نوکلئوتید در تعریف زیست شناسی چیست؟ بیوشیمی ساختاری (E. A. Bessolitsyna). ترکیب اسید نوکلئیک

نوکلئوتیدها نوکلئوتیدها

فسفات های نوکلئوزیدی، استرهای فسفر نوکلئوزیدها. شامل یک پایه نیتروژنی (معمولا یک پورین یا پیریمیدین)، ریبوز کربوهیدرات (ریبونوکلئوتید) یا دئوکسی ریبوز (دئوکسی ریبونوکلئوتید) و یک یا چند مورد است. باقی مانده های فسفر به ترکیبات دو باقیمانده N می گویند. دی نوکلئوتیدها، از چندین - الیگونوکلئوتیدها، از بسیاری - پلی نوکلئوتیدها. N. بخشی از اسیدهای نوکلئیک (پلی نوکلئوتیدها)، مهم ترین کوآنزیم ها (NAD، NADP، FAD، CoA) و سایر ترکیبات فعال بیولوژیکی هستند. N. آزاد به شکل نوکلئوزیدهای تک، دی و تری فسفات به این معنی است که آنها در سلول های زنده موجود هستند. نوکلئوزید تری فسفات ها - N.، حاوی 3 باقیمانده فسفر، ترکیبات غنی از انرژی (ماکرو ارژیک)، منابع و حامل مواد شیمیایی هستند. انرژی پیوند فسفات نقش ویژه ای توسط ATP ایفا می شود - یک ذخیره کننده انرژی جهانی که تجزیه را فراهم می کند. فرآیندهای حیاتی انرژی بالا پیوندهای فسفات نوکلئوزیدی تری فسفات ها در سنتز پلی ساکاریدها (اوریدین تری فسفات، ATP)، پروتئین ها (GTP، ATP)، لیپیدها (سیتیدین تری فسفات، ATP) استفاده می شود. نوکلئوزید تری فسفات ها نیز بسترهایی برای سنتز اسیدهای نوکلئیک هستند. اوریدین دی فسفات در متابولیسم کربوهیدرات ها به عنوان حامل باقی مانده های مونوساکارید، سیتیدین دی فسفات (حامل باقی مانده های کولین و اتانول آمین) - در متابولیسم لیپید نقش دارد. نوکلئوتیدهای حلقوی نقش تنظیمی مهمی در بدن دارند. مونوفسفات های نوکلئوزیدی آزاد از طریق سنتز (به پایگاه های پورین، پایه های پیریمیدین مراجعه کنید) یا با هیدرولیز اسیدهای نوکلئیک تحت تأثیر نوکلئازها تشکیل می شوند. فسفوریلاسیون متوالی مونوفسفات های نوکلئوزیدی منجر به تشکیل نوکلئوزید دی و نوکلئوزید تری فسفات مربوطه می شود. تجزیه N. تحت اثر نوکلئوتیدازها (این باعث تولید نوکلئوزیدها می شود) و همچنین نوکلئوتید پیروفسفوریلازها، که واکنش برگشت پذیر برش N. را به بازهای آزاد و فسفریبوزیل پیروفسفات کاتالیز می کنند، رخ می دهد.

.(منبع: بیولوژیک فرهنگ لغت دایره المعارفی" چ. ویرایش M. S. Gilyarov; تیم تحریریه: A. A. Babaev، G. G. Vinberg، G. A. Zavarzin و دیگران - ویرایش دوم، تصحیح شد. - M.: Sov. دایره المعارف، 1986.)

