İnsan vücudunda çok sayıda olmadan hayal etmenin imkansız olduğu organik bileşikler kararlı akış herkesin hayati aktivitesini destekleyen metabolik süreçler. Bu maddelerden biri nükleotitlerdir - bunlar, bilgi verilerinin iletilmesinde çok önemli bir rol oynayan nükleozidlerin fosforik esterleridir. kimyasal reaksiyonlar Hücre içi enerjinin serbest bırakılması ile.

Bağımsız organik birimler olarak, tüm nükleik asitlerin ve çoğu koenzimin dolgu bileşimini oluşturur. Nükleosit fosfatların ne olduğunu ve insan vücudunda hangi rolü oynadıklarını daha ayrıntılı olarak ele alalım.

Bir nükleotid neyden yapılmıştır? Fosfor asitleri ve nükleositler grubuna ait son derece karmaşık bir ester olarak kabul edilir. biyokimyasal özellikler N-glikozitlerdir ve glikoz molekülleri ve nitrojen atomu ile ilişkili heterosiklik fragmanlar içerirler.

Doğada, DNA nükleotidleri en yaygın olanlarıdır.

Ek olarak, organik maddeler de ayırt edilir. benzer özellikler yapılar: ribonükleotitler ve ayrıca deoksiribonükleotitler. Hepsi, istisnasız, yapı olarak karmaşık olan monomerik moleküllerdir. biyolojik maddeler polimer türü.

En basit mikroorganizmalardan başlayarak tüm canlıların RNA ve DNA'sını oluştururlar. viral enfeksiyonlar insan vücudu ile biter.

Nükleosit fosfatlar arasında fosforun moleküler yapısının geri kalanı iki, üç ve bazı durumlarda hemen beş hidroksil grubu ile bir ester bağı oluşturur. Neredeyse istisnasız olarak, nükleotitler, ortofosforik asit kalıntılarından oluşan temel maddeler arasındadır, bu nedenle bağları kararlıdır ve iç ve dış ortamın olumsuz faktörlerinin etkisi altında kırılmaz.

Not! Nükleotitlerin yapısı her zaman karmaşıktır ve monoesterlere dayanır. Nükleotid dizisi, stres faktörlerinin etkisi altında değişebilir.

Biyolojik rol

Nükleotitlerin canlıların vücudundaki tüm süreçlerin seyri üzerindeki etkisi, hücre içi boşluğun moleküler yapısını inceleyen bilim adamları tarafından incelenmektedir.

Dünyanın dört bir yanından bilim adamlarının uzun yıllar süren çalışmaları sonucunda elde edilen laboratuvar bulgularına dayanarak, nükleosid fosfatların aşağıdaki rolü ayırt edilir:

• evrensel kaynak hayati enerji, hangi hücrelerin beslendiği ve buna bağlı olarak oluşan dokuların normal işleyişi iç organlar, biyolojik sıvılar, epitel örtüsü, damar sistemi;
• herhangi bir türdeki hücrelerde glikoz monomerlerinin taşıyıcılarıdır (bu, şekerin etkisi altında tüketildiğinde karbonhidrat metabolizmasının biçimlerinden biridir) sindirim enzimleri nükleosit fosfatlarla birlikte vücudun her köşesine taşınan glikoza dönüşür);
• bir koenzim işlevini yerine getirmek (hücrelere besin sağlamaya yardımcı olan vitamin ve mineral bileşikleri);
• karmaşık ve siklik mononükleotidler, kan akışıyla birlikte yayılan ve ayrıca nöronal uyarıların etkisini artıran hormonların biyolojik iletkenleridir;
• Pankreas dokuları tarafından üretilen sindirim enzimlerinin aktivitesini allosterik olarak düzenler.

Nükleotitler, nükleik asitlerin bir parçasıdır. Fosfodiester tipinde üç ve beş bağ ile bağlanırlar. Hayatlarını moleküler biyolojiye adamış genetikçiler ve bilim adamları, nükleosit fosfatlar üzerinde laboratuvar araştırmalarına devam ediyorlar, bu nedenle dünya her yıl nükleotitlerin özellikleri hakkında daha da ilginç şeyler öğreniyor.

Nükleotid dizisi, bir tür genetik denge ve amino asitlerin DNA yapısındaki düzeninin dengesi, nükleik asitlerin bileşimindeki ester kalıntılarının kendine özgü bir yerleşim sırasıdır.

Analiz için seçilen biyolojik materyalin geleneksel sıralama yöntemi kullanılarak belirlenir.

T, timin;

A - adenin;

G, guanin;

C, sitozin;

R – Guanin ve pürin bazları ile kompleks halinde GA adenin;

Y,TC pirimidin bileşikleri;

K, bir keto grubu içeren GT nükleotitleri;

M - AC amino grubuna dahildir;

S - GC güçlü, üç hidrojen bileşiği ile karakterize edilir;

W - AT, yalnızca iki hidrojen bağı oluşturan kararsızdır.

Nükleotit dizisi değişebilir ve tanımlamalar latin harfleriyle temel bileşiklerin sırasının bilinmediği, önemsiz olduğu veya birincil çalışmaların sonuçlarının zaten mevcut olduğu durumlarda gereklidir.

Nükleosit fosfatların en fazla sayıda varyantı ve kombinasyonu DNA'nın karakteristiğidir. A, C, G, U sembolleri RNA'nın temel bileşiklerini yazmak için yeterlidir Son harf gösterimi sadece RNA'da bulunan üridin maddesidir. Sembolik dizi her zaman boşluksuz yazılır.

Yararlı video: nükleik asitler (DNA ve RNA)

DNA'da kaç nükleotid vardır

Neyin tehlikede olduğunu olabildiğince ayrıntılı olarak anlamak için, DNA'nın kendisinin net bir şekilde anlaşılması gerekir. Bu ayrı görünüm uzun bir şekle sahip olan ve yapısal elementlerden, yani nükleosid fosfatlardan oluşan moleküller. DNA'da kaç nükleotit var? DNA'nın bir parçası olan bu tipte 4 tip temel bileşik vardır. Bunlar adenin, timin, sitozin ve guanindir. Hepsi, DNA'nın moleküler yapısının oluşturulduğu tek bir zincir oluşturur.

DNA'nın yapısı ilk olarak 1953'te Amerikalı bilim adamları Francis Crick ve James Watson tarafından deşifre edildi. Bir deoksiribonükleik asit molekülü, iki nükleosit fosfat zinciri içerir. Kendi ekseni etrafında dönen bir spiral gibi görünecek şekilde yerleştirilirler.

Not! DNA'daki nükleotidlerin sayısı değişmez ve sadece dört türle sınırlıdır - bu keşif, insanlığı tam olarak deşifre etmeye yaklaştırdı. genetik Kod kişi.

Bu durumda, molekülün yapısı bir taneye sahiptir. önemli özellik. Tüm nükleotit zincirleri tamamlayıcılık özelliğine sahiptir. Bu, yalnızca belirli bir türdeki temel bileşiklerin birbirinin karşısına yerleştirildiği anlamına gelir. Adenin her zaman timinin karşısında yer alır. Sitozinin karşısında guanin dışında başka bir madde bulunmaz. Bu tür nükleotit çiftleri, tamamlayıcılık ilkesini oluşturur ve ayrılmazdır.

ağırlık ve uzunluk

Karmaşık matematiksel hesaplamaların yardımıyla ve laboratuvar araştırması, bilim adamları, deoksiribonükleik asidin moleküler yapısını oluşturan temel bileşiklerin tam fiziksel ve biyolojik özelliklerini tespit edebildiler.

