Nukleotid: struktur, massa, längd, sekvens. Nukleotiders struktur, egenskaper och biologiska funktioner Vilka grundämnen består en nukleotid av

Alla levande varelser på planeten består av många celler. De upprätthåller ordningen i sin organisation med hjälp av genetisk information som finns i kärnan, som lagras, överförs och implementeras. högmolekylära komplexa föreningar- Nukleinsyror. Dessa syror består i sin tur av monomerenheter - nukleotider.

I kontakt med

Nukleinsyrornas roll kan inte överskattas. Den normala vitala aktiviteten hos en organism bestäms av stabiliteten i deras struktur. Om några avvikelser uppstår i strukturen ändras kvantiteten eller sekvensen - detta leder nödvändigtvis till förändringar i den cellulära organisationen. förändringar i aktiviteten hos fysiologiska processer och vital aktivitet hos celler.

Begreppet en nukleotid

Som ekorrar , nukleinsyror är avgörande för livet. Det är det genetiska materialet för alla levande organismer, inklusive virus.

Belysning av strukturen hos en av de två typerna av DNA-nukleinsyror gjorde det möjligt att förstå hur information lagras i levande organismer som är nödvändig för att reglera livet och hur den överförs till avkomman. En nukleotid är en monomer enhet som bildar mer komplexa föreningar - nukleinsyror. Förvaring är omöjligt utan dem., reproduktion och överföring av genetisk information. Fria nukleotider är huvudkomponenterna som är involverade i energi- och signalprocesser. De stödjer den normala funktionen hos enskilda celler och organismen som helhet. Långa molekyler, polynukleotider, byggs av dem. För att förstå strukturen av en polynukleotid bör man förstå strukturen av nukleotider.

Vad är en nukleotid? DNA-molekyler är sammansatta av små monomera föreningar. Med andra ord är en nukleotid en organisk komplex förening som är en integrerad del av nukleinsyror och andra biologiska föreningar som är nödvändiga för en cells liv.

Nukleotiders sammansättning och grundläggande egenskaper

Sammansättningen av en nukleotidmolekyl (mononukleotid) i en viss sekvens inkluderar tre kemiska föreningar:

1. Pentos eller femkantigt socker:

• deoxiribos. Dessa nukleotider kallas deoxiribonukleotider. De är en del av DNA:t;
• ribose. Nukleotider är en del av RNA och kallas ribonukleotider.

2. En kvävehaltig pyrimidin- eller purinbas kopplad till en kolatom i ett socker. Denna förening kallas en nukleosid

3. Fosfatgrupp bestående av rester fosforsyra(från ett till tre). Fäst till sockerkolet genom esterbindningar som bildar en nukleotidmolekyl.

Nukleotidernas egenskaper är:

• deltagande i metabolism och andra fysiologiska processer som förekommer i cellen;
• utöva kontroll över reproduktion och tillväxt;
• lagring av information om ärftliga egenskaper och proteinstruktur.

Nukleinsyror

Socker i nukleinsyror representeras av pentos. I RNA kallas sockret med fem kolatomer ribos, i DNA kallas det deoxiribos. Varje pentosmolekyl har fem kolatomer, varav fyra bildar en ring med en syreatom, och den femte atomen är en del av HO-CH2-gruppen.

I en molekyl kolatomens position indikeras av ett tal med ett primtal (till exempel: 1C´, 3C´, 5C´). Eftersom alla processer att läsa från en nukleinsyramolekyl ärftlig information det finns en strikt riktning, numreringen av kolatomer och deras placering fungerar som en indikator på rätt riktning.

En kvävebas är bunden till den första kolatomen 1C´ i sockermolekylen.

De tredje och femte kolatomerna i hydroxylgruppen (3C´, 5C´) är förenade av en fosforsyrarest, som bestämmer kemikalien som tillhör syragruppen av DNA och RNA.

Sammansättning av kvävehaltiga baser

Typer av nukleotider enligt den kvävehaltiga basen av DNA:

De två första klasserna är puriner:

• adenin (A);
• guanin (G).

De två sista tillhör klassen pyrimidiner:

• tymin (T);
• cytosin (C).

Purinföreningar av molekylvikt tyngre än pyrimidiner.

RNA-nukleotider av kvävehaltiga föreningar representeras av:

• guanin;
• adenin;
• uracitol;
• cytosin.

Precis som tymin är uracil en pyrimidinbas. Ofta i den vetenskapliga litteraturen betecknas kvävehaltiga baser med latinska bokstäver (A, T, C, G, U).

Pyrimidiner, nämligen tymin, cytosin, uracil, representeras av en sexledad ring bestående av två kväveatomer och fyra kolatomer, sekventiellt numrerade från 1 till 6.

