ce este o nucleotidă?

acidul dezoxiribonucleic, cunoscut cu drag sub numele de ADN, este o moleculă în formă de dublă helix, care este responsabilă pentru stocarea informațiilor genetice în celulele tuturor organismelor vii. Majoritatea oamenilor știu sau ar trebui să știe acest lucru. Dar din ce este făcut ADN-ul EXACT?

sursa imaginii: Wikimedia Commons

Figura 1: dublul helix al ADN-ului

ADN-ul și alți acizi nucleici, cum ar fi ARN-ul, sunt alcătuiți din nucleotide. Nucleotidele sunt blocurile de ADN și ARN. Structura ADN-urilor poate fi vizualizată sau gândită ca o scară. Dacă continuăm cu această analogie, fiecare „pas sau treaptă” a acestei scări este alcătuită dintr-un șir de nucleotide, într-o ordine foarte specifică și controlată. Fiecare nucleotidă, la rândul său, este alcătuită dintr-o bază azotată, un zahăr pentoză și un fosfat. În figura 2, baza azotată este închisă în pătratul roșu din dreapta, în timp ce fosfatul este închis în pătratul albastru din stânga. Restul moleculei formează zahărul pentoză. Această moleculă specială este adenina; vom afla mai multe despre acest lucru mai târziu.

sursa imaginii: Wikimedia Commons

Figura 2: Asamblarea chimică a celor trei părți ale nucleotidei, fosfat (cutie albastră), bază azotată (cutie roșie) și zahăr pentoză. Acest nucleotid special este adenina

ansamblul nucleotidelor (1) le diferențiază de nucleozide, care nu conțin o grupare fosfat (în caseta albastră); (2) permite nucleotidei să se conecteze la alte nucleotide atunci când baza azotată formează o legătură de hidrogen cu baza azotată a altei nucleotide; precum și (3) permite fosfatului să formeze o legătură fosfodiesterică cu zahărul pentoză al altei nucleotide. Acest lucru are ca rezultat un complex dublu catenar „șir sau scară”, așa cum se vede în figura1.Aceasta este baza formei ADN-ului.

baza azotată

cuvântul „nucleotidă” a fost inventat pentru prima dată de P. A. Levene, care a observat că ADN-ul conținea patru blocuri de construcție similare, în cantități aproximativ egale. Aceste blocuri sunt ceea ce știm acum ca bazele azotate găsite în ADN și ARN.

o bază azotată este o moleculă care conține azot, cu proprietățile chimice ale unei baze datorită unei perechi de electroni pe atomul de azot. Aceste baze azotate sunt adenina (a), citozina (C) și guanina (G) care se găsesc atât în ARN, cât și în ADN și apoi timina (T) care se găsește doar în ADN și Uracil (U), care ia locul timinei în ARN.

bazele azotate pot fi clasificate în continuare ca pirimidine sau purine. Citozina, uracilul și timina sunt toate pirimidine. Adică, structura lor moleculară cuprinde o bază azotată sub forma unui inel unic cu șase membri. Guanina și adenina, pe de altă parte, sunt purine. Acestea conțin o bază azotată sub forma unui inel dublu cu nouă membri. Pe scurt, pirimidinele au un singur inel, în timp ce purinele au două (figura 3).

acum, că ai o idee generală despre purine versus pirimidine, să vorbim despre biochimie. O purină este un compus organic aromatic heterociclic care cuprinde un inel de pirimidină care este unit cu un inel de imidazol. Următoarea întrebare logică, desigur, devine”Ce este atunci o pirimidină, biochimic vorbind”? Ei bine, pirimidinele sunt o clasă de compuși azotați care au un singur inel heterociclic.

sursa imaginii: Wikimedia Commons

Figura 3: structura chimică a purinelor (A, G) și pirimidinelor (C, T/U)

bazele azotate formează perechi de baze între ele în ADN: adenina se împerechează întotdeauna cu timina; guanina este întotdeauna legată de citozină. Dacă ați fost atenți, veți observa că acest lucru înseamnă că o pirimidină este întotdeauna legată de o purină. Legătura formată este o legătură de hidrogen și este responsabilă pentru treptele formate în „scara”ADN-ului.Această arhitectură este foarte importantă pentru construcția perfectă a moleculei de ADN. În caz contrar, ar exista umflături și crăpături pe moleculă. Acest lucru nu ar face deloc, deoarece ambalarea foarte atentă, desfacerea și înfășurarea ADN-ului ar fi o mizerie cu unele mai greu de întreținut decât altele.

această asociere este, prin urmare, crucială pentru funcția genetică și este fundamentul pentru replicarea ADN-ului și expresia genelor. Ordinea în care apar perechile de baze determină funcționarea fiziologiei tale. În sinteza proteinelor, de exemplu, codul este citit în triplicate unde trei baze codifică un anumit aminoacid. Ștergerile și inserțiile nucleotidelor în această situație pot duce la o schimbare completă a cadrului care perturbă sinteza proteinei în cauză. Substituțiile pot fi, de asemenea, problematice, deși mai puțin, deoarece pot schimba identitatea unui aminoacid din Codul proteic.

grupul fosfat

grupul fosfat (PO4) este ceea ce diferențiază o nucleotidă de o nucleozidă. Această adăugare schimbă nucleozida de la o bază la un acid. Aceste grupări fosfat sunt importante, deoarece formează legături fosfodiesterice cu zaharurile pentozice pentru a crea laturile „scării”ADN-ului. Acest lucru este esențial, deoarece legăturile de hidrogen care se alătură bazelor azotate nu sunt foarte puternice. Aceste laturi ale scării sunt hidrofile (atrase de apă), permițând moleculei ADN să se lege cu apa.

ce sunt Difosfații nucleozidici și Trifosfații?