Tek bir polipeptit zincirindeki amino asitlerden oluşan bir hücre içi kalıntının uzunluğunun 3,5 angstrom olduğu bilinmektedir. Bir moleküler kalıntının ortalama kütlesi 110 amu'dur.

Ek olarak, sadece amino asitlerden oluşmayan, aynı zamanda eter bileşenlerine de sahip olan nükleotit tipi monomerler de izole edilir. Bunlar DNA ve RNA monomerleridir. Doğrusal uzunlukları doğrudan nükleik asidin içinde ölçülür ve en az 3,4 angstromdur. Bir nükleosit fosfatın moleküler ağırlığı 345 amu aralığındadır. Bunlar pratikte kullanılan ilk verilerdir. laboratuvar işi deneylere, genetik araştırmalara ve diğer bilimsel faaliyetlere adanmıştır.

Tıbbi tanımlamalar

Genetik, bir bilim olarak, insanların ve diğer canlıların DNA yapısı hakkında moleküler düzeyde çalışmaların olmadığı dönemde gelişmiştir. Bu nedenle, moleküler öncesi genetik döneminde, nükleotid bağları olarak adlandırıldı. en küçük eleman DNA molekülünün yapısında. Hem daha önce hem de günümüzde bu tür temel maddelere tabi tutuldu. Spontan veya indüklenmiş olabilir, bu nedenle "recon" terimi, yapısı bozulmuş nükleosid fosfatları ifade etmek için de kullanılır.

Nükleotit bağlarının nitrojenli bileşiklerinde olası bir mutasyonun başlangıcı kavramını tanımlamak için "muton" terimi kullanılır. Bu atamalar, biyolojik materyalle yapılan laboratuvar çalışmalarında daha fazla talep görmektedir. DNA moleküllerinin yapısını, kalıtsal bilginin iletilme yollarını, nasıl şifrelendiğini ve iki cinsel partnerin genetik potansiyelinin füzyonundan kaynaklanan olası gen kombinasyonlarını inceleyen genetikçiler tarafından da kullanılırlar.

Yararlı video: nükleotit yapısı

Çözüm

Yukarıdakilere dayanarak, nükleosid fosfatların insan vücudundaki ve herhangi bir canlıdaki hücre içi cihazın önemli bir parçası olduğu sonucuna varabiliriz. Bu tür temel maddeler nedeniyle, çoğu sadece ebeveynlerden yavrulara genetik bilgi değil, aynı zamanda tüm hayati organların dokularında metabolik işlemler gerçekleştirilir.

Nükleik asitler, moleküler ağırlıkları 25 bin ila 1 milyon veya daha fazla olan makromoleküler bileşiklerdir.

Nükleik asitlerin polimerik zincirleri, nükleik asitlerin polinükleotitler olarak adlandırıldığı monomerik birimlerden - nükleotitlerden yapılır.

Tipik olarak, nükleotidlerdeki "bölünemez" bir monomer birimi (örneğin, proteinlerdeki bir amino asit kalıntısı), bir heterosiklik baz, bir karbonhidrat kalıntısı ve bir fosfat grubu dahil olmak üzere üç bileşenli bir oluşumdur.

Karbohidrat bileşenleri pentozlardır - D-riboz ve 2-deoksi-e-riboz. Buna bağlı olarak, nükleik asitler ayrılır ribonükleik(RNA) riboz içeren ve deoksiribonükleik(DNA) içeren deoksiriboz.

DNA esas olarak hücre çekirdeğinde bulunur, RNA esas olarak ribozomlarda ve ayrıca hücrelerin protoplazmasında bulunur. RNA, protein sentezinde doğrudan yer alır.

14.1. nükleotitler

14.1.1. nükleositler

Nükleik asitlerin kimyasında, bileşimlerinde yer alan pirimidin ve pürin serisinin heterosiklik bileşiklerine genellikle nükleik asitler denir. nükleik bazlar.

Heterosikldeki ikame ediciler olarak nükleik bazlar şunları içerebilir:

Veya urasil ve timin gibi bir okso grubu;

Veya adenindeki gibi bir amino grubu;

Ya da sitozin ve guanindeki gibi bu grupların her ikisi de aynı anda.

Oksijen içeren bazlar, aromatikliğin etkilenmediği laktam tautomerik formlarla temsil edilir (bkz. 13.4). Tüm tabanlar için, Latince adlarının ilk harflerinden oluşan kısaltılmış üç harfli tanımlamalar benimsenmiştir.

Nükleik asitler heterosiklik bazlarında farklılık gösterir: urasil sadece RNA'da bulunur ve timin

DNA'da:

Nükleik bazlar, anomerik pentoz merkezi (D-riboz veya 2-deoksi-D-riboz) ile nitrojen atomlarından birinin pahasına bir bağ oluşturur. Bu tip bağ, normal glikozidik bağa benzer ve olarak bilinir. N-glikosidik bağ, ve glikozitlerin kendileri - N-glikozitler olarak. Nükleik asit kimyasında bunlara denir. nükleositler.

Doğal nükleositlerin bileşimi, furanoz formundaki pentozları içerir (içlerindeki karbon atomları, vuruşlu bir sayı ile numaralandırılır). Glikosidik bağ, pirimidinin N-1 nitrojen atomu ve N-9 pürin bazları ile gerçekleştirilir.

Doğal nükleositler her zamanβ-anomerler.

Karbonhidrat kalıntısının doğasına bağlı olarak, ribonükleositler Ve deoksiribonükleositler. Nükleositler için, karşılık gelen nükleik bazın önemsiz adından türetilen ortak adlar, eklerle birlikte -idin pirimidinlerde ve -osin pürin nükleositlerde.

Bir istisna, DNA'nın bir parçası olan timin deoksiribosid için kullanılan "timidin" adıdır (deoksitimidin yerine). Timinin RNA'da oluştuğu ender durumlarda, karşılık gelen nükleosit, ribotimidin olarak adlandırılır.

Üç harfli nükleosit sembolleri, temel sembollerden son harfe göre farklılık gösterir. Tek harfli semboller, yalnızca daha karmaşık yapılarda nükleositlerin kalıntıları (radikaller) için kullanılır.

Nükleositler, zayıf alkali bir ortamda hidrolize dirençlidir, ancak asidik bir ortamda hidrolize edilir. Pürin nükleositleri kolayca hidrolize olurken, pirimidin olanlar daha zordur.

Onkolojide ilaçlar olarak, yapı olarak doğal metabolitlere (bu durumda nükleik bazlara) benzer, ancak bunlarla tamamen aynı olmayan, yani antimetabolitler olan pirimidin ve pürin serisinin sentetik türevleri kullanılır. Örneğin, 5-fluorourasil konuşur

urasil ve timinin bir antagonisti olarak, 6-merkaptopürin- adenin. Metabolitlerle rekabet ederek vücuttaki nükleik asitlerin sentezini farklı aşamalarda bozarlar.