Purinerna (guanin och adnin) är sammansatta av imidazol och pyrimidin. Purinbaser har fyra kväveatomer och fem kolatomer. Varje atom har sitt eget nummer från 1 till 9.

Resultatet av kombinationen av kvävehaltiga rester med pentosrester är en nukleosid. Nukleotid är kombinationen av en fosfatgrupp med en nukleosid.

Bildning av fosfodiesterbindningar

Det är nödvändigt att förstå frågan om hur nukleotider är anslutna till en polypeptidkedja, hur många av dem är involverade i processen och bildar en nukleinsyramolekyl på grund av fosfodiesterbindningar.

När två nukleotider interagerar bildas en dinukleotid. En ny förening bildas genom kondens, när en fosfodiesterbindning uppstår mellan hydroxigruppen i pentosen i en monomer och fosfatresten i den andra.

Syntesen av en polynukleotid är den multipla upprepningen av denna reaktion. Sammansättningen av polynukleotider är en komplex process som säkerställer tillväxten av kedjan från ena änden.

DNA-molekyler, liksom proteinmolekyler, har primära, sekundära och tertiära strukturer. Den primära strukturen i en DNA-kedja bestäms av sekvensen av nukleotider. Den sekundära strukturen är baserad på bildandet av vätebindningar. På DNA dubbelhelixsyntes det finns en viss regelbundenhet och sekvens: tyminen i en kedja motsvarar adeninet i den andra; cytosin - guanin och vice versa. Nukleidföreningar skapar en stark bindning av kedjor, med lika avstånd mellan dem.

Att känna till nukleotidsekvensen en DNA-sträng är möjlig enligt additionsprincipen eller komplementaritet för att slutföra den andra.

Den tertiära strukturen av DNA bildas av tredimensionella komplexa anslutningar. Detta gör molekylen mer kompakt så att den kan passa fritt i cellens lilla volym. längden på E. coli DNA är mer än 1 mm, medan längden på själva cellen är mindre än 5 mikron.

Antalet pyrimidinbaser är alltid lika med antalet puriner. Avståndet mellan nukleotiderna är 0,34 nm. Det är en konstant, precis som molekylvikten.

Funktioner och egenskaper hos DNA

DNA:s huvudfunktioner:

• bevarar ärftlig information;
• överföring (dubblering/replikering);
• transkription, implementering;
• DNA-autoreproduktion. Replikonens funktion.

Processen för självreproduktion av en nukleinsyramolekyl åtföljs av överföring av kopior av genetisk information från cell till cell. För dess implementering behövs en uppsättning specifika enzymer. I denna process av halvkonservativ typ bildas en replikeringsgaffel.

Ett replikon är en enhet av replikationsprocessen för en region av genomet som kontrolleras av en enda replikeringsinitieringspunkt. Vanligtvis är det prokaryota genomet en replikon. Replikering från initieringspunkten går åt båda hållen, ibland med olika hastigheter.

RNA-molekyl - struktur

RNA är en enkel polynukleotidkedja som bildas genom kovalenta bindningar mellan en fosfatrest och en pentos. Det är kortare än DNA, har en annan sekvens och skiljer sig i artsammansättningen av kvävehaltiga föreningar. Tyminpyrimidinbas i RNA ersatt av uracil.

RNA kan vara av tre typer, beroende på de funktioner som utförs i kroppen:

• information (mRNA) - mycket olika i nukleotidsammansättning. Det är en slags matris för syntes av en proteinmolekyl, överföringar genetisk information till ribosomer från DNA;
• transport (tRNA) består i genomsnitt av 75-95 nukleotider. Hon håller ut essentiell aminosyra i ribosomen till stället för polypeptidsyntes. Varje typ av tRNA har sin egen unika sekvens av nukleotider eller monomerer;
• ribosomalt (rRNA) innehåller vanligtvis från 3000 till 5000 nukleotider. Ribosomen är en nödvändig strukturell komponent involverad i kritisk process förekommer i cellen - proteinbiosyntes.

Nukleotidens roll i kroppen

I cellen utför nukleotider viktiga funktioner:

• är bioregulatorer;
• används som byggstenar för nukleinsyror;
• är en del av den huvudsakliga energikällan i cellen - ATP;
• delta i många metaboliska processer i celler;
• är bärare av reducerande ekvivalenter i celler (FAD, NADP+; NAD+; FMN);
• kan betraktas som budbärare av regelbunden extracellulär syntes (cGMP, cAMP).

Fria nukleotider är huvudkomponenterna som är involverade i energi- och signalprocesser. De stöder den normala funktionen hos enskilda celler och kroppen som helhet.