ترکیبات طبیعی که مانند حلقه‌ها، زنجیره‌ها از آنها ساخته می‌شود اسیدهای نوکلئیک; همچنین بخشی از مهم ترین کوآنزیم ها هستند ( ترکیبات آلیطبیعت غیر پروتئینی - جزء برخی از آنزیم ها) و سایر مواد فعال بیولوژیکی، به عنوان حامل انرژی در سلول ها عمل می کنند.
مولکول هر نوکلئوتید (مونونوکلئوتید) از سه ماده شیمیایی تشکیل شده است بخش های مختلف. اولاً، این یک قند پنج کربنه (پنتوز) - ریبوز است (در این مورد، نوکلئوتیدها ریبونوکلئوتید نامیده می شوند و بخشی از اسیدهای ریبونوکلئیکیا RNA) یا دئوکسی ریبوز (نوکلئوتیدها دئوکسی ریبونوکلئوتید نامیده می شوند و بخشی از اسیدهای دئوکسی ریبونوکلئیکیا DNA). ثانیاً، این یک پایه نیتروژنی پورین یا پیریمیدین است. هنگامی که به اتم کربن قند متصل می شود، ترکیبی به نام نوکلئوزید را تشکیل می دهد. در نهایت، یک، دو یا سه باقی مانده اسید فسفریک که توسط پیوندهای استری به کربن قند متصل شده اند، یک مولکول نوکلئوتیدی را تشکیل می دهند. بازهای نیتروژنی نوکلئوتیدهای DNA عبارتند از پورین های آدنین و گوانین و پیریمیدین ها سیتوزین و تیمین. نوکلئوتیدهای RNA دارای بازهای مشابه DNA هستند، اما تیمین با اوراسیل جایگزین می شود که از نظر ساختار شیمیایی مشابه است.
بازهای نیتروژنی و بر این اساس، نوکلئوتیدهایی که آنها را در ادبیات بیولوژیکی شامل می شود معمولاً با حروف اولیه (لاتین یا روسی) نام آنها مشخص می شود: آدنین - A (A)، گوانین - G (G)، سیتوزین - C (C) )، تیمین - T (T )، اوراسیل - U(U). ترکیبی از دو نوکلئوتید را دی نوکلئوتید، چند نوکلئوتید را اولینوکلئوتید و ترکیبی از بسیاری را پلی نوکلئوتید یا اسید نوکلئیک می نامند.
علاوه بر تشکیل زنجیره های DNA و RNA، نوکلئوتیدها کوآنزیم هستند و نوکلئوتیدهای حامل سه باقیمانده اسید فسفریک (نوکلئوزید تری فسفات) منابع انرژی شیمیایی موجود در پیوندهای فسفات هستند. نقش چنین حامل انرژی جهانی مانند آدنوزین تری فسفات(ATP).
یک گروه خاص از نوکلئوتیدهای حلقوی تشکیل شده است که واسطه عمل هورمون ها در تنظیم متابولیسم در سلول ها هستند.

.(منبع: "زیست شناسی. دایره المعارف مصور مدرن." سردبیر ارشد A. P. Gorkin؛ M.: Rosman، 2006.)

ببینید «نوکلئوتیدها» در فرهنگ‌های دیگر چیست:

- (فسفات نوکلئوزیدی) استرهای فسفر نوکلئوزیدها. شامل یک پایه نیتروژن دار (پورین یا پیریمیدین)، یک کربوهیدرات (ریبوز یا دئوکسی ریبوز) و یک یا چند باقیمانده اسید فسفریک است. اتصالات یک، دو، سه، چند... ... فرهنگ لغت دایره المعارفی بزرگ

نوکلئوتیدها- ov، جمع هسته نوکلئوتیدها زیستی مواد آلی جزءاسیدهای نوکلئیک و کوآنزیم های بسیاری از آنزیم ها. N. نقش مهمی در متابولیسم در حیوانات دارند و فلور. Krysin 1998. Lex. SIS 1964: نوکلئوتیدها... فرهنگ لغت تاریخی گالیسم های زبان روسی

نوکلئوتیدها- - استرهای نوکلئوزیدها با اسید فسفریک ... فرهنگ لغت مختصراصطلاحات بیوشیمیایی

نوکلئوتیدها استرهای فسفر نوکلئوزیدها، فسفات های نوکلئوزیدی. نوکلئوتیدهای آزاد به ویژه ATP، cAMP، ADP نقش مهمی در فرآیندهای انرژی و اطلاعات درون سلولی دارند و همچنین اجزای تشکیل دهنده اسیدهای نوکلئیک هستند... ویکی پدیا

فسفات های نوکلئوزیدی، ترکیباتی که اسیدهای نوکلئیک را می سازند، بسیاری از کوآنزیم ها و سایر ترکیبات فعال بیولوژیکی. هر N. از یک پایه نیتروژنی (معمولاً پورین یا پیریمیدین)، یک کربوهیدرات (ریبوز یا ...) ساخته شده است. بزرگ دایره المعارف شوروی

- (فسفات های نوکلئوزیدی)، استرهای فسفر نوکلئوزیدها؛ شامل یک پایه نیتروژن دار (پورین یا پیریمیدین)، یک کربوهیدرات (ریبوز یا دئوکسی ریبوز) و یک یا چند باقیمانده اسید فسفریک است. اتصالات یک، دو، سه، چند... فرهنگ لغت دایره المعارفی