14.1.2. nükleotitler

Nükleotitlere nükleosid fosfatlar denir. Fosforik asit genellikle alkol hidroksili C-5" veya C-3"te bir riboz (ribonükleotit) veya deoksiriboz (deoksiribonükleotit) kalıntısında esterleştirir.

Nükleotitlerin yapısının genel prensibi, adenosin fosfatlar örneğinde gösterilmiştir. Nükleotit molekülündeki üç bileşeni birbirine bağlamak için ester ve N-glikosidik bağlar kullanılır.

Nükleotitler, bir yandan nükleosid esterleri (fosfatlar) olarak, diğer yandan asitler (fosforik asit kalıntısının varlığından dolayı) olarak kabul edilebilir.

Fosfat kalıntısı nedeniyle, nükleotidler bir dibazik asidin özelliklerini sergiler ve fizyolojik koşullar altında pH ~ 7'de tamamen iyonize durumdadır.

Nükleotidler için iki tip isim kullanılır (Tablo 14.1). Biri, içindeki fosfat kalıntısının konumunu gösteren nükleosidin adını içerir, örneğin, adenosin-3'-fosfat, üridin-5'-fosfat; başka bir kombinasyonun eklenmesiyle oluşturulur -ilik asit örneğin 5'-uridilik asit gibi bir pirimidin bazının veya örneğin 3'-adenilik asit gibi bir pürin bazının kalıntısının adına.

Nükleositler için kabul edilen tek harfli kod kullanılarak, 5 "-fosfatlar Latince "r" harfinin eklenmesiyle yazılır. önce nükleosid sembolü, 3"-fosfatlar - sonrasında nükleosid sembolü. Adenozin-5"-fosfat, pA, adenosin-3"-fosfat - Ap, vb. olarak adlandırılır. Bu kısaltmalar, nükleik asitlerdeki nükleotid kalıntılarının dizisini kaydetmek için kullanılır. Biyokimyasal literatürdeki serbest nükleotitlerle ilgili olarak,

tur, bu özelliğin kısaltılmış bir kodda yansımasıyla monofosfatlar olarak adlarını yaygın olarak kullanır, örneğin adenozin-5 "-fosfat için AMP (veya AMP), vb. (bkz. Tablo 14.1).

Tablo 14.1.Nükleik asitleri oluşturan en önemli nükleotidler

Siklofosfatlar.Bunlar, bir fosforik asit molekülünün aynı anda karbonhidrat kalıntısının iki hidroksil grubunu esterlediği nükleotitleri içerir. Hemen hemen tüm hücreler iki nükleosit siklofosfat içerir - adenosin-3",5"-siklofosfat (cAMP) ve guanozin-3",5"-siklofosfat (cGMP).

14.2. Nükleik asitlerin yapısı

14.2.1. Birincil yapı

Polinükleotit zincirlerinde, nükleotit birimleri bir fosfat grubu aracılığıyla bağlanır. Fosfat grubu iki ester bağı oluşturur: öncekinin C-3'ü ve sonraki nükleotit birimlerinin C-5'i ile (Şekil 14.1). Zincirin omurgası, değişen pentoz ve fosfat kalıntılarından oluşur ve heterosiklik bazlar, pentoz kalıntılarına bağlı "asılı" gruplardır. Serbest bir 5"-OH grubuna sahip bir nükleotit, 5"-terminal olarak adlandırılır ve serbest bir 3"-OH grubuna sahip bir nükleotit, 3"-terminal olarak adlandırılır.

Şekil 14.2, dört nükleik baz içeren DNA zincirinin gelişigüzel bir bölümünün yapısını göstermektedir. Dört nükleotit kalıntısının dizisini değiştirerek kaç tane kombinasyon elde edilebileceğini hayal etmek kolaydır. Bir RNA zinciri oluşturma ilkesi, iki istisna dışında DNA'nınkiyle aynıdır: D-riboz, RNA'da pentoz kalıntısı olarak görev yapar ve timin değil, ancak heterosiklik bazlar setinde urasil kullanılır.

Nükleik asitlerin birincil yapısı, sürekli bir polinükleotid zincirine kovalent bağlarla bağlanan nükleotid birimlerinin dizisi ile belirlenir.

Birincil yapıyı yazmanın rahatlığı için, birkaç kısaltma yolu vardır. Birincisi, nükleositler için daha önce verilen kısaltılmış isimlerin kullanılmasıdır. Örneğin, Şekil l'de gösterilmiştir. 14.2 DNA zincir fragmanı yazılabilir

Pirinç. 14.1.Bir polinükleotit zincirinin yapısının genel prensibi

Pirinç. 14.2.Bir DNA zincirinin bir bölümünün birincil yapısı

d(ApCpGpTp...) veya d(A-C-G-T...) gibi. DNA hakkında konuştuğumuz açıksa, genellikle d harfi atlanır.

Nükleik asitlerin önemli bir özelliği, nükleotit bileşimidir, yani nükleotit bileşenlerinin ayarlanmış ve nicel oranıdır. Nükleotit bileşimi, kural olarak, nükleik asitlerin hidrolitik parçalanmasının ürünleri incelenerek belirlenir.

DNA ve RNA, alkalin ve asit hidrolizi koşulları altında davranışlarında farklılık gösterir. DNA, alkali ortamda hidrolize karşı dirençlidir. RNA'lar, ılımlı koşullar altında bir alkalin ortamda nükleotitlere kolayca hidrolize edilirler; bunlar da, nükleosidler oluşturmak için bir alkalin ortamdaki bir fosforik asit kalıntısını ayırma yeteneğine sahiptir. Asidik bir ortamda nükleositler, heterosiklik bazlara ve karbonhidratlara hidrolize edilir.

14.2.2. DNA'nın ikincil yapısı

İkincil yapı altında, polinükleotit zincirinin mekansal organizasyonunu anlayın. Watson-Crick modeline göre, DNA molekülü, çift sarmal oluşturmak üzere ortak bir eksen etrafında sağa dönen iki polinükleotid zincirinden oluşur. Pürin ve pirimidin bazları sarmalın içine yönlendirilir. Bir zincirin pürin bazı ile diğer zincirin pirimidin bazı arasında hidrojen bağları oluşur. Bu gerekçeler tamamlayıcı çiftler

Bir bazın amino grubu ile diğerinin karbonil grubu arasında hidrojen bağları oluşur -NH...O=C-, ve ayrıca amid ve imin nitrojen atomları arasında -NH ... N- Örneğin, aşağıda gösterildiği gibi, adenin ve timin arasında iki hidrojen bağı oluşur ve bu bazlar tamamlayıcı bir çift oluşturur, yani bir zincirdeki adenin timine karşılık gelir diğer zincirlerde. Diğer bir tamamlayıcı baz çifti, aralarında üç hidrojen bağının oluştuğu guanin ve sitozindir.

Tamamlayıcı bazlar arasındaki hidrojen bağları, çift sarmalı stabilize eden etkileşim türlerinden biridir. Çift sarmal oluşturan iki DNA sarmalı aynı değil, birbirini tamamlayıcı niteliktedir. Bu, bir sarmalın birincil yapısının, yani nükleotit sekansının, ikinci sarmalın birincil yapısını belirlediği anlamına gelir (Şekil 14.3).