Nukleotid– nukleosid + en eller flera fosforsyrarester. Nukleosid- kvävehaltig bas och pentosmolekyl. Sammansättningen av nukleotider inkluderar två purinbaser (adenin och guanin) och 3 pyrimidinbaser (tymin, uracil, cytosin). Ibland finns det mindre kvävehaltiga baser: pseudouracil, metyluridin, metylcytosin, metyladenin.

Nomenklatur:

Primär struktur av NK- en polynukleotidkedja med en strikt definierad sekvens av nukleotider sammankopplade med en 3'-5'-fosfodiesterbindning.

Nukleotiders egenskaper: 1) förvärva negativ laddning 2) besitta ljust

Uttalade sura egenskaper.

Funktioner för strukturen, funktionen och distributionen av DNA och RNA i cellen:

Lokaliserad främst i kärnan, även i mitokondrier och kloroplaster	Finns huvudsakligen i cytoplasman
Strukturen inkluderar A, T, G, C + deoxiribos + fosforsyrarest.	Strukturen inkluderar A, U, G, C + ribos + fosforsyrarest
Dubbelhelix (6 typer är kända: A-E, Z, den dominerande B-formen)	Enkeltrådig (även om den kan vikas för att bilda "hårnålar"). Har varianter (mRNA, mRNA, tRNA)
Varierar i storlek (DNA består vanligtvis av ett stort antal nukleotider)
1. Ger proteinsyntes 2. Bärare av ärftlig information	Tillhandahålla proteinsyntes
Följer Chargaffs regler	Följer inte Chargaffs regler

DNA primär strukturanalysmetod (Sanger):

Baserat på DNA-polymerasreaktionen: isolering av DNA ® skära det med restriktionsenzymer ® denaturering av DNA-fragment och erhålla enkelsträngade molekyler som används som mall ® tillsätt en primer och substrat för DNA-syntes ® dela blandningen i fyra provrör, lägg till en av stoppnukleotiderna till vardera (dideoxinukleotider) och DNA-polymeras ® syntes avbryts när DNA-polymeras möter en stoppnukleotid ® efter slutet, i varje rör finns det fragment som slutar i en viss nukleotid ® fragment separeras genom elektrofores i agarosgel och analyseras .

NUKLEOTIDER NUKLEOTIDER

nukleosidfosfater, fosfatestrar av nukleosider. De består av en kvävebas (vanligtvis purin eller pyrimidin), en riboskolhydrat (ribonukleotider) eller deoxiribos (deoxiribonukleotider) och en eller flera. rester av fosforsyra. Föreningar från två rester N. kallas. dinukleotider, från flera - oligonukleotider, från många - polynukleotider. N. är en del av nucleinic to - t (polynukleotider), de viktigaste koenzymer (NAD, NADP, FAD, CoA) och andra biologiskt aktiva föreningar. Fritt N. i form av nukleosidmono-, di- och trifosfater, vilket innebär att mängderna finns i levande celler. Nukleosidtrifosfater - N., som innehåller 3 rester av fosforsyra, är energirika (makroerga) föreningar, källor och bärare av kemikalier. fosfatbindningsenergi. ATP spelar en speciell roll - en universell energiackumulator som ger dekomp. livsprocesser. Hög energi. fosfatbindningar av nukleosidtrifosfater används vid syntes av polysackarider (uridintrifosfat, ATP), proteiner (GTP, ATP), lipider (cytidintrifosfat, ATP). Nukleosidtrifosfater är också substrat för syntes av nukleinsyror. Uridindifosfat är involverat i kolhydratmetabolismen som en bärare av monosackarider, cytidindifosfat (bärare av kolin- och etanolaminrester) i lipidmetabolismen. Cykliska nukleotider spelar en viktig reglerande roll i kroppen. Fria nukleosidmonofosfater bildas genom syntes (se PURINBASER, PYRIMIDINBASER) eller genom hydrolys av nukleinsyror under inverkan av nukleaser. Sekventiell fosforylering av nukleosidmonofosfater leder till bildningen av motsvarande nukleosid-di- och nukleosidtrifosfater. N:s sönderfall sker under inverkan av nukleotidas (i detta fall bildas nukleosider), såväl som nukleotidpyrofosforylaser, som katalyserar den reversibla reaktionen av N:s klyvning till fria baser och fosforibosylpyrofosfat. (Se ADENOSINFOSFORSYROR, GUANOSINFOSFORSYROR, INOSINFOSFORSYROR, TIMIDINFOSFORSYROR, CYTIDINFOSFORSYROR, URIDINFOSFORSYROR).