نوکلئوتیدها- مدل مولکول آدنین. نوکلئوتیدها، ترکیبات آلی متشکل از یک باز نیتروژن دار (آدنین، گوانین، سیتوزین، تیمین، اوراسیل)، یک کربوهیدرات (ریبوز یا دئوکسی ریبوز) و یک یا چند باقیمانده اسید فسفریک. نوکلئوتیدها -... ... فرهنگ لغت دایره المعارف مصور

- (lat. nucleus core) مواد آلی متشکل از یک پایه پورین یا پیریمیدین، کربوهیدرات و اسید فسفریک. جزء اسیدهای نوکلئیک و کوآنزیم های بسیاری از آنزیم ها. تعدادی نوکلئوتید (آدنیلیک اسید، آدنوزین و... ... فرهنگ لغت کلمات خارجیزبان روسی

نوکلئوتیدها- مولکول های متشکل از پنج باز نیتروژن (سیتوزین، اوراسیل، تیمین، آدنین و گوانین)، ریبوز (یا دئوکسی ریبوز) و یک باقیمانده اسید فسفریک. نوکلئوتیدها می توانند با یکدیگر ترکیب شوند و پلی نوکلئوتیدها (اسیدهای نوکلئیک) را تشکیل دهند... مفاهیم علوم طبیعی مدرن واژه نامه اصطلاحات اساسی

- (فسفات های نوکلئوزیدی)، استرهای فسفر و نوکلئوزیدها، یک یا چند. هیدروکسیل یک باقیمانده مونوساکارید؛ در یک مفهوم گسترده تر، ترکیباتی که در آنها باقیمانده مونوساکارید یک نوکلئوزید یا آنالوگ غیرطبیعی آن توسط یک یا چند استری شده است. مونونوکلئوز... ... دایره المعارف شیمی

کتاب ها

• مواد فعال بیولوژیکی در فرآیندهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی در بدن حیوان، M. I. Klopov، V. I. Maksimov. این کتابچه راهنمای ایده های مدرن در مورد ساختار، مکانیسم عمل، نقش در فرآیندهای حیاتی و عملکردهای بدن مواد فعال بیولوژیکی (ویتامین ها، آنزیم ها،...

در کنار اسیدهای آمینه، مهم ترین گروه از مواد نیتروژن دار نوکلئوتیدها هستند. اهمیت بیولوژیکی آنها برای زندگی ارگانیسم ها با این واقعیت تعیین می شود که آنها برای ساخت مولکول های اسید نوکلئیک - اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) و اسید ریبونوکلئیک (RNA)، بخشی از مراکز کاتالیزوری آنزیم ها هستند، در فرآیندهای انرژی زیستی شرکت می کنند. سنتز کربوهیدرات ها، لیپیدها، پروتئین ها، آلکالوئیدها و سایر مواد. برخی از نوکلئوتیدها قادر به انجام عملکردهای تنظیمی هستند.

اجزای ساختاری اصلی نوکلئوتیدها بازهای نیتروژنی، پنتوزها (ریبوز یا دئوکسی ریبوز) و بقیه هستند. اسید فسفریک. بسته به جزء کربوهیدراتی، دو گروه از نوکلئوتیدها متمایز می شوند: ریبونوکلئوتیدهای حاوی باقیمانده ریبوز و دئوکسی ریبونوکلئوتیدهای حاوی باقی مانده دئوکسی ریبوز. دئوکسی ریبونوکلئوتیدها توسط ارگانیسم ها برای سنتز DNA استفاده می شوند و ریبونوکلئوتیدها بخشی از RNA، آنزیم ها و پلی فسفات های نوکلئوزیدی پر انرژی هستند.