Pirinç. 14.3.Çift sarmalda polinükleotit zincirlerinin tamamlayıcılığı

DNA

14.3. nükleotit koenzimleri

Nükleotidler var büyük önem sadece nasıl değil inşaat malzemesi nükleik asitler için. Biyokimyasal süreçlerde yer alırlar ve rolde özellikle önemlidirler. koenzimler yani enzimlerle yakından ilişkili ve enzimatik aktivitenin tezahürü için gerekli olan maddeler.

14.3.1. Nükleosit polifosfatlar

Vücudun tüm dokuları, nükleositlerin mono-, di- ve trifosfatlarını içerir. Özellikle yaygın olarak bilinenler, adenin içeren nükleotidlerdir - adenosin-5'-fosfat (AMP), adenozin-5'-difosfat (ADP)

ve adenosin-5'-trifosfat (ATP) (bu bileşikler için, Latin harfleriyle verilen kısaltmaların yanı sıra, Rus literatüründe karşılık gelen Rus isimlerinin kısaltmaları kullanılır - AMP, ADP, ATP).

Fosforile edilmiş nükleotidler değişen dereceler, fosfat gruplarının birikmesi veya ortadan kaldırılması yoluyla karşılıklı dönüşüm yapabilirler. Difosfat grubu bir tane içerir ve trifosfat grubu iki anhidrit bağı içerir. makroerjik,çünkü çok fazla enerjileri var. Böyle bir bağın oluşumu için gerekli olan enerji maliyetleri, karbonhidrat metabolizması sürecinde salınan enerji ile yenilenir. Makroerjik P~O bağı ayrıldığında (dalgalı bir çizgi ile gösterilir), ~32 kJ/mol salınır. Bununla ilgili olarak ATP'nin tüm canlı hücrelerde bir enerji "tedarikçisi" olarak en önemli rolü vardır.

Aşağıda gösterilen AMP, ADP ve ATP dönüşümlerinde, bu bileşiklerin formülleri iyonize olmayan durumlarına karşılık gelir. PH ~ 7'deki fizyolojik koşullar altında, fosfat grupları neredeyse tamamen iyonize edilir; bu nedenle, biyokimyasal literatürde bunlar ve diğer nükleotitler sırasıyla anyon olarak yazılır.

Biyokimyasal süreçlerde nükleosid polifosfatlar. ATP ve ADP'nin vücuda katılımıyla en önemli biyokimyasal süreç gerçekleştirilir - fosfat gruplarının transferi.Örneğin, esterlerin (fosfatların) oluşumu, karbonhidrat metabolizmasında tipik bir reaksiyondur. Glikolizin tüm aşamaları (glikozun piruvata dönüştürülmesi) sadece fosfat formunda gerçekleştirilir. Hidroksil içeren bileşiklerin fosfatlarının hazırlanması genel bir şema olarak gösterilebilir.

Böylece metabolik dönüşümün ilk aşamasında laktozun parçalanması sırasında oluşan galaktoz, monofosfat oluşturmak için ATP ile etkileşime girer.

14.3.2. Nikotinamid nükleotidleri

Bu bileşik grubunun en önemli temsilcileri şunlardır: nikotinamid adenin dinükleotid(NAD veya Rus edebiyatında NAD) ve fosfatı (NADP veya NADP). Bu bileşikler, birçok enzimin uygulanmasında koenzimler olarak önemli bir rol oynar.

redoks reaksiyonları. Buna göre hem oksitlenmiş (NAD+, NADP+) hem de indirgenmiş (NADH, NADPH) formlarda bulunabilirler.

NAD+ ve NADP+'nın yapısal fragmanı, bir piridinyum katyonu formundaki bir nikotinamid tortusudur. NADH ve NADPH bileşiminde, bu parça bir 1,4-dihidropiridin artığına dönüştürülür.

Biyolojik dehidrojenasyon sırasında, substrat iki hidrojen atomu, yani iki proton ve iki elektron (2H+, 2e) veya bir proton ve bir hidrit iyonu (H+ ve H-) kaybeder. Koenzim NAD+ genellikle hidrit iyonu H-'nin bir alıcısı olarak düşünülür (gerçi bir hidrojen atomunun bu koenzime transferinin bir elektron transferiyle aynı anda mı gerçekleştiği yoksa bu süreçlerin ayrı ayrı mı ilerlediği kesin olarak belirlenmemiştir).

NAD+'ya bir hidrit iyonu eklenerek yapılan indirgeme sonucunda piridinyum halkası 1,4-dihidropiridin fragmanına dönüştürülür. Bu süreç tersine çevrilebilir.

Oksidasyon reaksiyonunda aromatik piridin halkası, aromatik olmayan 1,4-dihidropiridin halkasına dönüştürülür. Aromatiklik kaybı nedeniyle, NADH'nin enerjisi NAD + ile karşılaştırıldığında artar. Bu şekilde NADH, daha sonra enerji maliyeti gerektiren diğer biyokimyasal işlemlerde tüketilen enerjiyi depolar.

NAD+ içeren biyokimyasal reaksiyonların tipik örnekleri, alkol gruplarının aldehit gruplarına oksidasyonu (örneğin, retinolün retinale dönüşümü, bkz. 15.4) ve NADH'nin katılımıyla, karbonil gruplarının alkol gruplarına indirgenmesidir (dönüşümü). pirüvik asitten laktik aside, bkz. 9.2.3).

19. Ders
NÜKLEOSİTLER. NÜKLEOTİTLER. NÜKLEİK ASİTLER
Plan

1. Nükleik bazlar.
2. Nükleositler.
3. Nükleotitler.
4. Nükleotit koenzimleri.
5. Nükleik asitler.

19. Ders

NÜKLEOSİTLER. NÜKLEOTİTLER. NÜKLEİK
ASİT

Plan

1. Nükleik bazlar.
2. Nükleositler.
3. Nükleotitler.
4. Nükleotit koenzimleri.
5. Nükleik asitler.

Nükleik asitler içinde bulunur
en önemli işlevleri yerine getiren tüm canlı organizmaların biyopolimer hücreleri
genetik bilginin depolanması ve iletilmesi ve mekanizmalarına katılması
hücresel proteinlerin sentezi sürecinde uygulanması.

Nükleik asitlerin bileşiminin dizilişine göre belirlenmesi
hidrolitik bölünme, aşağıdaki yapısal ayırt etmemizi sağlar
Bileşenler.

Nükleiğin yapısal bileşenlerini göz önünde bulundurun
asitler yapılarının karmaşıklığına göre sıralanır.

1. Nükleik bazlar.

parçası olan heterosiklik bazlar
nükleik asitler ( nükleik bazlar), bir hidroksi- ve
pirimidin ve pürinin amino türevleri. Nükleik asitler üç içerir
pirimidin halkalı heterosiklik bazlar ( pirimidin
zemin) ve iki - bir pürin döngüsü ile (pürin bazları). nükleik bazlar
önemsiz isimlere ve karşılık gelen tek harfli atamalara sahip.

Nükleik asitlerde, heterosiklik
bazlar termodinamik olarak kararlı okso formundadır.

Bu nükleik baz gruplarına ek olarak,
isminde ana, küçük miktarlarda nükleik asitlerde
tanışmak küçük bazlar: 6-oksopürin (hipoksantin),
3-N-metilurasil, 1-N-metilguanin, vb.