știți că o nucleotidă este diferențiată de o nucleozidă printr-o grupare fosfat. În consecință, o nucleotidă poate fi, de asemenea, un monofosfat nucleozidic(figura 4). Dacă se leagă mai mulți fosfați de nucleotidă (monofosfat nucleozidic), acesta poate deveni un difosfat nucleozidic (dacă se leagă doi fosfați) sau un trifosfat nucleozidic (dacă se leagă trei fosfați), cum ar fi adenozin trifosfat (ATP). ATP este o componentă crucială a respirației și fotosintezei, printre alte procese.

sursa imaginii: Wikimedia Commons

Figura 4: Structura moleculară a nucleozidelor mono -, di – și trifosfat

o polinucleotidă este un lanț de peste 20 de nucleotide unite printr-o legătură fosfodiesterică.

zahărul pentoză

zahărul pentoză este o monozaharidă cu 5 atomi de carbon cu formula (CH2O)5. Acestea formează două grupuri: aldopentoze și ketopentoze. Zaharurile pentozice găsite în nucleotide sunt aldopentoze. Deoxiriboza și riboza sunt două dintre aceste zaharuri.

aceste zaharuri diferă în ADN și ARN. Zahărul din ADN este acidul dezoxiribonucleic, care conține dezoxiriboză. Zahărul din ARN este acidul ribonucleic, care conține riboză. Diferența structurală dintre aceste zaharuri este că acidul ribonucleic conține o grupare hidroxil (- OH), în timp ce acidul dezoxiribonucleic conține doar un atom de hidrogen în locul acestei grupări hidroxil. Nucleotidele care conțin acid dezoxiribonucleic sunt cunoscute sub numele de dezoxiribonucleotide. Cele care conțin acid ribonucleic sunt cunoscute sub numele de ribonucleotide. Astfel, molecula de zahăr determină dacă o nucleotidă face parte dintr-o moleculă de ADN sau o moleculă de ARN. Mai jos este o listă a numelor date zaharurilor găsite în ARN și ADN.

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 nucleotidele diferă în ADN și ARN.

fosfatul este conectat la zahărul pentoză; zahărul pentoză este conectat la perechea de baze azotate (A, C, G sau T), care în ADN este conectat la partenerul său pereche de baze. Ceva de genul:

sursa imaginii: Wikimedia Commons

Figura 5: legarea nucleotidelor în molecula ADN cu legături de hidrogen și fosfat.

structura chimică a fosfatului, a zahărului pentoză și a bazelor azotate ale adeninei, timinei, citozinei și guaninei sunt prezentate mai sus (figura 5).

se formează o catenă de ADN atunci când bazele azotate sunt unite prin legături de hidrogen, iar fosfații unei grupe sunt uniți cu zaharurile pentozice ale următoarei grupe cu o legătură fosfodiesterică (Figura 5).

forma dublă helix este rezultatul legăturilor de hidrogen dintre bazele azotate, care formează „treptele” scării, în timp ce zahărul fosfat și pentoză (formând legături fosfodiesterice) formează părțile verticale ale scării.

pentru a concluziona, nucleotidele sunt importante deoarece formează blocurile de acizi nucleici, cum ar fi ADN-ul și ARN-ul. Nucleotidele sunt alcătuite din 3 părți. Prima este o bază azotată distinctă, care este adenina, citozina, guanina sau timina. În ARN, timina este înlocuită cu uracil. Aceste baze azotate sunt fie purine, fie pirimidine. Perechile de baze se formează atunci când adenina formează o legătură de hidrogen cu timina sau citozina formează o legătură de hidrogen cu guanina. A doua parte a unei nucleotide este fosfatul, care diferențiază molecula nucleotidică de o moleculă nucleozidică. Acest fosfat este important în formarea legăturilor fosfodiesterice, care leagă mai multe nucleotide într-un mod liniar. A treia parte a unei nucleotide este pentoză (5 carbon) zahăr. Zaharurile pentozice găsite în nucleotide sunt aldopentoze: riboză în ARN și dezoxiriboză în ADN. Aceste zaharuri determină dacă nucleotida va face parte dintr-o moleculă de ADN sau ARN și va face parte din legăturile fosfodiesterice care leagă mai multe nucleotide. Combinația de legături de hidrogen între bazele azotate și legăturile fosfodiesterice dintre fosfați și zaharuri este ceea ce conferă ADN-ului forma sa dublă de helix.

să punem totul în practică. Încercați această întrebare practică Biologie Celulara si Moleculara:

cauti mai multe practici Biologie Celulara si Moleculara?

consultați celelalte articole despre biologia celulară și moleculară.

puteți găsi, de asemenea, mii de întrebări practică pe Albert.io. Albert.io vă permite să vă personalizați experiența de învățare pentru a viza practica acolo unde aveți nevoie de cel mai mult ajutor. Vă vom oferi întrebări practice provocatoare pentru a vă ajuta să obțineți măiestrie în biologia celulară și moleculară.

începeți să exersați aici.

sunteți un profesor sau administrator interesat în stimularea rezultatelor elevilor de Biologie Celulară și moleculară?

Aflați mai multe despre licențele noastre școlare aici.