukleotid kapcsolódni más nukleotidok, amikor a nitrogéntartalmú bázis alkot egy hidrogén-kötés egy másik nukleotid van nitrogéntartalmú bázis; valamint (3) bekezdése lehetővé teszi, hogy a foszfát formájában egy phosphodiester kapcsolatot egy másik nukleotid van pentose cukor. Ez összetett, kettős szálú “húrot vagy létrát” eredményez, amint az az ábrán látható1.Ez a DNS formájának alapja.

A nitrogénbázis

a “nukleotid” szót először P. A. Levene alkotta meg, aki megfigyelte, hogy a DNS négy hasonló építőelemet tartalmaz, nagyjából egyenlő mennyiségben. Ezeket az építőelemeket ismerjük, mint a NITROGÉNBÁZISOKAT, amiket a DNS-ben és az RNS-ben találtunk.

a nitrogénbázis egy nitrogént tartalmazó molekula, amelynek kémiai tulajdonságai a bázisnak a nitrogénatomon lévő elektronpár miatt következnek be. Ezek a nitrogénbázisok az adenin (a), a citozin (C) és a guanin (G), amelyek mind az RNS-ben, mind a DNS-ben megtalálhatók, majd a timin (T), amely csak a DNS-ben és az Uracil (U) – ben található meg, amely a timin helyét foglalja el az RNS-ben.

a nitrogénbázisok tovább sorolhatók pirimidinek vagy purinoknak. A citozin, az uracil és a timin mind pirimidin. Ez azt jelenti, hogy molekuláris szerkezetük egy nitrogénbázist tartalmaz hattagú egyetlen gyűrű formájában. A guanin és az adenin viszont purinok. Ezek kilenctagú kettős gyűrű formájában nitrogénbázist tartalmaznak. Röviden, a pirimidinek csak egy gyűrűvel rendelkeznek, míg a purinoknak kettő van (3.ábra).

most, hogy megkapja a purinok általános elképzelését a pirimidinek ellen, beszéljünk biokémiáról. A purin egy heterociklusos aromás szerves vegyület, amely egy pirimidin gyűrűből áll, amely egy imidazol gyűrűhöz csatlakozik. A következő logikus kérdés természetesen”mi lesz a pirimidin, biokémiailag”? Nos, a pirimidinek olyan nitrogénvegyületek egy csoportja, amelyeknek csak egy heterociklusos gyűrűje van.

képforrás: Wikimedia Commons

3.ábra: a purinok (a, G) és a pirimidinek (C, T/U) kémiai szerkezete

a nitrogénbázisok bázispárokat alkotnak egymással DNS-ben: az adenin mindig párosul a timinnel; a guanin mindig kötődik a citozinhoz. Ha figyeltél, észre fogod venni, hogy ez azt jelenti, hogy a pirimidin mindig kötődik a purinhoz. A képződött kötés egy hidrogénkötés, amely felelős a DNS “létrájában”kialakult rungokért.Ez az architektúra nagyon fontos a DNS-molekula tökéletes felépítéséhez. Ellenkező esetben dudorok és hasadékok lennének a molekulán. Ez egyáltalán nem lenne jó, mert a nagyon óvatos csomagolás, a DNS-t lecsavarni és feltekerni sokkal nehezebb lenne, mint mások.

Ez a párosítás tehát döntő fontosságú a genetikai funkció szempontjából, és alapja a DNS replikációnak és a gén expressziójának. Az alappárok megjelenésének sorrendje határozza meg fiziológiájának működését. A fehérjeszintézisben például a kódot három példányban olvassuk, ahol három bázis kódol egy adott aminosavhoz. A nukleotidok törlése és beillesztése ebben a helyzetben a teljes kereteltolódáshoz vezethet, ami megzavarja a szóban forgó fehérje szintézisét. A helyettesítések szintén problematikusak lehetnek, bár kevésbé, mivel megváltoztathatják az aminosav azonosságát a fehérjekódban.

a foszfátcsoport

a foszfátcsoport (PO4) különbözteti meg a nukleotidot egy nukleozidtól. Ez a kiegészítés megváltoztatja a nukleozidot egy bázisról egy savra. Ezek a foszfátcsoportok fontosak, mivel foszfodiészter kötéseket képeznek a pentóz cukrokkal, hogy létrehozzák a DNS “létra”oldalát. Ez kritikus, mivel a nitrogénbázisokhoz csatlakozó hidrogénkötések nem túl erősek. A létra ezen oldalai hidrofilek (vízhez vonzódnak), lehetővé téve a DNS-molekula vízzel való kötődését.

mik azok a nukleozid-Difoszfátok és trifoszfátok?

tudod, hogy egy nukleotidot egy foszfátcsoport különböztet meg a nukleozidtól. Ennek megfelelően a nukleotid lehet nukleozid-monofoszfát is (4.ábra). Ha több foszfát kötődik a nukleotidhoz (nukleozid-monofoszfát), akkor nukleozid-difoszfát (ha két foszfát kötődik) vagy nukleozid-trifoszfát (ha három foszfát kötődik), például adenozin-trifoszfát (ATP). Az ATP többek között a légzés és a fotoszintézis kulcsfontosságú eleme.

képforrás: Wikimedia Commons

4. ábra: A nukleozid mono-, di – és trifoszfát

a polinukleotid molekuláris szerkezete több mint 20 nukleotid lánc, amelyhez foszfodiészter kötés kapcsolódik.