Nükleik asitler kalıntıları içerir
monosakaritler - D-riboz ve 2-deoksi-D-riboz. Her iki monosakkarit de bulunur
içindeki nükleik asitler B - furanoz formu.

2. Nükleositler.

Nükleositler, nükleik bazlar ve riboz tarafından oluşturulan N-glikozitlerdir.
veya deoksiriboz.

Monosakaritin anomerik karbon atomu ile 1 konumundaki nitrojen atomu arasında
pürin halkasının 9 pozisyonundaki pirimidin halkası veya nitrojen atomu b oluşturulur -glikosidik
bağlantı.

Monosakkarit kalıntısının doğasına bağlı olarak
nükleositler ayrılır ribonükleositler(bir riboz kalıntısı içerir) ve deoksiribonükleositler(bir deoksiriboz kalıntısı içerir). Başlıklar
nükleositler, nükleik bazların önemsiz isimleri temelinde inşa edilir,
bir son eklemek -idin pirimidin türevleri için ve -osinİçin
pürin türevleri. Ön ek, deoksiribonükleositlerin adlarına eklenir. deoksi-.İstisna, timin tarafından oluşturulan nükleosittir ve
ön ekin olduğu deoksiriboz deoksi- eklenmedi çünkü
timin, yalnızca çok nadir durumlarda ribozlu nükleositler oluşturur.

nükleositleri ifade etmek için kullanılır.
bileşimlerinde yer alan nükleik bazların tek harfli gösterimleri. İLE
deoksiribonükleositler için (timidin hariç), bir harf eklenir
"D".

ana ile birlikte
nükleozitler nükleik asitlerin bileşiminde küçük nükleozitler vardır,
değiştirilmiş nükleik bazlar içerir (yukarıya bakın).

Doğada nükleositler de bulunur.
esas olarak nükleosid antibiyotikler şeklinde serbest hal,
antitümör aktivite sergiler. Antibiyotik nükleositler bazı
ya karbonhidrat parçasının yapısındaki geleneksel nükleositlerden farklılıklar ya da
gibi hareket etmelerine izin veren heterosiklik baz
antibiyotik aktivitelerini açıklayan antimetabolitler.

N-glikozitler gibi, nükleositler de dirençlidir.
alkaliler, ancak asitlerin etkisi altında serbest oluşumu ile bölünür
monosakkarit ve nükleik baz. Pürin nükleositleri hidrolize edilir
pirimidinlerden çok daha hafiftir.

3. Nükleotitler

Nükleotitler, nükleositlerin ve fosfatın esterleridir.
asitler (nükleosit fosfatlar). Fosforik asit ile bir ester bağı OH tarafından oluşturulur.
5. pozisyondaki grup/ veya
3 / monosakkarit. Bağlı olarak
monosakkarit kalıntısının doğası nükleotitlere ayrılır ribonükleotidler(RNA'nın yapısal elemanları) ve deoksiribonükleotitler(yapısal elemanlar
DNA). Nükleotit adları, nükleosidin adını ve ardından içindeki konumu içerir.
fosforik asit kalıntısına sahiptir. Kısaltılmış nükleosid gösterimleri şunları içerir:
bir nükleosit, mono-, di- veya trifosforik asit kalıntısı için atama,
3 / - türevler de belirtilir
fosfat grubunun konumu.

Nükleotidler, monomerik birimlerdir.
nükleik asitlerin hangi polimer zincirlerinin inşa edildiğini. Bazı nükleotidler
koenzim olarak hareket eder ve metabolizmaya katılır.

4. Nükleotit
koenzimler

koenzimler organik bileşiklerdir
katalitik uygulanması için gerekli olan protein olmayan doğa
enzimlerin eylemi. Koenzimler farklı organik sınıflara aittir.
bağlantılar. Önemli bir koenzim grubu, nükleosit polifosfatlar .

Adenosin fosfatlar - türevler
mono-, di- ve trifosforik asit kalıntıları içeren adenosin. Özel mekan
adenozin-5 işgal / -mono-, di- ve
trifosfatlar - AMP, ADP ve ATP - makroerjik olan maddeler
mobil bir biçimde büyük serbest enerji rezervleri. ATP molekülü içerir
makroerjik P-O iletişimleri, hidroliz ile kolayca parçalanır.
Bu durumda salınan serbest enerji, konjuge akışını sağlar.
Termodinamik olarak elverişsiz anabolik süreçlerin ATP hidrolizi, örneğin,
protein biyosentezi.

Koenzim A. Bunun molekülü
koenzim üç yapısal bileşenden oluşur: pantotenik asit,
2-aminoetanetiyol ve ADP.

Koenzim A süreçlerde yer alır
enzimatik asilasyon, aktive edici karboksilik asitler onları çevirerek
reaktif içine esterler tioller.

Nikotinamid adenin dinükleotid koenzimleri. Nikotinamid adenin dinükleotid (ÜZERİNDE+)ve fosfatı ( NADP + ) bileşimlerinde piridinyum katyonunu şu şekilde içerirler:
nikotinamid parçası. Bu koenzimlerin bir parçası olarak piridinyum katyonu
indirgenmiş bir form oluşturmak için tersinir olarak bir hidrit anyonu ekleyebilen
koenzim - AŞIRI N.

Böylece nikotinamid adenin dinükleotit
koenzimler, ilgili redoks süreçlerinde yer alır.
hidrit anyon transferi, örneğin alkol gruplarının aldehite oksidasyonu
(retinolün retinale dönüşümü), keto asitlerin indirgeyici aminasyonu,
keto asitlerin hidroksi asitlere indirgenmesi. Bu işlemler sırasında substrat
formda iki hidrojen atomunu kaybeder (oksidasyon) veya ekler (indirgeme)
H+ ve H — . Koenzim bir alıcı görevi görür
(ÜSTÜNDE + ) veya bir donör
(ÜSTÜNDE . H) hidrit iyonu. gelen tüm süreçler
koenzimlerin katılımı stereoselektiftir. Evet, iyileşirken
piruvik asit, sadece L-laktik asit oluşur.

5. Nükleik asitler.

Birincil yapı nükleik asitler, inşa edilmiş doğrusal bir polimer zinciridir
monomerler - birbirine bağlı nükleotidler
3 / -5 / -fosfodiester
bağlantılar. Polinükleotit zincirinin bir 5' ucu ve bir 3' ucu vardır. 5' sonunda
bir fosforik asit kalıntısı ve 3'-ucunda bir serbest hidroksil grubu vardır.
Nükleotit zinciri genellikle 5'-ucundan başlayarak yazılır.

Monosakkarit kalıntılarının doğasına bağlı olarak
nükleotitte, deoksiribonükleik asitler (DNA) ve ribonükleik asitler ayırt edilir
asitler (RNA). DNA ve RNA, bileşenlerinin doğasında da farklılık gösterir.
nükleik bazlar: urasil RNA'nın sadece bir parçasıdır, timin sadece RNA'nın bir parçasıdır
DNA bileşimi.

ikincil yapı DNA sağa doğru bükülmüş iki polinükleotid zincirinin bir kompleksidir
ortak bir eksen etrafında, böylece karbonhidrat-fosfat zincirleri dışarıda ve
nükleik bazlar içe doğru yönlendirilir ( Watson-Crick çift sarmal).
Sarmal aralığı, dönüş başına 10 baz çifti ile 3,4 nm'dir. polinükleotid
zincirler antiparaleldir, onlar.
bir sarmalın 3' ucunun karşısında diğer sarmalın 5' ucu bulunur. İki DNA sarmalı
kompozisyon farklı ama tamamlayıcı. Bu ifade edilir
bir zincirde zıt adenin (A) diğerinde hep timin (T) olması gerçeği
zinciri ve karşıt guanin (G) her zaman sitozindir (C). Tamamlayıcı
A'nın T ile ve G'nin C ile eşleşmesi hidrojen bağları ile gerçekleştirilir. A ve T arasında
G ve C - üç arasında iki hidrojen bağı oluşur.