ریبوز و دئوکسی ریبوز در ترکیب نوکلئوتیدها به شکل b-D-furanose هستند:

نوکلئوتیدها از دو نوع باز نیتروژن - مشتقات پیریمیدین و پورین تشکیل می شوند. آنها خواص پایه ها را نشان می دهند محلول آبیهنگام تعامل با مولکول های آب از میان بازهای پیریمیدین، مهمترین آنها اوراسیل، تیمین و سیتوزین به عنوان واحدهای ساختاری اصلی نوکلئوتیدها هستند که اسیدهای نوکلئیک را تشکیل می دهند. علاوه بر آنها، بازهای دیگری نیز شناخته شده است - 5-متیل سیتوزین، سودوراسیل، 5-هیدروکسی متیل سیتوزین و غیره. 5-متیل سیتوزین و 5-هیدروکسی متیل سیتوزین در مقدار کممی تواند

از پایه های پورین بالاترین ارزشآدنین و گوانین دارند، زیرا برای سنتز اسیدهای نوکلئیک استفاده می شوند. در ترکیب اسیدهای نوکلئیک، بازهای دیگری نیز به مقدار کم یافت شد که در نتیجه اصلاح شیمیایی آدنین و گوانین تشکیل می شوند: 7- متیل گوانین، 2- متیل آدنین، N- دی متیل گوانین و غیره. متابولیت های واسطه مهم هیپوگزانتین هستند. گزانتین، آلانتوئین. در برخی از گیاهان می توانند در حالت آزاد جمع شوند.

تمام پایه های نیتروژنی به شدت نور ماوراء بنفش را در طول موج های 200-280 نانومتر جذب می کنند.

هنگامی که بازهای نیتروژنی با یک مولکول ریبوز یا دئوکسی ریبوز ترکیب می شوند، ترکیباتی نامیده می شوند نوکلئوزیدها، از آنجایی که یک پیوند گلیکوزیدی بین پنتوز و پایه ایجاد می شود. زمین در در این موردرا می توان به عنوان آگلیکون نسبت به پنتوز در نظر گرفت.

در نوکلئوزیدها، پیوند گلیکوزیدی بین اولین اتم کربن پنتوز به شکل b-furanose و نیتروژن پایه پورین (موقعیت نهم) یا پیریمیدین (موقعیت اول) ایجاد می شود. بازهای نیتروژنی آدنین، گوانین، سیتوزین و اوراسیل تشکیل می شوند که با ریبوز، نوکلئوزیدها - آدنوزین، گوانوزین، سیتیدین و یوریدین ترکیب شوند.

و با دئوکسی ریبوز - دئوکسی آدنوزین، دئوکسی گوانوزین، دئوکسی سیتیدین، دئوکسیوریدین. تیمین با دئوکسی ریبوز ترکیب می شود و دی اکسی تیمیدین می دهد.

بازهای نیتروژن و نوکلئوزیدها می توانند به دلیل تجزیه شدید اسیدهای نوکلئیک در گیاهان به مقدار قابل توجهی تجمع کنند.

استرهای اسید فسفریک نوکلئوزیدها نامیده می شوند نوکلئوتیدها. در نوکلئوتیدها، بقایای اسید ارتوفسفریک را می توان به پنجمین یا سومین اتم کربن ریبوز یا دئوکسی ریبوز و در برخی ریبونوکلئوتیدها نیز به اتم کربن دوم ریبوز متصل کرد. در نوکلئوتیدهای آزاد، گروه فسفات معمولاً در پنجمین اتم کربن ریبوز یا دئوکسی ریبوز قرار دارد. در یک محیط خنثی، بقایای اسید اورتوفسفریک در مولکول های نوکلئوتیدی به شدت جدا می شوند، در نتیجه کاتیون ها می توانند به هم متصل شوند، بنابراین، در طول جداسازی شیمیایی، نوکلئوتیدها به شکل نمک متبلور می شوند.

مطالعه ساختار فضایی پایه‌های نیتروژنی با استفاده از تجزیه و تحلیل پراش اشعه ایکس نشان می‌دهد که همگی یک ترکیب تقریباً مسطح دارند. بازآرایی پیوندهای دوگانه به راحتی در آنها اتفاق می افتد که با تبدیلات تومتری همراه است. به عنوان مثال، گوانین می تواند به دو شکل توتومر وجود داشته باشد:

صفحه هسته هتروسیکلیک پایه در ساختار نوکلئوزیدها و نوکلئوتیدها می تواند دو موقعیت در فضا نسبت به پنتوز اشغال کند و دو ترکیب متضاد را تشکیل دهد - syn-تشکیل و ضد-سازگاری در ضدترکیب، ساختار پایه نیتروژنی از پنتوز دور شده و در syn- ترکیب در بالای صفحه خود جهت گیری می کند. در حالت آزاد، نوکلئوتیدهای پیریمیدین عمدتاً در آن یافت می شوند ضد- ترکیبات و پورین ها به راحتی از یک شکل به شکل دیگر تغییر می کنند.