.(Källa: Biologisk encyklopedisk ordbok." Ch. ed. M.S. Gilyarov; Redaktion: A. A. Babaev, G. G. Vinberg, G. A. Zavarzin och andra - 2:a upplagan, korrigerad. - M.: Sov. Encyclopedia, 1986.)

nukleotider

Naturliga föreningar som, liksom länkar, kedjor byggs upp nukleinsyror; är också en del av de viktigaste koenzymer (organiska föreningar av icke-protein natur - en komponent i vissa enzymer) och andra biologiskt aktiva substanser, fungerar som energibärare i celler.
Molekylen i varje nukleotid (mononukleotid) består av tre kemiskt olika delar. För det första är det ett socker med fem kolatomer (pentos) - ribos (i detta fall kallas nukleotider ribonukleotider och är en del av ribonukleinsyror, eller RNA) eller deoxiribos (nukleotider kallas deoxiribonukleotider och är en del av deoxiribonukleinsyror eller DNA). För det andra är det en kvävebaserad purin- eller pyrimidinbas. När det binds till sockrets kolatom bildar det en förening som kallas nukleosid. Och slutligen bildar en, två eller tre fosforsyrarester fästa med esterbindningar till sockerkolet en nukleotidmolekyl. De kvävehaltiga baserna av DNA-nukleotider är purinerna adenin och guanin och pyrimidinerna cytosin och tymin. RNA-nukleotider innehåller samma baser som DNA, men tymin i dem ersätts av uracil, som har liknande kemisk struktur.
Kvävehaltiga baser och följaktligen nukleotiderna som inkluderar dem i den biologiska litteraturen betecknas vanligtvis med initialbokstäverna (latinska eller ryska) i deras namn: adenin - A (A), guanin - G (G), cytosin - C (C) ), tymin - T (T), uracil - U(U). Kopplingen av två nukleotider kallas en dinukleotid, flera - en olinonukleotid, många - en polynukleotid eller nukleinsyra.
Förutom det faktum att nukleotider bildar kedjor av DNA och RNA är de koenzymer, och nukleotider som bär tre fosforsyrarester (nukleosidtrifosfater) är källor till kemisk energi som finns i fosfatbindningar. Rollen för en sådan universell energibärare som adenosintrifosfat(ATP).
En speciell grupp består av cykliska nukleotider som förmedlar hormonernas verkan vid regleringen av metabolismen i celler.

.(Källa: "Biology. Modern Illustrated Encyclopedia." Chefredaktör A.P. Gorkin; M.: Rosmen, 2006.)

Se vad "NUCLEOTIDES" är i andra ordböcker:

- (nukleosidfosfater) fosfatestrar av nukleosider; De består av en kvävebas (purin eller pyrimidin), en kolhydrat (ribos eller deoxiribos) och en eller flera fosforsyrarester. Anslutningar från en, två, tre, flera ... ... Stor encyklopedisk ordbok

nukleotider- ov, pl. nukleotider kärna. biol. organiskt material komponent nukleinsyror och koenzymer från många enzymer. N. spela viktig roll i djurens ämnesomsättning och flora. Krysin 1998. Lex. SIS 1964: Nukleotider/färgämnen... Historisk ordbok gallicism av det ryska språket

nukleotider- - Nukleosidestrar med fosforsyra ... Kortfattad ordbok biokemiska termer

Nukleotider, fosfatestrar av nukleosider, nukleosidfosfater. Fria nukleotider, i synnerhet ATP, cAMP, ADP, spelar en viktig roll i energi och informativa intracellulära processer, och är också beståndsdelar av nuklein ... ... Wikipedia

Nukleosidfosfater, föreningar som utgör nukleinsyror, många koenzymer och andra biologiskt aktiva föreningar; varje N. är byggt av en kvävebas (vanligtvis purin eller pyrimidin), en kolhydrat (ribos eller ... ... Stor sovjetisk uppslagsbok

- (nukleosidfosfater), fosfatestrar av nukleosider; De består av en kvävebas (purin eller pyrimidin), en kolhydrat (ribos eller deoxiribos) och en eller flera fosforsyrarester. Anslutningar från en, två, tre, flera ... encyklopedisk ordbok

Nukleotider- Modell av adeninmolekyl. NUKLEOTIDER, organiska föreningar bestående av en kvävebas (adenin, guanin, cytosin, tymin, uracil), en kolhydrat (ribos eller deoxiribos) och en eller flera fosforsyrarester. Nukleotider - ... ... Illustrerad encyklopedisk ordbok

