Определение нуклеотида
Нуклеотид является органическим молекула это строительный блок ДНК и РНК. Они также имеют функции, связанные с клеточная сигнализация, метаболизм и ферментативные реакции. Нуклеотид состоит из трех частей: фосфатная группа 5-углеродный сахар и азотистая основа, Четыре азотистых основания в ДНК – аденин, цитозин, гуанин и тимин, РНК содержит урацил, а не тимин. Нуклеотид в цепи составляет генетический материал всех известных живых существ. Они также выполняют ряд функций вне хранилища генетической информации, как посланники и движущие энергию молекулы.
Серия из трех нуклеотидов в ДНК известна как кодон и направляет белки внутри клетка присоединить определенный белок к серии, указанной остальной частью ДНК. Специальные кодоны даже указывают оборудованию, где остановить и запустить процесс. ДНК перевод Как известно, преобразует информацию из ДНК в язык белков. Эта цепочка аминокислоты затем можно правильно сложить и обеспечить одну из многих функций внутри ячейки.
Нуклеотидная структура
Структура нуклеотидов проста, но структура, которую они могут образовать вместе, сложна. Ниже изображение ДНК. Эта молекула состоит из двух нитей, которые оборачиваются вокруг друг друга, образуя водородные связи в середине структуры для поддержки. Каждый нуклеотид внутри имеет специфическую структуру, которая обеспечивает это образование.
Азотистая основа
Азотистое основание является центральной несущей информацию структурой нуклеотидов. Эти молекулы, которые имеют различные открытые функциональные группы, имеют разные способности взаимодействовать друг с другом. Как и на изображении, идея расположения – это максимальное количество водородных связей между вовлеченными нуклеотидами. Из-за структуры нуклеотида, только один нуклеотид может взаимодействовать с другим. Изображение выше показывает связь тимина с аденином и связь гуанина с цитозином. Это правильное и типичное расположение.
Это равномерное образование вызывает скручивание структуры и является гладким, если нет ошибок. Один из способов, которыми белки способны восстанавливать поврежденную ДНК, заключается в том, что они могут связываться с неровными точками в структуре. Неровные пятна создаются, когда между противоположными молекулами нуклеотидов не возникает водородная связь. Белок вырезает один нуклеотид и заменяет его другим. Двойная природа генетических цепей гарантирует, что подобные ошибки могут быть исправлены с высокой степенью точности.
сахар
Вторая часть нуклеотида – это сахар. Независимо от нуклеотида, сахар всегда одинаков. Разница между ДНК и РНК. В ДНК 5-углеродный сахар дезоксирибоза в то время как в РНК 5-углеродным сахаром является рибоза. Это дает генетическим молекулам их имена; Полное название ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота, а РНК – рибонуклеиновая кислота.
Сахар с его открытым кислородом может связываться с фосфатной группой следующей молекулы. Затем они образуют связь, которая становится сахарно-фосфатной основой. Эта структура добавляет жесткости структуре, поскольку ковалентные связи, которые они образуют, намного прочнее, чем водородные связи между двумя нитями. Когда белки приходят в процесс и транспонируют ДНК, они делают это, разделяя нити и считывая только одну сторону. Когда они проходят, нити генетического материала возвращаются вместе, управляемые притяжением между противоположными нуклеотидными основаниями. Сахарофосфатный остов остается на связи все время.
Фосфатная группа
Последняя часть нуклеотидной структуры, фосфатная группа, вероятно, знакома по другой важной молекуле АТФ. Аденозинтрифосфат, или АТФ, – это молекула энергии, на которую большая часть жизни на Земле полагается для хранения и передачи энергии между реакциями. АТФ содержит три фосфатные группы, которые могут хранить много энергии в своих связях. В отличие от АТФ, связи, образованные в нуклеотиде, известны как фосфодиэфирные связи, потому что они происходят между фосфатной группой и молекулой сахара.
Во время репликации ДНК фермент, известный как ДНК-полимераза, собирает правильные нуклеотидные основания и начинает организовывать их против цепи, которую он читает. Другой белок, ДНК-лигаза, завершил работу, создав фосфодиэфирную связь между молекулой сахара одного основания и фосфатной группой следующего. Это создает основу новой генетической молекулы, которая может быть передана следующему поколению. ДНК и РНК содержат всю генетическую информацию, необходимую для функционирования клеток.