با توجه به اینکه نوکلئوتیدها خاصیت اسیدی قوی دارند، با در نظر گرفتن نام بازهای نیتروژنی و جزء کربوهیدراتی، به آنها اسید می گویند. به عنوان مثال، یک ریبونوکلئوتید حاوی باقیمانده آدنین، آدنیلیک اسید یا آدنوزین مونوفسفات (AMP) نامیده می شود. دئوکسی ریبونوکلئوتید تشکیل شده از تیمین اسید دئوکسی تیمیدیلیک یا دئوکسی تیمیدین مونوفسفات (dTMP) نامیده می شود. نام سایر نوکلئوتیدها در جدول 2 ارائه شده است.

اشکال حلقوی نوکلئوتیدها، آدنوزین مونوفسفات و گوانوزین مونوفسفات، در گیاهان یافت شده است که ظاهراً عملکردهای تنظیمی را انجام می دهند. ساختار AMP حلقوی را می توان با فرمول زیر نشان داد:

2 . اسامی مهمترین نوکلئوتیدها

- اینها مونومرهای پیچیده ای هستند که مولکول های هتروپلیمر از آنها جمع می شوند. DNA و RNA. نوکلئوتیدهای آزاد در فرآیندهای سیگنال دهی و انرژی حیات نقش دارند. نوکلئوتیدهای DNA و نوکلئوتیدهای RNA دارای یک طرح ساختاری مشترک هستند، اما در ساختار قند پنتوز متفاوت هستند. نوکلئوتیدهای DNA از قند دئوکسی ریبوز استفاده می کنند، در حالی که نوکلئوتیدهای RNA از ریبوز استفاده می کنند.

ساختار نوکلئوتیدی

هر نوکلئوتید را می توان به 3 قسمت تقسیم کرد:

1. کربوهیدرات یک قند پنتوز پنج عضوی (ریبوز یا دئوکسی ریبوز) است.

2. باقیمانده فسفر (فسفات) باقیمانده اسید فسفریک است.

3. پایه نیتروژن دار ترکیبی است که حاوی اتم های نیتروژن زیادی است. اسیدهای نوکلئیک تنها از 5 نوع باز نیتروژنی استفاده می کنند: آدنین، تیمین، گوانین، سیتوزین، اوراسیل. 4 نوع در DNA وجود دارد: آدنین، تیمین، گوانین، سیتوزین. همچنین 4 نوع در RNA وجود دارد: آدنین، اوراسیل، گوانین، سیتوزین به راحتی می توان متوجه شد که در RNA تیمین با اوراسیل در مقایسه با DNA جایگزین شده است.

ژنرال فرمول ساختاریپنتوز (ریبوز یا دئوکسی ریبوز)، که مولکول های آن "اسکلت" اسیدهای نوکلئیک را تشکیل می دهند:

اگر X با H (X = H) جایگزین شود، دئوکسی ریبونوکلئوزیدها به دست می آیند. اگر X با OH (X = OH) جایگزین شود، ریبونوکلئوزیدها به دست می آیند. اگر یک پایه نیتروژن دار (پورین یا پیریمیدین) را به جای R جایگزین کنید، یک نوکلئوتید خاص دریافت می کنید.

توجه به موقعیت های اتم های کربن در پنتوز که به صورت 3 اینچ و 5 اینچ مشخص شده اند مهم است. شماره گذاری اتم های کربن از اتم اکسیژن در بالا شروع می شود و در جهت عقربه های ساعت می رود. آخرین اتم کربن (5 اینچ) است که در خارج از حلقه پنتوز قرار دارد و ممکن است بگوییم "دم" پنتوز را تشکیل می دهد. بنابراین، هنگام رشد زنجیره ای از نوکلئوتیدها، آنزیم فقط می تواند یک نوکلئوتید جدید را متصل کند. به کربن 3" و نه به دیگری. بنابراین، انتهای 5 اینچی زنجیره نوکلئوتیدی هرگز نمی تواند ادامه یابد، تنها انتهای 3 اینچی می تواند گسترش یابد.

نوکلئوتید RNA را با نوکلئوتید DNA مقایسه کنید.