DNA sarmallarının tamamlayıcılığı,
DNA'nın en önemli işlevinin kimyasal temeli - genetiğin depolanması ve aktarılması
bilgi.

RNA türleri. Üç ana var
hücresel RNA türleri: transfer RNA (tRNA), haberci RNA (mRNA) ve ribozomal
RNA (rRNA). Hücre içindeki konumları, bileşimleri ve büyüklükleri bakımından farklılık gösterirler.
işlevlerin yanı sıra. RNA genellikle tek bir polinükleotit zincirinden oluşur
uzayda, bireysel bölümleri öyle bir şekilde gelişir ki
birbirini tamamlayıcı hale gelir (“birbirine yapışır”) ve kısa oluşturur
diğer bölümler kalırken molekülün çift sarmal bölümleri
tek telli.

Haberci RNA bir matrisin işlevini yerine getirmek
ribozomlarda protein sentezi.

ribozomal RNA yapısal rol oynamak
ribozom bileşenleri.

RNA'ları aktarın katılmak
toplu taşıma A - sitoplazmadan ribozomlara amino asitler ve nükleotit bilgilerinin çevrilmesinde
proteinlerdeki amino asit dizilerine mRNA dizileri.

Genetik bilginin aktarım mekanizması. Bir nükleotit sekansında kodlanmış genetik bilgi
DNA. Bu bilgiyi iletme mekanizması üç ana adımı içerir.

İlk aşama - çoğaltma–kopya
iki kız DNA molekülü, nükleotit oluşturmak için anne DNA'sı
dizisi, maternal DNA dizisine tamamlayıcı olan ve
tarafından benzersiz bir şekilde tanımlanır. Çoğaltma, yeni bir sentezleme ile gerçekleştirilir.
Anne üzerinde bir şablon rolü oynayan DNA molekülleri. çift ​​sarmal
anne DNA'sı çözülür ve iki sarmalın her birinde yeni bir tane sentezlenir
(kızı) DNA dizisi, tamamlayıcılık ilkesi dikkate alınarak. İşlem gerçekleştirilir
DNA polimeraz enzimi tarafından. Yani bir anne DNA'sından
her biri bir tane içeren iki bağlı şirket kuruldu
ana ve bir yeni sentezlenmiş polinükleotit zinciri.

İkinci aşama - transkripsiyon- içindeki süreç
Bu sırada genetik bilginin bir kısmı DNA'dan mRNA şeklinde kopyalanır.
Haberci RNA, şablonda olduğu gibi, despiralize edilmiş DNA sarmalının bölgesinde sentezlenir.
RNA polimeraz enzimi tarafından. mRNA polinükleotit zincirinde
taşıyan ribonükleotitler kesin
nükleik bazlar, tarafından belirlenen bir dizide düzenlenir
DNA zincirinin nükleik bazları ile tamamlayıcı etkileşimler. nerede adenin DNA'daki baz eşleşecek urasil RNA'da baz. Protein sentezi için genetik bilgi DNA'da kodlanır.
yardım üçlü kod. Bir amino asit kodlanır
denilen üç nükleotid dizisi kodon.
DNA'nın bir polipeptit zincirini kodlayan bölümüne denir. genetik şifre.
DNA'daki her kodon, mRNA'daki tamamlayıcı bir kodona karşılık gelir. Genel olarak, molekül
mRNA, DNA zincirinin belirli bir parçası olan gen için tamamlayıcıdır.

Çoğaltma ve transkripsiyon işlemleri burada gerçekleşir.
hücre çekirdeği. Protein sentezi ribozomlarda gerçekleştirilir. sentezlenmiş mRNA
Çekirdekten sitoplazmaya ve ribozomlara göç ederek genetik bilgiyi
protein sentezi yeri.

Üçüncü sahne - yayın- işlem
mRNA tarafından taşınan genetik bilginin bir dizi şeklinde uygulanması
nükleotidleri sentezlenen proteindeki amino asit dizisine dönüştürür. A -Amino asitler için gerekli
protein sentezi tRNA ile ribozomlara taşınır
asilasyon 3 ile bağlanma / tRNA zincirinin sonundaki -OH grupları.

tRNA içeren bir antikodon dalı vardır
trinükleotid - antikodon karşılık gelen
amino asit. Ribozomda, tRNA'lar antikodon bölgelerine bağlanır.
karşılık gelen mRNA kodonları. Kodon ve antikodon yerleştirmenin özgüllüğü
tamamlayıcılığı ile sağlanmaktadır. Yakın ilişkili amino asitler arasında
peptit bağı oluşur. Böylece kesin olarak tanımlanmış
proteinleri oluşturan amino asit dizisi, kodlanmış
genler.

Nükleik asitler. ATP

Nükleik asitler(lat. çekirdekten - çekirdek) - ilk olarak lökosit çekirdeklerinin çalışmasında keşfedilen asitler; 1868'de I.F tarafından keşfedildi. Miescher, İsviçreli biyokimyacı. biyolojik önemi nükleik asitler - kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesi; yaşamı sürdürmek ve yeniden üretmek için gereklidirler.

Nükleik asitler

DNA nükleotidi ve RNA nükleotidi benzerlik ve farklılıklara sahiptir.

DNA nükleotidinin yapısı

RNA nükleotidinin yapısı

DNA molekülü bir çift sarmal sarmaldır.

Bir RNA molekülü, yapı olarak tek bir DNA zincirine benzeyen tek bir nükleotid dizisidir. Yalnızca deoksiriboz yerine, RNA başka bir karbonhidrat - riboz (dolayısıyla adı) ve timin - urasil yerine içerir.

İki DNA zinciri birbirine hidrojen bağları ile bağlıdır. Bu durumda, önemli bir örüntü gözlenir: Bir zincirde nitrojen bazlı adenin A'nın karşısında, diğer zincirde nitrojen baz timin T bulunur ve sitozin C her zaman guanin G'nin karşısında bulunur. tamamlayıcı çiftler

Böylece, tamamlayıcılık ilkesi(lat. tamamlayıcıdan - ekleme), nükleotide dahil edilen her azotlu bazın başka bir azotlu baza karşılık gelmesidir. Kesin olarak tanımlanmış baz çiftleri vardır (A - T, G - C), bu çiftler spesifiktir. Guanin ile sitozin arasında üç, adenin ile timin arasında iki hidrojen bağı DNA nükleotidinde, RNA'da ise adenin ile urasil arasında iki hidrojen bağı oluşur.

