Nukleotida - apa ini? Komposisi, struktur, jumlah dan urutan nukleotida dalam rantai DNA

Semua kehidupan di planet ini terdiri dari banyak sel yang mendukung pemesanan organisasi mereka dengan mengorbankan yang terkandung dalam inti informasi genetik. Hal ini masih hadir, dilaksanakan dan ditransmisikan senyawa makromolekul kompleks - asam nukleat yang terdiri dari unit monomer - nukleotida. tidak mungkin untuk melebih-lebihkan peran asam nukleat. Stabilitas struktur mereka ditentukan oleh fungsi normal dari organisme, dan setiap penyimpangan dalam struktur pasti akan menyebabkan perubahan dalam organisasi seluler, aktivitas proses fisiologis dan kelangsungan hidup sel-sel pada umumnya.

Konsep dari nukleotida dan sifat-sifatnya

Setiap molekul DNA atau RNA terdiri dari senyawa monomer yang lebih kecil - nukleotida. Dengan kata lain, nukleotida - blok bangunan asam nukleat, co-enzim dan banyak senyawa biologis lainnya, yang penting untuk sel selama hidupnya.

Sifat-sifat utama dari zat-zat penting meliputi:

• penyimpanan informasi tentang struktur protein dan sifat-sifat yang diwariskan;
• Kontrol atas pertumbuhan dan reproduksi;
• berpartisipasi dalam metabolisme dan banyak proses fisiologis lainnya dalam sel.

Komposisi nukleotida

Berbicara nukleotida, kita tidak bisa berkutat pada masalah penting seperti struktur dan komposisi mereka.

Setiap nukleotida terdiri dari:

• residu gula;
• basa nitrogen;
• kelompok fosfat atau residu asam fosfat.

Kita dapat mengatakan bahwa nukleotida - senyawa organik kompleks. Tergantung pada komposisi dan jenis basa nitrogen dalam struktur asam nukleat pentosa nukleotida dibagi lagi menjadi spesifik:

• asam deoksiribonukleat atau DNA;
• asam ribonukleat, atau RNA.

asam nukleat komposisi

Gula Asam-pentosa nukleat disajikan. Ini gula lima karbon dalam DNA disebut deoksiribosa, di RNA - ribosa. Setiap molekul memiliki pentosa lima atom karbon, empat dari yang bersama-sama dengan atom oksigen membentuk cincin beranggota lima, dan bagian kelima dari kelompok HO-CH2.

Posisi masing-masing atom karbon dalam molekul pentosa dilambangkan angka Arab dengan perdana (1C '2C', 3C '4C', 5C '). Karena semua proses membaca informasi genetik dengan molekul asam nukleat memiliki directivity yang ketat, penomoran atom karbon dan pengaturan mereka di atas ring berfungsi sebagai pointer ke arah yang benar.

Hidroksil kelompok untuk atom karbon ketiga dan kelima (dan 3S '5S') residu asam fosfat terpasang. Dia menentukan identitas kimia DNA dan RNA kepada sekelompok asam.

Atom karbon pertama (1S ') basa nitrogen yang melekat pada molekul gula.

Spesies basa komposisi nitrogen

Nukleotida basa nitrogen DNA yang diwakili oleh empat spesies:

• adenin (A);
• guanin (G);
• sitosin (C);
• timin (T).

Dua yang pertama milik kelas purin, dua terakhir - pirimidin. Molekul purin berat pirimidin selalu lebih berat.

Nukleotida RNA basa nitrogen diwakili:

• adenin (A);
• guanin (G);
• sitosin (C);
• urasil (U).

Urasil serta timin, basis pirimidin.

Dalam literatur ilmiah dan dapat sering menemukan dasar penunjukan nitrogen lainnya - huruf Latin (A, T, C, G, U).

Lebih detail struktur kimia purin dan pirimidin.

Pirimidin, yaitu sitosin, timin dan urasil, dalam struktur diwakili oleh atom nitrogen dua dan empat atom karbon membentuk enam cincin beranggota. Setiap atom memiliki nomor sendiri dari 1 sampai 6.

Purin (adenin dan guanin) terdiri dari pirimidin dan imidazole atau dua heterocycles. basa purin molekul yang diwakili oleh empat atom nitrogen dan lima atom karbon. Setiap atom nomor dari 1 sampai 9.

Senyawa yang dihasilkan dari basa nitrogen dan residu pentosa membentuk nukleosida. Nukleotida - senyawa nukleosida dan gugus fosfat.

Pembentukan ikatan fosfodiester

Hal ini penting untuk memahami pertanyaan tentang bagaimana untuk menggabungkan nukleotida dalam rantai polipeptida untuk membentuk molekul asam nukleat. Hal ini terjadi karena ikatan fosfodiester disebut.