سعی کنید در این نمایش دریابید که چه نوکلئوتیدی است:

ATP - نوکلئوتید آزاد

cAMP یک مولکول ATP "حلقه ای" است

نمودار ساختار نوکلئوتیدی

لطفاً توجه داشته باشید که نوکلئوتید فعال شده، که قادر به گسترش زنجیره DNA یا RNA است، دارای "دم تری فسفات" است. با این دم "اشباع از انرژی" است که می تواند به زنجیره موجود اسید نوکلئیک در حال رشد بپیوندد. دم فسفات روی کربن پنجم قرار دارد، بنابراین این موقعیت کربن از قبل توسط فسفات ها اشغال شده است و برای اتصال وجود دارد. به چی ضمیمه کنم؟ فقط به کربن در موقعیت 3". پس از اتصال، یک نوکلئوتید معین خود به هدفی برای اتصال نوکلئوتید بعدی تبدیل می شود. "سمت گیرنده" کربن را در موقعیت 3 فراهم می کند و "سمت ورودی" به آن می چسبد. با دم فسفات واقع در موقعیت 5. به طور کلی زنجیره از سمت 3 اینچ رشد می کند.

گسترش زنجیره نوکلئوتیدی DNA

گسترش زنجیره به دلیل پیوندهای "طولی" بین نوکلئوتیدها فقط می تواند در یک جهت باشد: از 5 "⇒ تا 3"، زیرا یک نوکلئوتید جدید را فقط می توان به انتهای 3 اینچی زنجیره اضافه کرد، اما نه به انتهای 5 اینچی.

جفت نوکلئوتیدها با پیوندهای متقاطع مکمل بازهای نیتروژنی آنها به هم متصل شده اند

ناحیه مارپیچ دوگانه DNA

نشانه هایی را پیدا کنید که دو رشته DNA ضد موازی هستند.

جفت های نوکلئوتیدی را با پیوندهای مکمل دوگانه و سه گانه پیدا کنید.

نوکلئوتید- نوکلئوزید + یک یا چند باقیمانده اسید فسفریک. نوکلئوزید- پایه نیتروژنی و مولکول پنتوز. نوکلئوتیدها حاوی دو باز پورین (آدنین و گوانین) و 3 باز پیریمیدین (تامین، اوراسیل، سیتوزین) هستند. گاهی اوقات بازهای نیتروژنی جزئی یافت می شود: سودوراسیل، متیلوریدین، متیل سیتوزین، متیل آدنین.

نامگذاری:

ساختار اولیه NK- یک زنجیره پلی نوکلئوتیدی با یک توالی کاملاً مشخص از نوکلئوتیدها که توسط یک پیوند فسفودی استری 3'-5' به یکدیگر متصل شده اند.

خواص نوکلئوتیدها: 1) به دست آوردن بار منفی 2) روشن است

خواص اسیدی بارز

ویژگی های ساختار، عملکرد و توزیع DNA و RNA در سلول:

روش تجزیه و تحلیل ساختار اولیه DNA (سنگر):

بر اساس واکنش DNA پلیمراز: جداسازی DNA ® برش آن با آنزیم های محدود کننده ® دناتوره شدن قطعات DNA و تولید مولکول های تک رشته ای که به عنوان الگو استفاده می شود ® با افزودن پرایمر و بسترهای سنتز DNA ® مخلوط به چهار لوله آزمایش تقسیم می شود. یکی از نوکلئوتیدهای توقف به هر یک اضافه می‌شود (دیداکسی نوکلئوتید) و وقتی DNA پلیمراز با یک نوکلئوتید توقف مواجه می‌شود، سنتز DNA پلیمراز متوقف می‌شود، پس از اینکه هر لوله حاوی قطعاتی است که به یک نوکلئوتید خاص ختم می‌شوند، قطعات با الکتروفورز در ژل آگارز جدا شده و مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرند.

مولکول نوکلئوتید حاوی قند، فسفات و یک پایه نیتروژنی است. چگونه این اجزای ساده به نوکلئوتیدها اجازه می دهند تا به یکدیگر بپیوندند و پلیمرهایی مانند DNA و RNA و همچنین مولکول های حامل انرژی مانند ATP را ایجاد کنند؟

نوکلئوتیدها: بخشی از ساختار DNA

نوکلئوتید چیست؟ برای درک این موضوع، باید DNA را تصور کنید. هنگامی که در هسته سلول قرار می گیرد و کروموزوم ها را باز می کند، یک رشته دوتایی نازک دیده می شود. وقتی بزرگنمایی می کنید، می بینید که هر یک از این رشته ها از بلوک های ساختمانی کوچکی به نام نوکلئوتید تشکیل شده است.