Примеры нуклеотидов
аденин
Аденин представляет собой пурин, который является одним из двух семейств азотистых оснований. Пурины имеют двойную кольцевую структуру. В ДНК аденин связывается с тимином. В РНК аденин связывается с урацилом. Аденозинтрифосфат, как обсуждалось ранее, использует нуклеотид аденин в качестве основания. Оттуда могут быть присоединены три фосфатные группы. Это позволяет хранить много энергии в связях. По той же причине, по которой сахарофосфатный остов настолько силен, связи в АТФ также хороши. В сочетании со специальными ферментами, которые образовались для высвобождения энергии, она может передаваться другим реакциям и молекулам.
гуанин
Как и аденин, гуанин является пуриновым нуклеотидом; у него двойное кольцо. Он связывается с цитозином как в ДНК, так и в РНК. Как видно на изображении выше, гуанин связывается с цитозином через три водородные связи. Это делает связь цитозин-гуанин немного сильнее, чем связь тимин-аденин, которая образует только две водородные связи.
цитозин
Пиримидины являются другим классом нуклеотидов. Цитозин является пиримидин нуклеотид; в его структуре только одно кольцо. Цитозин связывается с гуанином как в ДНК, так и в РНК. Связываясь с нуклеотидом гуанином, они образуют прочную пару.
тимин
Как и нуклеотид цитозин, тимин является пиримидиновым нуклеотидом и имеет одно кольцо. Связывается с аденином в ДНК. Тимин не найден в РНК. В ДНК он образует только две водородные связи с аденином, что делает их более слабой парой.
урацил
Урацил также является пиримидином. В течение транскрипция от ДНК до РНК, урацил находится везде, где обычно идет тимин. Причина этого не совсем понятна, хотя урацил имеет некоторые явные преимущества и недостатки. Большинство существ не используют урацил в ДНК, потому что он недолговечен и может разлагаться на цитозин. Однако в РНК урацил является предпочтительным нуклеотидом, поскольку РНК также является короткоживущей молекулой.
Нуклеотидная функция
Помимо того, что нуклеотид является основной единицей генетического материала для всех живых существ, он может выполнять и другие функции. Нуклеотид может быть основанием в другой молекуле, такой как аденозинтрифосфат (АТФ), которая является молекулой основной энергии клетки. Они также обнаруживаются в коферментах, таких как NAD и NADP, которые поступают из ADP; Эти молекулы используются во многих химических реакциях, которые играют роль в обмене веществ. Другой молекулой, которая содержит нуклеотид, является циклический АМФ (цАМФ), молекула-мессенджер, которая важна во многих процессах, включая регуляцию обмена веществ и передачу химических сигналов в клетки. Нуклеотиды не только составляют строительные блоки жизни, но также образуют множество различных молекул, которые функционируют, чтобы сделать жизнь возможной.
викторина
1. Что из следующего не является частью нуклеотидной структуры?A. 5-углеродный сахарB. Фосфатная группаC. фосфолипидов
Ответ на вопрос № 1
С верно. Три компонента нуклеотида представляют собой 5-углеродный сахар, фосфатную группу и азотистое основание. Нуклеотид не содержит фосфолипидов; это молекулы, которые составляют клеточная мембрана и ядерная оболочка.
2. Какое спаривание правильное?A. A-GB. С-GC. Т-УD. П-С
Ответ на вопрос № 2
В верно. Цитозин всегда сочетается с гуанином как в ДНК, так и в РНК, и наоборот. Цитозин является пиримидином, и это позволяет ему соединяться с гуанином, который является пурином. Помните, что высокие буквы A, T и U, все пары, в то время как круглые буквы также соединяются вместе. Таким образом, C-G является единственным ответом, который следует этому правилу.
3. Какой нуклеотид не найден в ДНК?A. урацилB. тиминC. аденин
Ответ на вопрос № 3
верно. Урацил не обнаружен в ДНК. Он содержится только в РНК, где он заменяет тимин (которого нет в РНК). Урацил связывается с аденином в РНК.
Ссылки
- Hartwell, L.H., Hood, L., Goldberg, M.L., Reynolds, A.E. & Silver, L.M. (2011). генетика : От генов к геномам Бостон: Макгроу Хилл.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., Bretscher, A.,. , , Мацудайра, П. (2008). Молекулярно-клеточная биология (6-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен и Компания.
- Нельсон Д.Л., & Кокс М.М. (2008). Принципы биохимия, Нью-Йорк: W.H. Фримен и Компания.