- (lat. nucleus nucleus) organiskt material, bestående av en purin- eller pyrimidinbas, en kolhydrat och fosforsyra; en integrerad del av nukleinsyror och koenzymer av många enzymer; ett antal nukleotider (adenylsyra, adenosindi och ... ... Ordbok med främmande ord på ryska språket

Nukleotider- molekyler som består av fem kvävehaltiga baser (cytosin, uracil, tymin, adenin och guanin), ribos (eller deoxiribos) och en fosforsyrarest. Nukleotider kan gå samman för att bilda polynukleotider (nukleinsyror) ... Begrepp modern naturvetenskap. Ordlista över grundläggande termer

- (nukleosidfosfater), estrar av fosforsyra och nukleosider en eller flera. hydroxylam av en monosackaridrest; i en vidare mening Comm., i vilken monosackaridresten av nukleosiden eller dess icke-naturliga analog är förestrad med en eller flera. mono … … Kemisk uppslagsverk

Böcker

• Biologiskt aktiva substanser i fysiologiska och biokemiska processer i djurkroppen, M. I. Klopov, V. I. Maksimov. Handboken beskriver moderna idéer om strukturen, verkningsmekanismen, rollen i kroppens livsprocesser och funktioner av biologiskt aktiva substanser (vitaminer, enzymer, ...

Nukleotider är fosfatestrar av nukleosider.

Deras kemiska sammansättning: kvävehaltig bas (A.O.) + pentos + fosforsyra

Fosforsyraestrar bildas med deltagande av hydroxylgrupper av pentoser. Positionerna för fosforsyraestergrupperna anges vanligtvis med beteckningen ("), till exempel: 5 ", 3 "

Preliminär kort information: nukleotider spelar en extremt viktig roll i cellens liv.

Klassificering av nukleotider

Nukleotider som består av en molekyl A.O, pentos, fosforsyra, kallad mononukleotider. Mononukleotider kan innehålla en fosforsyramolekyl, två eller tre fosforsyramolekyler kopplade till varandra.

Kombination av två mononukleotider kallad dinukleotid. V Sammansättningen av en dinukleotid innehåller vanligtvis olika kvävehaltiga baser eller en annan cyklisk förening, till exempel ett vitamin ..

Cykliska mononukleotider spelar en speciell roll i biokemiska processer.

Nomenklatur av mononukleotider.

Gå till rubriken nukleosid tillsatt baserat på mängden fosfatrester, '' monofosfatʼʼ, '' difosfatʼʼ, ʼʼ trifosfatʼʼ, som indikerar deras position i pentosecykeln - digital beteckning av platsen med ett tecken ("),

Fosfatgruppens position i position (5") är den vanligaste och typiska, och därför kan den utelämnas (AMP, GTP, UTP, d AMF, etc.)

De återstående positionerna anges nödvändigtvis (3 "- AMF, 2" - AMF, 3 "- d AMF)

5"-adenosinmonofosfat

(5" - AMF eller AMF)

Namn på de vanligaste nukleotiderna

nukleosid	nukleosidmonofosfat	nukleosid-difosfat	nukleosidtrifosfat
adenosin	5"-adenosinmonofosfat (5" - AMP eller AMP) 5"-adenylsyra	5"-adenosin difosfat (5"-ADP eller ADP)	5"-adenosintrifosfat (5"-ATP eller ATP)
adenosin	3"-adenosinmonofosfat (3"-AMP) 3"-adenylsyra	inte hittat in vivo	inte hittat in vivo
guanosin	5"-guanosinmonofosfat (5" - GMF eller GMF)	5 "-guanosindifosfat (5" - HDF eller HDF)	5 "-guanosintrifosfat (5" - GTP eller GTP)
guanosin	3"-guanosinmonofosfat (3"-GMP) 3"-guanilsyra	inte hittat in vivo	inte hittat in vivo
deoxiadenosin	5"-deoxiadenosinmonofosfat (5"- d AMF eller d AMF)	5"-deoxiadenosin difosfat (5"- d ADFili d ADP)	5"-deoxiadenosintrifosfat (5"- d ATFili d ATP)
uridin	5"-uridinmonofosfat (5" - UMF eller UMF)	5 "-uridin difosfat (5" - UDP eller UDP)	5"-uridintrifosfat (5" - UTP eller UTP)
cytidin	5"-cytidinmonofosfat (5" - CMF eller CMF)	5"-cytidin difosfat (5" - CDP eller CDP)	5"-cytidintrifosfat (5" - CTP eller CTP)

Nukleotider som bildas med deltagande av ribos kan innehålla fosforsyrarester i tre positioner (5", 3", 2"), och med deltagande av deoxiribos - endast i två positioner (5", 3"), i position 2" där är ingen hydroxigrupp Denna omständighet är mycket viktig för strukturen av DNA.

