Nukleotidstruktur: 9 interessante fakta at vide

Indhold

Bortset fra i nogle vira findes DNA allestedsnærværende i de levende former (undtagen RNA-vira) og fungerer som genetisk materiale i næsten enhver levende form. Nukleotidet betragtes som byggesten til syntese af nukleinsyrer (RNA og DNA). Bortset fra at deltage i syntesen af ​​nukleinsyrer er nukleotider også involveret i forskellige andre cellulære funktioner afhængigt af deres kemiske og strukturelle egenskaber.

Nøglekoncept og vilkår

RNA (ribonukleinsyre): det er til stede i alle celler, der udviser metaboliske aktiviteter. Det produceres fra DNA'et og bliver involveret i proteinsyntese efter anvisningerne givet af DNA. RNA fungerer som en mediator mellem genetisk information og dens ekspression. Da rækkefølgen af ​​ekspression af den genetiske information er fra DNA –> RNA –> Proteiner.

DNA (deoxyribonukleinsyre): DNA'et findes allestedsnærværende i næsten alle levende organismer. DNA'et kan selvreplikere og syntetisere dets kopier. Denne replikeringsproces initieres og afsluttes dog af en DNA polymerase enzym. DNA bærer genetisk information, og det findes i næsten alle celler i vores krop (fraværende i røde blodlegemer). DNA'et har en struktur som en dobbelt helix.

Monomer: En monomer er en enhed (monomer; "mono" betyder en), der binder til de andre lignende enheder for at producere en større enhed (polymer).

Polymer: En polymer er en større enhed (polymer; "poly" betyder mange) eller en enhed dannet som et resultat af sammenslutningen af ​​mindre enheder (monomerer).

Puriner: En dobbeltringet nitrogenholdig basestruktur er kendt som purin (Guanin og adenin)

Pyrimidin: En enkeltringet nitrogenholdig basestruktur er kendt som pyrimidin (Uracil, thymin og cytosin)

Pyrimidinerne og purinerne er de sammensatte nitrogenholdige baser, der findes i DNA og RNA.

Hvad er et nukleotid? | Hvad er nukleotider lavet af?

Nukleotiderne er de monomere enheder, der kombineres for at danne større molekyler (polymerer) som RNA og DNA. Nukleotider tjener som den grundlæggende strukturelle og fundamentale enhed i en polynukleotidstreng. Nukleotiderne er ansvarlige for syntesen af ​​det genetiske materiale i alle livsformer på denne planet.

Uanset organisme og sted for forekomst indeholder nukleotid tre basiske kemiske komponenter, som er som følger:

  • Fosfatgruppe (mindst en)
  • Pentosesukker (fem-kulstof sukker, som kan være ribose eller deoxyribose)
  • Nitrogen base (pyrimidin af purin)
nukleotidstruktur
Figur: Nukleotidstruktur og grundlæggende forskel mellem nukleotid mono, di og trifosfater https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nucleotide_nucleoside_general_vi.svg

Nukleotiderne binder sammen for at producere nukleinsyre- eller polynukleotidstrenge, der ofte betragtes som DNA-strengen.

Nukleotider virker undertiden uafhængigt (genekspression) eller bliver involveret i de andre cellulære processer (katalyse og signalering).

Nukleotidstruktur | Nukleotidmonomer

For at forstå den forskelligartede funktion af nukleotidet er vi nødt til at fokusere på den måde, de bygges på, og hvordan de kombineres for at blive nukleinsyre. 

Nukleotidbaser (nitrogenholdige baser)

Nukleotiderne differentieres og klassificeres baseret på tilstedeværelsen af ​​forskellige nitrogenholdige baser. Der findes generelt fem typer nitrogenholdige baser i genomet i enhver organisme.

  • uracil
  • thymin
  • guanin
  • cytosin
  • adenin

Navngivningen af ​​et nukleotid bestemmes af den nitrogenholdige base og antallet af fosfatgrupper, der er til stede i det. Sig f.eks. Hvis et nukleotid indeholder guanin og en phosphatgruppe, så vil nukleotidet blive navngivet guanosinmonophosphat (GMP). Her, guanosin henviser til Guanine, og monophosphat henviser til det enkelte fosfat til stede i GMP. 

De nitrogenholdige baser klassificeres bredt på basis af antallet af ringe til stede i to typer, nemlig Puriner og Pyrimidiner. Puriner inkluderer adenin og guanin (De kaldes henholdsvis adenosin og guanosin, når de er til stede i DNA eller RNA. Deres navn slutter generelt med suffikset ”sinus”). I modsætning hertil inkluderer pyrimidiner thymin, cytosin og uracil (de kaldes henholdsvis thymidin, cytidin og uridin, når de er til stede i DNA eller RNA. Deres navn slutter generelt med suffikset "dine").