Interaksi dua nukleotida memberikan dinukleotida. Pembentukan senyawa baru terjadi melalui kondensasi sebagai antara residu fosfat dari satu monomer dan hidroksi pentosa terjadi ikatan fosfodiester lain.

sintesis polinukleotida - berulang pengulangan reaksi ini (beberapa juta kali). Sebuah rantai polinukleotida dibangun dengan membentuk ikatan fosfodiester antara ketiga dan kelima karbon gula (3S 'dan 5S').

Perakitan polinukleotida - suatu proses yang kompleks yang terjadi ketika enzim DNA polimerase, yang hanya menyediakan pertumbuhan rantai di salah satu ujung (3 ') dengan gugus hidroksi bebas.

Struktur molekul DNA

Sebuah molekul DNA serta protein dapat menjadi struktur primer, sekunder dan tersier.

Urutan nukleotida dalam rantai DNA mendefinisikan utama struktur. struktur sekunder terbentuk karena ikatan hidrogen, dasar yang terjadinya meletakkan prinsip saling melengkapi. Dengan kata lain, dalam sintesis helix ganda DNA bertindak keteraturan tertentu: adenin, timin sesuai dengan sirkuit lainnya, guanin - sitosin dan sebaliknya. Pasang adenin dan timin atau guanin dan sitosin dibentuk oleh dua pertama dan dalam kasus tiga ikatan hidrogen yang terakhir. Senyawa tersebut menyediakan rantai nukleotida ikatan yang solid dan jarak yang sama di antara mereka.

Mengetahui urutan nukleotida dalam rantai DNA dengan prinsip saling melengkapi dapat diperpanjang kedua atau suplemen.

Struktur tersier dari kompleks DNA dibentuk oleh obligasi tiga-dimensi, yang molekul membuatnya lebih kompak dan mampu ditempatkan dalam sel volume kecil. Misalnya, E. coli panjang DNA lebih besar dari 1 mm, sedangkan panjang sel - kurang dari 5 mikron.

Jumlah nukleotida dalam DNA, dan itu adalah hubungan kuantitatif mereka tunduk pada aturan Chergaffa (jumlah basa purin selalu sama dengan jumlah pirimidin). Jarak antara nukleotida - konstan sama dengan 0,34 nm, dan berat molekulnya.

Struktur molekul RNA

RNA diwakili oleh rantai polinukleotida tunggal, yang dibentuk oleh ikatan kovalen antara pentosa (ribosa dalam kasus ini) dan bagian fosfat. Panjang itu adalah DNA jauh lebih pendek. Komposisi spesies dari basa nitrogen di nukleotida dan ada perbedaan. RNA pirimidin dasar timin bukan urasil digunakan. Tergantung pada fungsi yang dilakukan dalam tubuh, RNA mungkin dari tiga jenis.

• Ribosomal (rRNA) - umumnya akan mengandung dari 3.000 ke 5.000 nukleotida. Sebagai komponen struktural yang diperlukan terlibat dalam pembentukan pusat aktif ribosom, lokasi salah satu proses yang paling penting dalam sel - sintesis protein.
• Transportasi (tRNA) - terdiri dari rata-rata 75-95 nukleotida, melakukan transfer ke tempat sintesis asam amino polipeptida yang diinginkan di ribosom. Setiap jenis tRNA (setidaknya 40) memiliki yang melekat hanya untuk itu urutan nukleotida atau monomer.
• Informasi (RNAi) - dalam komposisi nukleotida sangat beragam. Transfer informasi genetik dari DNA ke ribosom, bertindak sebagai template untuk sintesis dari molekul protein.

Peran nukleotida dalam tubuh

Nukleotida dalam sel melakukan sejumlah fungsi penting:

• digunakan sebagai blok bangunan untuk asam nukleat (nukleotida purin dan seri pirimidin);
• terlibat dalam banyak proses metabolisme dalam sel;
• bagian dari ATP - sumber energi utama dalam sel;
• bertindak sebagai vektor mengurangi setara dalam sel (NAD +, NADP +, FAD, FMN);
• bertindak sebagai bioregulators;
• dapat dianggap sebagai utusan kedua ekstraseluler sintesis biasa (misalnya, cAMP atau cGMP).

Nukleotida - unit monomer yang membentuk senyawa yang lebih kompleks - asam nukleat, yang tanpa transfer informasi genetik, penyimpanan dan pemutaran. nukleotida bebas merupakan komponen utama yang terlibat dalam proses energi sinyal dan sel pendukung dan fungsi normal dari seluruh organisme.