Nükleotitlerin azotlu bazları arasındaki hidrojen bağları

G ≡ C G ≡ C

Sonuç olarak, herhangi bir organizmada adenil nükleotit sayısı timidil sayısına eşittir ve guanil nükleotit sayısı sitidil sayısına eşittir. Bu özellik nedeniyle, bir zincirdeki nükleotitlerin dizisi, diğerindeki dizilerini belirler. Nükleotitleri seçici bir şekilde birleştirme yeteneğine tamamlayıcılık denir ve bu özellik, orijinal moleküle dayalı yeni DNA moleküllerinin oluşumunun temelini oluşturur (replikasyon, yani ikiye katlama).

Bu nedenle, DNA'daki azotlu bazların kantitatif içeriği belirli kurallara tabidir:

1) Adenin ve guanin toplamı, sitozin ve timin toplamına eşittir A + G = C + T.

2) Adenin ve sitozin toplamı guanin ve timin toplamına eşittir A + C = G + T.

3) Adenin miktarı timin miktarına, guanin miktarı sitozin miktarına eşittir A = T; G = C

Koşullar değiştiğinde, proteinler gibi DNA da erime adı verilen denatürasyona uğrayabilir.

DNA vardır benzersiz özellikler: kendi kendini ikiye katlama yeteneği (kopyalama, yeniden çoğaltma) ve kendi kendini iyileştirme yeteneği (onarım). çoğaltma ana molekülde kaydedilen bilgilerin yavru moleküllerde tam olarak yeniden üretilmesini sağlar. Ancak bazen çoğaltma işlemi sırasında hatalar meydana gelir. Bir DNA molekülünün devrelerinde meydana gelen hataları düzeltebilme, yani eski haline getirebilme yeteneği. doğru sıra nükleotit denir tazminatlar.

DNA molekülleri esas olarak hücre çekirdeklerinde ve az miktarda mitokondri ve plastidlerde - kloroplastlarda bulunur. DNA molekülleri kalıtsal bilginin taşıyıcılarıdır.

Hücrede yapı, fonksiyonlar ve lokalizasyon. Üç tip RNA vardır. Adlar, gerçekleştirilen işlevlerle ilişkilendirilir:

Karşılaştırmalı özellikler nükleik asitler

Adenozin fosforik asitler - bir denozin trifosforik asit (ATP), A denozin difosforik asit (ADP), A denozin monofosforik asit (AMP).

Her hücrenin sitoplazması, mitokondri, kloroplastlar ve çekirdekler adenozin trifosfat (ATP) içerir. Hücrede meydana gelen reaksiyonların çoğu için enerji sağlar. ATP'nin yardımıyla hücre, yeni protein molekülleri, karbonhidratlar, yağlar sentezler, maddelerin aktif taşınmasını gerçekleştirir, flagella ve kirpikleri yener.

ATP, yapı olarak RNA'nın bir parçası olan adenin nükleotidine benzer, sadece bir fosforik asit yerine ATP, üç fosforik asit kalıntısı içerir.

ATP molekülünün yapısı:

ATP'deki fosforik asit moleküllerini birbirine bağlayan kararsız kimyasal bağlar enerji açısından çok zengindir. Bu bağlar kırıldığında, her hücre tarafından hayati süreçleri sağlamak için kullanılan enerji açığa çıkar:

ATP ADP + P + E

ADP AMP + F + E,

burada F, fosforik asit H3PO4, E ise salınan enerjidir.

ATP'de fosforik asit kalıntıları arasındaki enerji açısından zengin kimyasal bağlara denir. makroerjik bağlar. Bir fosforik asit molekülünün bölünmesine, 40 kJ - enerji salınımı eşlik eder.

ATP, oksidasyon sırasında açığa çıkan enerji nedeniyle ADP ve inorganik fosfattan oluşur. organik madde ve fotosentez sırasında. Bu işleme fosforilasyon denir.

Bu durumda makroerjik bağlarda biriken en az 40 kJ/mol enerji harcanmalıdır. Sonuç olarak, solunum ve fotosentez işlemlerinin asıl önemi, işin çoğunun hücrede gerçekleştirildiği ATP'nin sentezi için enerji sağlamalarıyla belirlenir.

ATP son derece hızlı bir şekilde güncellenir. Örneğin insanlarda, her ATP molekülü günde 2.400 kez parçalanır ve yeniden oluşturulur, böylece ortalama süre hayat 1 dakikadan az. ATP sentezi esas olarak mitokondri ve kloroplastlarda (kısmen sitoplazmada) gerçekleştirilir. Burada oluşan ATP, hücrenin enerji ihtiyacı olan bölgelerine gönderilir.

ATP, hücre biyoenerjisinde önemli bir rol oynar: en önemli işlevlerden birini gerçekleştirir - bir enerji depolama cihazı, evrensel bir biyolojik enerji akümülatörüdür.

Gezegendeki tüm yaşam, çekirdekte bulunan genetik bilgi nedeniyle organizasyonlarının düzenini koruyan birçok hücreden oluşur. Karmaşık yüksek moleküler bileşikler - monomer birimlerinden oluşan nükleik asitler - nükleotidler tarafından depolanır, uygulanır ve iletilir. Nükleik asitlerin rolü fazla tahmin edilemez. Yapılarının kararlılığı, organizmanın normal hayati aktivitesini belirler ve yapıdaki herhangi bir sapma, kaçınılmaz olarak hücresel organizasyonda, fizyolojik süreçlerin aktivitesinde ve bir bütün olarak hücrelerin canlılığında bir değişikliğe yol açar.

Bir nükleotid kavramı ve özellikleri

Her veya RNA, daha küçük monomerik bileşiklerden - nükleotitlerden birleştirilir. Başka bir deyişle, bir nükleotid, bir hücrenin yaşamı boyunca gerekli olan nükleik asitler, koenzimler ve diğer birçok biyolojik bileşik için bir yapı malzemesidir.

Bunların ana özelliklerine temel maddeler atfedilebilir:

Kalıtsal özellikler hakkında bilgi depolama;
. büyüme ve üreme üzerinde kontrol uygulamak;
. metabolizmaya ve hücrede meydana gelen diğer birçok fizyolojik sürece katılım.

Nükleotitler demişken üzerinde durmamak elde değil. önemli konu yapıları ve bileşimleri gibi.

Her nükleotit şunlardan oluşur:

şeker kalıntısı;
. azotlu baz;
. bir fosfat grubu veya bir fosforik asit kalıntısı.

Bir nükleotidin bir kompleks olduğunu söyleyebiliriz. organik bileşik. Azotlu bazların tür kompozisyonuna ve nükleotid yapısındaki pentoz tipine bağlı olarak, nükleik asitler aşağıdakilere ayrılır:

Deoksiribonükleik asit veya DNA;
. ribonükleik asit veya RNA.

Nükleik asitlerin bileşimi

Nükleik asitlerde şeker pentoz ile temsil edilir. Bu beş karbonlu bir şekerdir, DNA'da buna deoksiriboz, RNA'da riboz denir. Her pentoz molekülü, dördü bir oksijen atomu ile birlikte beş üyeli bir halka oluşturan ve beşincisi HO-CH2 grubuna dahil olan beş karbon atomuna sahiptir.

Bir pentoz molekülündeki her bir karbon atomunun konumu, Arap rakamı astarlanmış (1C´, 2C´, 3C´, 4C´, 5C´). Bir nükleik asit molekülünden yapılan tüm okuma işlemlerinin kesin bir yönü olduğundan, karbon atomlarının numaralandırılması ve halkadaki dizilişleri bir tür doğru yönün göstergesi görevi görür.