Adenin (A): Adenin er en purin nitrogenholdig base med en kemisk formel C5H5N5. Nukleotidet indeholdende adenin er kendt som adenosin. Adeninen binder med thymin ved hjælp af to hydrogenbindinger. Disse interaktioner hjælper med at stabilisere strukturen af ​​DNA eller RNA. Adenin er også til stede i ATP (Adenosintrifosfat), som er involveret i forskellige cellulære processer og energidrevne reaktioner.

adenin
Figur: Struktur af adenin, en purin nitrogenholdig base
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Adenine.svg

Cytosin (C): det er en pyrimidin nitrogenholdig base med en kemisk formel C4H5N3O. Det nukleotid indeholdende cytosinbase er kendt som cytidin. Den har en aromatisk heterocyklisk seksleddet ring. Cytosinet parres med guanin ved hjælp af tre hydrogenbindinger. Disse interaktioner hjælper med at stabilisere strukturen af ​​DNA eller RNA. Den frie nukleotidform af cytosin er ofte involveret i katalysen af ​​reaktioner som omdannelsen af ​​ADP til ATP.

Cytosin kemisk struktur
Figur: Struktur af Cytosinen pyrimidin-nitrogenbase
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cytosine_chemical_structure.svg

Guanin (G): Guanin er en purin nitrogenholdig base med en kemisk formel C5H5N5O. Nukleotidet indeholdende guanin er kendt som guanosin. Guanin er en dobbeltringet struktur med konjugeret enkelt, dobbeltbindinger, og det danner tre hydrogenbindinger med cytosin og stabiliserer DNA-strukturen.

guanin
Figur: Struktur af Guanin, en purin nitrogenholdig base
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Guanine.svg

Thymin (T): Det er en pyrimidin-nitrogenholdig base med en kemisk formel C5H6N2O2. Nukleotidet indeholdende en thyminbase er kendt som thymidin. Det ligner en sammensmeltet ring og danner to hydrogenbindinger med adenin, som hjælper med at stabilisere DNA-strukturen. 

thymin
Figur: Struktur af thymin, en pyrimidin nitrogenholdig base
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thymine_(structural_formula).png#/media/File:Thymine_(structural_formula).png

Uracil (U): det er en pyrimidin nitrogenholdig base, der udelukkende findes i DNA. Det fungerer som en svag syre og har en kemisk formel C4H4N2O2. Nukleotidet indeholdende Uracil er kendt som Uridin. Uracil adskiller sig fra thymin bare ved fravær af en methylgruppe; derfor er dens struktur magen til den af ​​thymin.

uracil
Figur: Struktur af Uracil, en pyrimidin nitrogenholdig base, der udelukkende findes i RNA
https://www.flickr.com/photos/71728339@N03/6480986657

Pentosesukker (monosaccharider)

Pentosesukker er et væsentligt element i dannelsen af ​​et nukleotid, mens det også giver en rygrad til strukturen af ​​nukleinsyrer. Pentosesukkeret indeholder fem kulstofatomer. Nukleotider har to typer pentosesukker:

  • Deoxyribose (fundet i DNA)
  • Ribose (fundet i RNA)
robose dr
Figur: Struktur af ribose (venstre) og deoxyribose (højre). I strukturen af ​​deoxyribose mangler et iltatom https://commons.wikimedia.org/wiki/Fil:The_difference_between_ribose_and_deoxyribose.png

Fosfatgruppe 

De phosphatgrupper, der er til stede i nucleotiderne, er afledt af phosphorsyre. Den har en generel formel (PO4)3- og det findes i nukleotiderne som mono, di eller tri-phosphater. Nukleotidet indeholdende et, to og tre phosphater er monophosphat, diphosphat og triphosphat.

Den nøjagtige navngivning af nukleotider udføres ved at overveje sukker, nitrogenholdig base og antallet af tilstedeværende fosfatgrupper. For eksempel er ATP adenosintriphosphat, mens dGDP er deoxyguanosindiphosphat. Bogstavet “d” i nukleotidnavnet angiver tilstedeværelsen af ​​deoxyribosesukker i nukleotidet.

Fosfat-ion
Figur: Struktur af fosfatgruppe. Tilstedeværelsen af ​​fosfatgruppe er kriterierne for at skelne mellem nukleosid og et nukleotid https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Phosphat-Ion.svg

Hvad gør nukleotider?

DNA og RNA fra et individ består generelt af strenge af nukleinsyrer (polynukleotider). Genekspressionen inde i organismernes celler skifter konstant hver gang, og cellerne i organismen vokser og dør samtidig.

Nukleotider spiller en nøglerolle under hele denne proces.