Frånvaron av en hydroxigrupp i den andra positionen har två viktiga konsekvenser:

Polariseringen av glykosidbindningen i DNA minskar och den blir mer motståndskraftig mot hydrolys.

2-O-deoxiribos kan inte genomgå vare sig epimerisering eller omvandling till ketos.

I cellen omvandlas nukleosidmonofosfat sekventiellt till difosfat och sedan till trifosfat.

Till exempel: AMP ---> ADP ---> ATP

Nukleotidernas biologiska roll

Allt nukleosid-difosfater och nukleosidtrifosfater tillhör högenergetiska (makroerga) föreningar.

Nukleosidtrifosfater delta i syntesen av nukleinsyror, tillhandahålla aktivering av bioorganiska föreningar och biokemiska processer som äger rum med energiförbrukning. Adenosintrifosfat (ATP) är den mest förekommande makroerga föreningen i människokroppen. Innehållet av ATP i skelettmusklerna hos däggdjur är upp till 4 g / kg, det totala innehållet är cirka 125 ᴦ. Hos människor når ATP-metabolismens hastighet 50 kg/dag. Hydrolys av ATP producerar adenosindifosfat(ADP)

makroergiska kopplingar

ATP innehåller olika typer kemiska bindningar:

N-p-glykosid

Ester

Tvåanhydrider (biologiskt makroerg)

Under förhållanden in vivo hydrolys av den makroergiska bindningen av ATP åtföljs av frisättning av energi (cirka 35 kJ / mol), vilket ger andra energiberoende biokemiska processer.

ATP + H2O - enzym ATP hydrolas --> ADP + H3 PO4

I vattenlösningar ADP och ATP instabil . Vid 0 0 är SATP stabil i vatten i endast några timmar, och när den kokas i 10 minuter.

Under inverkan av alkali hydrolyseras två terminala fosfater (anhydridbindningar) lätt, och den sista (esterbindningen) är svår. Under sur hydrolys förstörs N-glykosidbindningen lätt.

För första gången isolerades ATP från muskler i 1929 ᴦ. K. Loman. Kemisk syntes utförd i 1948 ᴦ. A. Todd.

Cykliska nukleotider är mediatorer i överföringen av hormonsignaler genom att förändra aktiviteten hos enzymer i cellen.

Οʜᴎ bildas av nukleosidtrifosfater.

ATP - cyklasenzym --> cAMP + H4 P2 O7

Efter att åtgärden är fullbordad sker hydrolys av den cykliska nukleotiden. . Två föreningar kan bildas 5 "-AMP och 3" -AMP, men under biologiska förhållanden bildas endast 5 "-AMP,

Cyklisk adenosinmonofosfat (cAMP)

11.5 Nukleinsyrors struktur

Den primära strukturen av RNA och DNA är den sekventiella kopplingen av nukleotider i en polynukleotidkedja. Skelettet i en polynukleotidkedja består av kolhydrat- och fosfatrester, heterocykliska kvävebaser är kopplade till kolhydrater genom en N-β - glykosidbindning. Ur biologisk synvinkel är tripletter - block av nukleotider från tre kvävehaltiga baser, som var och en kodar för en aminosyra eller har en viss signalfunktion, av yttersta vikt.

Strukturen för NC kan representeras schematiskt:

5" 3" 5" 3" 5" 3"

fosfat -- pentos -- fosfat -- pentos -- fosfat -- pentos-OH

V primär struktur DNA Start kedjor bestäms av det pentosinnehållande fosfatet i position 5. Pentoser i polynukleotidkedjan är sammankopplade via fosfatbindningar 3 "→ 5". På slutet kedjor i position 3 "- pentoser OH-grupp förblir gratis.

DNA-struktur av högre ordning - dubbel helix

Vetenskaplig beskrivning sekundär struktur av DNA avser de största upptäckterna mänskligheten under nittonhundratalet. Biokemist D. Watson och fysiker F. Creek 1953 föreslog en modell av strukturen av DNA och mekanismen för replikationsprocessen. År 1962 ᴦ. de tilldelades Nobelpriset.

I populär form beskrivs historien i James Watsons bok '' The Double Helix'', M.: Mir, 1973. Boken berättar historien på ett mycket intressant sätt. gemensamt arbete, med humor och lätt ironi av författaren till en så betydelsefull händelse, vars glada ''skyldiga'' var två unga vetenskapsmän. Sedan upptäckten av DNA-strukturen har mänskligheten fått ett verktyg för utvecklingen av en ny riktning - bioteknik, proteinsyntes genom genrekombination (hormoner i den medicinska industrin får insulin, erytropoietin och många andra).