Hidroksil grubunda, üçüncü ve beşinci karbon atomlarına (3С´ ve 5С´) bir fosforik asit kalıntısı bağlanır. DNA ve RNA'nın bir asit grubuna kimyasal bağlantısını belirler.

Şeker molekülündeki ilk karbon atomuna (1C') bir azotlu baz bağlıdır.

Azotlu bazların tür bileşimi

Azotlu baza göre DNA nükleotitleri dört tiple temsil edilir:

Adenin (A);
. guanin (G);
. sitozin (C);
. timin (T).

İlk ikisi pürin sınıfına aittir, son ikisi pirimidinlerdir. Moleküler ağırlık açısından, pürinler her zaman pirimidinlerden daha ağırdır.

Azotlu baz ile RNA nükleotitleri şu şekilde temsil edilir:

Adenin (A);
. guanin (G);
. sitozin (C);
. urasil (U).

Urasil, timin gibi, bir pirimidin bazıdır.

Bilimsel literatürde, genellikle nitrojen bazların başka bir tanımı bulunabilir - Latin harfleriyle (A, T, C, G, U).

Pürinlerin ve pirimidinlerin kimyasal yapısı üzerinde daha ayrıntılı olarak duralım.

Pirimidinler, yani sitozin, timin ve urasil, bileşimlerinde altı üyeli bir halka oluşturan iki nitrojen atomu ve dört karbon atomu ile temsil edilir. Her atomun 1'den 6'ya kadar kendi numarası vardır.

Pürinler (adenin ve guanin), pirimidin ve imidazol veya iki heterosiklden oluşur. Pürin baz molekülü, dört nitrojen atomu ve beş karbon atomu ile temsil edilir. Her atom 1'den 9'a kadar numaralandırılmıştır.

Azotlu bir baz ile bir pentoz kalıntısının birleşimi sonucunda bir nükleosid oluşur. Bir nükleotit, bir nükleosit ve bir fosfat grubunun bir bileşiğidir.

fosfodiester bağlarının oluşumu

Nükleotitlerin bir polipeptit zincirine nasıl bağlandığı ve bir nükleik asit molekülü oluşturduğu sorusunu anlamak önemlidir. Bu sözde fosfodiester bağları nedeniyle olur.

İki nükleotidin etkileşimi bir dinükleotid verir. Yeni bir bileşik oluşumu, bir monomerin fosfat kalıntısı ile diğerinin pentozunun hidroksi grubu arasında bir fosfodiester bağı oluştuğunda, yoğunlaşma ile gerçekleşir.

Bir polinükleotidin sentezi, bu reaksiyonun (birkaç milyon kez) tekrarlanmasıdır. Polinükleotit zinciri, şekerlerin üçüncü ve beşinci karbonları (3C' ve 5C') arasında fosfodiester bağlarının oluşumu yoluyla oluşturulur.

Polinükleotid montajı, zincirin sadece bir uçtan (3') serbest bir hidroksil grubu ile büyümesini sağlayan DNA polimeraz enziminin katılımıyla meydana gelen karmaşık bir süreçtir.

DNA molekül yapısı

Bir DNA molekülü, tıpkı bir protein gibi, birincil, ikincil veya üçüncül bir yapıya sahip olabilir.

DNA zincirindeki nükleotit dizisi, tamamlayıcılık ilkesine dayanan hidrojen bağları nedeniyle birincil oluşumunu belirler. Başka bir deyişle, bir çiftin sentezi sırasında belirli bir model işler: bir zincirin adenin diğerinin timine, guanin sitozine karşılık gelir ve bunun tersi de geçerlidir. Adenin ve timin veya guanin ve sitozin çiftleri, ilk durumda iki ve son durumda üç hidrojen bağı nedeniyle oluşur. Nükleotitlerin böyle bir bağlantısı, zincirler arasında güçlü bir bağ ve aralarında eşit bir mesafe sağlar.

Bir DNA sarmalının nükleotid dizisini, tamamlayıcılık veya ekleme ilkesiyle bilerek, ikincisini tamamlayabilirsiniz.

DNA'nın üçüncül yapısı, molekülünü daha kompakt hale getiren ve küçük bir hücre hacmine sığabilen karmaşık üç boyutlu bağlar tarafından oluşturulur. Yani örneğin E. coli DNA'sının uzunluğu 1 mm'den fazla iken hücrenin uzunluğu 5 mikrondan azdır.

DNA'daki nükleotidlerin sayısı, yani kantitatif oranları, Chergaff kuralına uyar (pürin bazlarının sayısı her zaman pirimidin bazlarının sayısına eşittir). Nükleotitler arasındaki mesafe, moleküler ağırlıkları gibi 0,34 nm'ye eşit sabit bir değerdir.

RNA molekülünün yapısı

RNA, pentoz (bu durumda riboz) ve fosfat kalıntısı arasında oluşan tek bir polinükleotit zinciri ile temsil edilir. Uzunluk olarak DNA'dan çok daha kısadır. Nükleotiddeki azotlu bazların tür bileşiminde de farklılıklar vardır. RNA'da timin pirimidin bazı yerine urasil kullanılır. Vücutta gerçekleştirilen işlevlere bağlı olarak, RNA üç tip olabilir.

Ribozomal (rRNA) - genellikle 3000 ila 5000 nükleotit içerir. İhyaç olduğu gibi yapısal bileşen ribozomun aktif merkezinin oluşumunda yer alır, bunlardan birinin yeri kritik süreçler hücrede - protein biyosentezi.
. Taşıma (tRNA) - ortalama 75 - 95 nükleotidden oluşur, istenen amino asidin ribozomdaki polipeptit sentez bölgesine transferini gerçekleştirir. Her bir tRNA türü (en az 40) kendi benzersiz monomer veya nükleotit dizisine sahiptir.
. Bilgi (mRNA) - nükleotit bileşimi çok çeşitlidir. Genetik bilgiyi DNA'dan ribozomlara aktarır, bir protein molekülünün sentezi için bir matris görevi görür.

Nükleotitlerin vücuttaki rolü

Hücredeki nükleotidler bir dizi önemli işlevi yerine getirir:

Nükleik asitler (pürin ve pirimidin serisinin nükleotitleri) için yapısal bloklar olarak kullanılırlar;
. hücrede birçok metabolik sürece katılmak;
. hücrelerdeki ana enerji kaynağı olan ATP'nin bir parçasıdır;
. hücrelerde indirgeyici eşdeğerlerin (NAD+, NADP+, FAD, FMN) taşıyıcıları olarak işlev görür;
. biyo düzenleyicilerin işlevini yerine getirmek;
. hücre dışı düzenli sentezin (örneğin, cAMP veya cGMP) ikinci habercileri olarak kabul edilebilir.

Bir nükleotit, daha fazlasını oluşturan monomerik bir birimdir. karmaşık bağlantılar- genetik bilginin aktarımının, depolanmasının ve çoğaltılmasının imkansız olduğu nükleik asitler. Serbest nükleotitler, hücrelerin ve bir bütün olarak vücudun normal işleyişini destekleyen sinyal ve enerji süreçlerinde yer alan ana bileşenlerdir.