  • Nukleotiderne regulerer processen i kombinationer som i nukleinsyrer
  • Nukleotiderne regulerer også den metaboliske proces, mens de er til stede i fri form (ikke forbundet med nukleinsyren)

Når nukleotider danner DNA dobbelt-helisk struktur, danner de komplementær baseparring blandt de nukleotider, der er til stede på modsatte polynukleotidstrenge. 

Tommelfingerreglen for komplementaritet er, at purinen, der er til stede på den ene streng, baseparres med den komplementære pyrimidin, der er til stede på den anden streng (Guanin parres med Cytosin og Adenin parrer med Thymin). 

  • Puriner inkluderer guanin og adenin
  • Pyrimidiner inkluderer uracil, thymin og cytosin

DNA-nukleotider

Følgende er de nukleotider, der fremstiller DNA:

Deoxyguanosintriphosphat (dGTP): Det er et purinnukleotid, der består af tre fosfatgrupper, deoxyribosesukker og en guaninbase.

Deoxythymidintriphosphat (dTTP): Det er et pyrimidinnukleotid, der består af tre fosfatgrupper, deoxyribosesukker og en thyminbase.

Deoxycytidintrifosfat (dCTP): Det er et pyrimidinnukleotid, der består af tre fosfatgrupper, deoxyribosesukker og en cytosinbase.

Deoxyadenosintriphosphat (dATP): Det er et purinnukleotid, der består af tre fosfatgrupper, deoxyribosesukker og en adeninbase.

RNA-nukleotider

Følgende er de nukleotider, der fremstiller RNA:

Guanosintriphosphat (GTP): Det er et purinnukleotid, der består af tre fosfatgrupper, et ribosesukker og en guaninbase.

Uridintrifosfat (UTP): Det er et pyrimidinnukleotid, der består af tre fosfatgrupper, et ribosesukker og en uracilbase.

Cytidintriphosphat (CTP): Det er et pyrimidinnukleotid, der består af tre fosfatgrupper, et ribosesukker og en cytosinbase.

Adenosintrifosfat (ATP): Det er et purin-nukleotid, der består af tre fosfatgrupper, en ribose sukker og adenin grundlag.

Gratis nukleotider

Kun nukleotidtriphosphater forbinder hinanden for at danne nukleinsyrer, nukleotidmonophosphater og nukleotiddiphosphater inkorporeres ikke i polynukleotidstrenge og er til stede i cellen som frie nukleotider. Imidlertid er mono- og diphosphatnukleotider involveret i andre vigtige cellulære processer og stofskifte. De frie nukleotider fungerer også som co-enzymer til forskellige enzymer til katalyse af biokemiske reaktioner. 

Sig for eksempel, ATP fungerer som et energirigt molekyle og co-enzym til mange biokemiske reaktioner. ATP er ofte nødvendigt for at starte en række biokemiske reaktioner i vores krop. 

Gratis nukleotider har også en rolle i cellulær apoptose. Ændringer i nukleotiderne aktiverer det proteasomale maskineri i cellen, som fører cellen mod programmeret celledød, også kendt som apoptose. Apoptose er et vigtigt fænomen, der finder sted inde i vores krop. Det giver vores krop en ordentlig form samt forhindrer vores krop i forskellige genetiske sygdomme.

Konklusion

I denne artikel har vi diskuteret om strukturen af ​​nukleotider i detaljer. De har en afgørende rolle i dannelsen af ​​det genetiske materiale (DNA og RNA). Men de spiller også roller i nedbrydningen og nedbrydningen af ​​beskadigede cellulære komponenter, hvilket vil blive diskuteret i vores kommende indlæg. 

Interview Q & A relateret til dette emne

Q1 Navngiv de fire typer nukleotider?

Svar: Der er fem typer nukleotider samlet til stede i DNA og RNA. Nemlig: Adenin, Guanin, Thymin, Cytosin og Uracil. Heraf er adenin, guanin og cytosin almindelige blandt DNA og RNA. Mens DNA indeholder thymin, og RNA indeholder uracil i stedet for thymin.

Q2 Navngiv de tre komponenter i et nukleotid?

Svar: Et nukleotid indeholder tre strukturelle komponenter (byggesten), som er som følger:

  • en nitrogenholdig base [Purin (Adenin og Guanin) eller Pyrimidin (Thymin og Cytosin)], 
  • et sukker med fem kulstof (ribosesukker i tilfælde af RNA og deoxyribosesukker i tilfælde af DNA) 
  • og en phosphatgruppe.

Q3 Hvad er funktionen af ​​nukleotider?

Svar: Et nukleotids primære funktion er at opbygge DNA og RNA, som lagrer en organismes genetiske information. Nukleotider er også involveret i cellulære signalveje (cAMP fungerer som en sekundær messenger). Nukleotider som ATP og GTP er ofte involveret i kroppens energidrevne mekanismer. Nogle af nukleotiderne som NAD, NADH, NADP, NADPH osv., fungerer ofte som kofaktor for enzymerne, der udfører forskellige metaboliske processer.