Forskning bidrog till upptäckten av DNA:s struktur E. Chargaff i ett förhållande kemisk sammansättning DNA. Han kom på:

Antalet pyrimidinbaser är lika med antalet puriner

Mängden tymin är lika med mängden adenin, och mängden cytosin är lika med mängden

A = T G = C

A + G = T + C

A + C = T + G

Dessa relationer kallas Chargaff regler .

DNA-molekylen består av två vridna helixar. Skelettet av varje helix är en kedja av alternerande rester av deoxiribos och fosforsyra. Spiralerna är orienterade på ett sådant sätt att de bildar två ojämna spiralspår som löper parallellt med huvudaxeln. Dessa spår är fyllda med proteiner histoner. Kvävehaltiga baser är belägna inuti helixen, nästan vinkelrät mot huvudaxeln och bildar komplementära par mellan kedjorna A…T och G…C.

Den totala längden av DNA-molekyler i varje cell når 3 cm. Den genomsnittliga celldiametern är 10–5 m, DNA-diametern är endast 2‣‣‣10–9 m.

Huvudparametrarna för dubbelhelixen:

* diameter 1,8 - 2 nm,

* på ett varv 10 nukleotider

* spolens stigningshöjd ~ 3,4 nm

* avstånd mellan två nukleotider 0,34 nm.

Baserna är placerade vinkelrätt mot kedjans axel.

* riktning av polynukleotidkedjor antiparallell

* kommunikation mellan furanos cykler av deoxiribos genom

fosforsyra transporteras från position 3' till position 5' in

var och en av kedjorna.

* Början av kedjan - hydroxylgruppen i pentosen är fosforylerad i positionen

5', är änden av kedjan den fria hydroxylgruppen av pentos i position 3'.

* I sammansättningen av DNA och RNA är nukleosidfragmenten i antikonformationen, pyrimidinringen av purin är placerad till höger om glykosidbindningen. Endast denna position tillåter bildandet av ett komplementärt par (se nukleotidformler)

* Det finns tre typer av interaktioner mellan kvävehaltiga baser:

1. "Tvärgående", komplementära par av två kedjor är involverade. En ''cyklisk '' elektronöverföring sker mellan två kvävehaltiga baser (T - A, U - C), ett ytterligare p-elektronsystem bildas, vilket ger ytterligare interaktion och skyddar kvävehaltiga baser från oönskade kemiska påverkan. Mellan adenin och tymin bildar två vätebindningar och tre vätebindningar mellan guanin och cytosin.

2. ʼʼ Vertikal ʼʼ (stapling), på grund av stapling i "staplar", är kvävehaltiga baser av en kedja inblandade. ʼʼStackningsinteraktionʼʼ har till och med Mer värde för att stabilisera strukturen än interaktionen i komplementära par

3. Interaktion med vatten spelar en väsentlig roll för att upprätthålla den rumsliga strukturen hos dubbelspiralen, som antar den mest kompakta strukturen för att minska kontaktytan med vatten och riktar hydrofoba heterocykliska baser in i helixens inre.

Struktur och sammansättning av nukleoproteinkomplex

Flera typer av interaktioner är involverade i bindningen av en nukleinsyra till ett protein:

elektrostatisk

Vätebindningar

hydrofobisk

Verkliga tredimensionella modeller av DNA, ribosomer, informosomer och nukleinsyror av virus byggdes på resultaten av röntgendiffraktionsanalys med datorsimulering.

Histonproteiner av DNA har uttalade grundläggande egenskaper och skiljer sig åt en hög grad evolutionär konservatism. Enligt förhållandet mellan två grundläggande aminosyror lysin / arginin är de indelade i 5 klasser: H1, H2A, H 2B, H3, H4

Nukleotider - koncept och typer. Klassificering och funktioner i kategorin "Nukleotider" 2017, 2018.

Tillsammans med aminosyror är den viktigaste gruppen av kvävehaltiga ämnen nukleotider. Deras biologisk betydelse för organismers liv bestäms av det faktum att de används för att bygga molekyler av nukleinsyror - deoxiribonuklein (DNA) och ribonuklein (RNA), är en del av enzymernas katalytiska centra, deltar i bioenergetiska processer och syntes av kolhydrater, lipider, proteiner, alkaloider och andra ämnen . Vissa nukleotider kan utföra regulatoriska funktioner.

Main strukturella komponenter nukleotider - kvävehaltiga baser, pentoser (ribos eller deoxiribos) och en rest av ortofosforsyra. Beroende på kolhydratkomponenten särskiljs två grupper av nukleotider: ribonukleotider som innehåller en ribosrest och deoxiribonukleotider som innehåller en deoxiribosrest. Deoxiribonukleotider används av organismer för DNA-syntes, och ribonukleotider är en del av RNA, enzymer och makroerga nukleosidpolyfosfater.