اگر DNA شبیه یک نردبان پیچ خورده باشد، هر بلوک ساختمانی یا نوکلئوتید شامل نیم پله و کمی از بخش عمودی نردبان است. نیمه دیگر مرحله متعلق به رشته DNA مجاور است. نوکلئوتیدها همچنین می توانند به تنهایی وجود داشته باشند یا جزئی از مولکول های مهم دیگر به جز DNA باشند. به عنوان مثال، حامل انرژی ATP شکلی از نوکلئوتید است.

اجزای یک نوکلئوتید

نوکلئوتید حاوی اجزایی مانند پایه نیتروژن دار، قند و یک یا چند فسفات است. شایان ذکر است که هر یک از آنها را با جزئیات بیشتری در نظر بگیرید:

• پایه نیتروژنی این می تواند آدنین، تیمین، سیتوزین، گوانین، اوراسیل باشد. هر کدام اسید نیستند. نوکلئوتیدها می توانند با یکدیگر جفت شوند: سیتوزین همیشه با گوانین جفت می شود و آدنین با تیمین در DNA یا اوراسیل در RNA جفت می شود.
• جزء اصلی بعدی یک نوکلئوتید قند است. انواع مختلفی از شکر وجود دارد، اما دو مورد در اینجا مهم است: ریبوز قندی است که در RNA خواهید دید. نسخه ای از ریبوز وجود دارد که فاقد اتم اکسیژن است و می توان آن را دئوکسی ریبوز قند نامید. این نوعی قند در نوکلئوتیدهای DNA است. به یاد داشته باشید که DNA اسید دئوکسی ریبونوکلئیک است.
• آخرین قطعه نوکلئوتیدی اصلی فسفات است. فسفات یک اتم فسفر است که به چهار اتم اکسیژن پیوند دارد. پیوند بین فسفات ها انرژی بسیار بالایی دارد و به عنوان نوعی ذخیره انرژی عمل می کند. هنگامی که یک اتصال قطع می شود، انرژی حاصل می تواند برای انجام کار استفاده شود.

انواع نوکلئوتیدها

هنگامی که نوکلئوتیدها پلیمریزه می شوند یا به یکدیگر می پیوندند، یک اسید نوکلئیک مانند DNA یا RNA را تشکیل می دهند. هر فسفات نوکلئوتیدی با قند دیگری ترکیب می شود و یک ستون فقرات قند فسفات با پایه های نیتروژنی تشکیل می دهد. نوکلئوزید بخشی از یک نوکلئوتید است که فقط از یک قند و یک پایه تشکیل شده است. بنابراین، می توانیم در مورد یک نوکلئوتید به عنوان یک نوکلئوزید و فسفات صحبت کنیم:

• نوکلئوزید مونوفسفات نوکلئوتیدی است که حاوی یک فسفات است.
• نوکلئوزید دی فسفات یک نوکلئوتید است که حاوی دو فسفات است.
• نوکلئوزید تری فسفات یک نوکلئوتید است که حاوی سه فسفات است. نوکلئوتیدها واحدهای سازنده DNA و RNA هستند.

انواع مختلف نوکلئوتیدها چیست، ساختار آنها چیست و تغییر یک نوکلئوتید چگونه می تواند بر بقای یک موجود زنده تأثیر بگذارد؟

نوکلئوتید در زیست شناسی ... (تعریف)

DNA انسان از نوکلئوتیدها تشکیل شده است که اساساً یک بعد زیر واحد DNA هستند که به صورت جفتی مرتب شده اند. حدود 3 میلیارد از این جفت ها وجود دارد که به آنها جفت پایه نیز می گویند. چگونه می توان نوکلئوتید را تعریف کرد؟ هر اسپرم و هر تخمک حاوی تقریباً شش میلیارد نوکلئوتید منفرد در هسته خود است که در مولکول های DNA فشرده سازماندهی شده اند. این امر نگهداری و جابجایی آنها را آسان تر می کند.

بنابراین نوکلئوتیدها چیست؟ آنها به عنوان یک زبان خاص عمل می کنند که برای نوشتن دستور العمل استفاده می شود مواد شیمیاییایجاد شده توسط بدن شما، به ویژه پروتئین ها. بیشتر بخش‌های نوکلئوتیدها DNA ناخواسته نامیده می‌شوند زیرا برای هیچ چیزی کد نمی‌کنند. با این حال، نسبت کمی وجود دارد که دارد حیاتیبرای بقای شما و شما را همان چیزی که هستید می سازد. این 2 درصد کد نوکلئوتیدی برای هر پروتئینی است که بدن شما می سازد و روی بخش هایی از DNA به نام ژن دارد. هر ژن زنجیره ای از اسیدهای آمینه را رمزگذاری می کند که منجر به تشکیل یک پروتئین خاص می شود.