A pentózcukor

a pentózcukor egy 5 szén-monoszacharid, amelynek képlete (CH2O)5. Ezek két csoportot alkotnak: aldopentózisok és ketopentózisok. A nukleotidokban található pentózcukor aldopentózis. A dezoxiribóz és a ribóz két ilyen cukor.

ezek a cukrok DNS-ben és RNS-ben különböznek egymástól. A DNS-ben lévő cukor dezoxiribonukleinsav, amely dezoxiribózt tartalmaz. Az RNS-ben lévő cukor ribonukleinsav, amely ribózt tartalmaz. E cukrok közötti szerkezeti különbség az, hogy a ribonukleinsav hidroxil (-OH) csoportot tartalmaz, míg a dezoxiribonukleinsav csak hidrogénatomot tartalmaz e hidroxilcsoport helyén. A dezoxiribonukleinsavat tartalmazó nukleotidokat dezoxiribonukleotidoknak nevezik. A ribonukleinsavat tartalmazó ribonukleotidokat ribonukleotidoknak nevezik. Így a cukormolekula meghatározza, hogy egy nukleotid egy DNS-molekula vagy egy RNS-molekula részét képezi-e. Az alábbiakban felsoroljuk az RNS-ben és a DNS-ben található cukrok nevét.

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 a nukleotidok DNS-ben és RNS-ben különböznek egymástól.

a foszfát a pentózcukorhoz kapcsolódik; a pentózcukor a nitrogénbázispárhoz (A, C, G vagy T) kapcsolódik, amely a DNS-ben az alappár partneréhez kapcsolódik. Valami ilyesmi:

kép forrása: Wikimedia Commons

5.ábra: nukleotid kötés a DNS-molekulában hidrogén-és foszfátkötésekkel.

az adenin, timin, citozin és guanin foszfát -, pentózcukor-és nitrogénbázisainak kémiai szerkezete a fenti ábrán látható (5.ábra).

egy DNS-szál keletkezik, amikor a nitrogénbázisokat hidrogénkötésekkel összekapcsolják, és az egyik csoport foszfátjait foszfodiészterkötéssel összekapcsolják a következő csoport pentóz cukraival (5.ábra).

a kettős hélix alak a nitrogénbázisok közötti hidrogénkötések eredménye, amelyek a létra “rungjait” alkotják, míg a foszfát-és pentózcukor (foszfodiészterkötéseket képezve) a létra függőleges részeit alkotják.

összefoglalva, a nukleotidok fontosak, mivel ezek alkotják a nukleinsavak építőköveit, például a DNS-t és az RNS-t. A nukleotidok 3 részből állnak. Az első egy különálló nitrogénbázis, amely adenin, citozin, guanin vagy timin. Az RNS-ben a timint uracil váltja fel. Ezek a nitrogénbázisok purinok vagy pirimidinek. Az alappárok akkor alakulnak ki, amikor az adenin hidrogénkötést képez a timinnel, vagy a citozin hidrogénkötést képez guaninnal. A nukleotid második része a foszfát, amely megkülönbözteti a nukleotid molekulát egy nukleozid molekulától. Ez a foszfát fontos a foszfodiészter kötések kialakulásában, amelyek több nukleotidot lineáris módon kapcsolnak össze. A nukleotid harmadik része a pentóz (5 szén) cukor. A nukleotidokban található pentózcukor aldopentózis: ribóz RNS-ben és dezoxiribóz DNS-ben. Ezek a cukrok meghatározzák, hogy a nukleotid egy DNS vagy egy RNS molekula részét képezi-e, és a foszfodiészter kötések részét képezik-e, amelyek több nukleotidot kötnek össze. A nitrogénbázisok és a foszfátok és cukrok közötti foszfodiészter-kötések hidrogénkötéseinek kombinációja adja a DNS kettős hélix alakját.

tegyünk mindent a gyakorlatba. Próbálja ki ezt a sejt – és Molekuláris Biológiai gyakorlati kérdést:

több sejt-és Molekuláris Biológiai gyakorlatot keres?

nézze meg a celluláris és molekuláris biológiáról szóló egyéb cikkeinket.

Több ezer gyakorlati kérdést is találhat Albert.io. Albert.io lehetővé teszi a tanulási élmény testreszabását a gyakorlat céljához, ahol a legtöbb segítségre van szüksége. Kihívást jelentő gyakorlati kérdéseket fogunk adni, hogy segítsünk elsajátítani a sejt-és molekuláris biológiát.

itt kezdje el gyakorolni.

Ön egy tanár vagy adminisztrátor érdekelt fellendítése celluláris és molekuláris biológia diák eredmények?

Tudjon meg többet az iskolai engedélyekről itt.