Ribos och deoxiribos i sammansättningen av nukleotider är i b-D-furanosform:

Nukleotider bildas av två typer av kvävehaltiga baser - derivat av pyrimidin och purin. De uppvisar egenskaperna hos baser i en vattenlösning när de interagerar med vattenmolekyler. Av pyrimidinbaserna är uracil, tymin och cytosin de viktigaste som de viktigaste strukturella enheterna i nukleotiderna som bildar nukleinsyror. Utöver dem är andra baser också kända - 5-metylcytosin, pseudouracil, 5-hydroximetylcytosin, etc. 5-metylcytosin och 5-hydroximetylcytosin i en liten mängd kan

Av purinbaserna är adenin och guanin av största betydelse, eftersom de används för syntes av nukleinsyror. I sammansättningen av nukleinsyror hittades även andra baser i liten mängd, som bildas som ett resultat av den kemiska modifieringen av adenin och guanin: 7-metylguanin, 2-metyladenin, N-dimetylguanin etc. Viktiga intermediära metaboliter är hypoxantin, xantin, allantoin. I vissa växter kan de ackumuleras i ett fritt tillstånd.

Alla kvävehaltiga baser absorberar intensivt ultraviolett ljus vid våglängder på 200-280 nm.

När kvävehaltiga baser kombineras med en ribos- eller deoxiribosmolekyl bildas föreningar som kallas nukleosider, eftersom en glykosidbindning uppstår mellan pentosen och basen. Baserna i detta fall kan betraktas som aglykoner i förhållande till pentos.

I nukleosider uppstår en glykosidbindning mellan den första kolatomen i pentosen i b-furanosformen och kvävet i purinbasen (i den nionde positionen) eller pyrimidinbasen (i den första positionen). De kvävehaltiga baserna adenin, guanin, cytosin och uracil bildas, när de kombineras med ribos, nukleosider - adenosin, guanosin, cytidin och uridin,

och med deoxiribos - deoxiadenosin, deoxiguanosin, deoxicytidin, deoxiuridin. Tymin kombineras med deoxiribos för att bilda deoxitymidin.

Kvävehaltiga baser och nukleosider kan ackumuleras i växter i betydande mängder på grund av den intensiva nedbrytningen av nukleinsyror.

Nukleosidfosfatestrar kallas nukleotider. I sammansättningen av nukleotider kan ortofosforsyrarester bindas till den femte eller tredje kolatomen i ribos eller deoxiribos, och i vissa ribonukleotider även till den andra kolatomen i ribos. I fria nukleotider är fosfatgruppen vanligtvis belägen vid den femte kolatomen av ribos eller deoxiribos. I ett neutralt medium är fosforsyrarester i nukleotidmolekyler starkt dissocierade, som ett resultat av vilket katjoner kan fästas, därför kristalliserar nukleotider under kemisk isolering i form av salter.

Studiet av den rumsliga strukturen av kvävehaltiga baser genom röntgendiffraktionsanalys visar att de alla har en nästan plan konformation. De omarrangerar ganska lätt dubbelbindningar, vilket åtföljs av tautomera transformationer. Till exempel kan guanin existera i två tautomera former:

Planet för basens heterocykliska kärna i strukturen av nukleosider och nukleotider kan uppta två positioner i rymden med avseende på pentosen, vilket bildar två motsatta konformationer - syn-konformation och anti-gestaltning. V anti-konformation, strukturen av den kvävehaltiga basen distribueras från pentos, och in syn-konformationen är orienterad ovanför dess plan. I det fria tillståndet finns pyrimidinnukleotider övervägande i anti-konformationer och puriner går ganska lätt från en form till en annan.

På grund av det faktum att nukleotider har starkt uttalade sura egenskaper kallas de syror, med hänsyn till namnen på kvävebaserna och kolhydratkomponenten. Så, till exempel, en ribonukleotid som har en adeninrest kallas adenylsyra eller adenosinmonofosfat (AMP). Deoxiribonukleotid som härrör från tymin kallas deoxitymidylsyra eller deoxitymidinmonofosfat (dTMP). Namnen på andra nukleotider presenteras i tabell 2.

I växter har man hittat cykliska former av nukleotider, adenosinmonofosfat och guanosinmonofosfat, som tydligen fyller reglerande funktioner. Strukturen för cyklisk AMP kan representeras av följande formel:

2 . Namn på de viktigaste nukleotiderna.