جهش‌ها، که تغییراتی در DNA یک سلول است که شامل یک نوکلئوتید است، ممکن است با توجه به وجود تعداد زیادی نوکلئوتید در ژنوم انسان، بی‌اهمیت به نظر برسند، اما زمانی که روی ژن‌های خاصی رخ می‌دهند، می‌توانند منجر به بیماری‌های تهدیدکننده زندگی شوند. برای درک بهتر این مکانیسم، ابتدا باید برخی از اصول نوکلئوتیدی را بررسی کنیم.

ساختار نوکلئوتیدی

نوکلئوتیدها مونومرها (یا بلوک های سازنده) اسیدهای نوکلئیک هستند و از یک قند 5 کربنی، یک گروه فسفات و یک باز نیتروژن تشکیل شده اند. همانطور که قبلا ذکر شد، شکر و باز با هم یک نوکلئوزید را تشکیل می دهند. افزودن یک گروه فسفات، مولکول را به یک نوکلئوتید تبدیل می کند. نوکلئوتیدها با توجه به پایه نیتروژنی که دارند و قند متصل به آن نامگذاری می شوند (مثلاً دئوکسی ریبوز در نوکلئوتیدهای DNA و ریبوز در RNA). نوکلئوتیدهای DNA و RNA چیست؟ در مجموع هشت نوکلئوزید مختلف در DNA و RNA وجود دارد:

• RNA: آدنوزین، گوانوزین، سیتیدین، یوریدین.
• DNA: دئوکسی آدنوزین، دئوکسی گوانوزین، دئوکسی سیتیدین، دئوکسی تیمیدین.

نوکلئوتیدهای مهم دیگری مانند نوکلئوتیدهای دخیل در متابولیسم (مانند ATP) و سیگنال دهی سلولی (مانند GTP) وجود دارند.

اتصال نوکلئوتیدی

برای ایجاد زنجیره‌های پلیمری (یا واحدهای متعدد) که منجر به تشکیل RNA و DNA می‌شوند، نوکلئوتیدها از طریق یک ستون فقرات قند-فسفات به یکدیگر مرتبط می‌شوند، که وقتی فسفات یک نوکلئوتید به قند نوکلئوتید دیگر متصل می‌شود، تشکیل می‌شود. این امر به دلیل پیوندهای کووالانسی قوی به نام پیوندهای فسفودی استر امکان پذیر است.

از آنجایی که DNA یک مولکول دو رشته ای است، دو تا از این زنجیره های پلیمری باید مانند یک نردبان به یکدیگر متصل شوند. "پله ها" از جفت نوکلئوتید تشکیل شده اند که دو طرف نردبان را با استفاده از پیوندهای هیدروژنی به هم متصل می کنند. نوکلئوتید چیست؟ این یک واحد ساختاری DNA است که از یک پایه نیتروژنی و یک ستون فقرات قند-فسفات متشکل از یک گروه فسفات و یک قند تشکیل شده است. DNA از نوکلئوتیدهای زیادی تشکیل شده است که حاوی کدهای ژنتیکی یک موجود زنده است و از آنها محافظت می کند.

اسیدهای نوکلئیک

اسیدهای نوکلئیک بیوپلیمرهایی هستند که همراه با پروتئین ها نقش مهمی در سلول های همه موجودات زنده دارند. این ارتباطات وظیفه ذخیره، انتقال و اجرای اطلاعات ارثی را بر عهده دارند. نوکلئوتیدها چیست؟ اینها مونومرهای اسیدهای نوکلئیک هستند.

پیوندهای کووالانسی بین بخش هایی از نوکلئوتید ایجاد می شود پیوندهای شیمیایی، که در نتیجه واکنش های تراکمی تشکیل می شوند. چنین واکنش هایی معکوس هیدرولیز هستند. واقعیت جالباین است که مولکول‌های DNA معمولاً نه تنها طولانی‌تر از مولکول‌های RNA هستند، بلکه شامل دو زنجیره هستند که توسط پیوندهای هیدروژنی بین بازهای نیتروژنی به یکدیگر متصل می‌شوند.