Q4 Hvor findes nukleotider?

Svar: Nukleotiderne er rigeligt til stede i cellens kerne, da de er byggestenene i DNA eller RNA. Nogle nukleotider er til stede i cytoplasmaet, da de også er involveret i de biokemiske veje. Endelig er nukleotider involveret i cellesignalvejene også til stede i ekstracellulære miljøer.

Q5 Er DNA et nukleotid?

Svar: DNA omfatter et stort antal nukleotider. Således er det kendt som et polynukleotid. 

Q6 Hvad er et nukleotiddiagram?

Svar: For detaljer om nukleotidstruktur Klik her

Q7 Hvordan dannes nukleotid?

Svar: Nukleosiddannelse er det primære trin i dannelsen af ​​nukleotid. Et nukleosid syntetiseres efter en pentosesukker forbinder med en nitrogenholdig base gennem N-glycosidbinding. Det dannede nukleosid reagerer med en phosphatgruppe og gennemgår en forestringsreaktion for at producere nukleotid. Kemisk er et nukleotid en phosphatester af nukleosidet.

Q8 nukleotid vs nukleosid

Svar: Den grundlæggende forskel mellem et nukleotid og et nukleosid er tilstedeværelsen af ​​phosphatgruppe. Nukleosidet indeholder nitrogenholdig base og et ribosesukker, mens nitrogenholdigt base indeholder nitrogenholdig base, ribosesukker og en phosphatgruppe.

Q9 Hvilket nukleotid parres med cytosin?

Svar: Guanin danner komplementært basepar med cytosin. Guanin danner tre hydrogenbindinger med cytosin. Denne parring med guanin og cytosin er en vigtig stabiliseringskraft i DNA'et.

Q10 Navn nukleotidet findes ikke i RNA?

Svar: Thymin findes ikke i RNA. Uracil findes kun i RNA som erstatning for thymin. Thymin er involveret i reparationsmekanismerne, men en sådan reparationsmekanisme er ikke påkrævet i RNA'et. Derfor RNA indeholder Uracil i stedet for thymin.

Q11 hvilket nukleotid er altid parret med thymin?

Svar: Adenin parres altid med thymin. Det komplementære basepar for thymin er adenin i det biologiske system. Adenin fra en DNA-streng danner to hydrogenbindinger med thymin fra en anden DNA-streng, som bidrager til stabilisering af DNA'et.

Q12 Hvor er nukleotidet placeret i cellen?

Svar: nukleotider er placeret i hele protoplasmaet i cellen. Men findes rigeligt i kernen. Nukleotider findes også i cytoplasma og ekstracellulære miljøer.

Q13 hvor er nukleotidet på en DNA-streng?

Svar: DNA-strengen er kendt som polynukleotidstrengen; derfor består den af ​​flere enheder af nukleotider. Nukleotider findes i hele DNA-længden.

Q14 Hvilket nukleotid parres med guanin?

Svar: Cytosin til stede på den anden DNA-streng danner komplementært basepar med guanin. Tre hydrogenbindinger dannes mellem cytosin fra en DNA-streng og guanin fra en anden DNA-streng.

Q16. Navngiv de tre komponenter i et enkelt nukleotid?

Svar: De tre basiske komponenter i et enkelt nukleotid inkluderer: en nitrogenholdig base (purin eller pyrimidin), et ribosesukker (ribose eller deoxyribose) og en phosphatgruppe.

Q18. Hvordan kan du sammenligne og kontrastere nukleotid- og nitrogenholdige baser?

Svar: Nukleotid er den grundlæggende enhed i nukleinsyrerne (DNA / RNA), som inkluderer nitrogenholdig base, ribosesukker og fosfatgruppe. Mens nitrogenholdigt i sig selv er en af ​​komponenterne i nukleotid.

Q19. Hvad betyder nukleotidanalog?

Svar: Nukleotidanalog er derivaterne af standardnukleotider eller strukturelt lignende molekyler, der ligner nukleotider, men de udfører ikke den funktion, der normalt udføres af nukleotider.

Q20. Hvilke dele af DNA-nukleotid er vigtigst?

Svar: Nukleotider er karakteriseret ud fra tilstedeværelsen af ​​en type nitrogenholdig base. Derfor er den nitrogenholdige base den vigtigste del af et nukleotid. DNA lagrer genetisk information i form af nukleotidsekvens. Tilstedeværelsen af ​​forskellige nitrogenholdige baser er ansvarlig for fremstilling af kombinationer og sekvenser i DNA'et.

Læs også:

Efterlad en kommentar