Нуклеотид – що це таке: з чого він складається,сколькоего в ДНК икаковапоследовательност

У організмі людини знаходиться велика кількість органічних сполук, без яких неможливо уявити стабільний перебіг обмінних процесів, що підтримують життєдіяльність всіх внутрішніх органів. Одними з таких речовин є нуклеотиди – це фосфорні ефіри нуклеозидів, які відіграють найважливішу роль у передачі інформаційних даних, а також хімічних реакціях з виділенням внутрішньоклітинної енергії.

Як самостійні органічні одиниці формують наповнювальний складу всіх нуклеїнових кислот і більшості коферментів. Розглянемо більш детально, що таке нуклеозидфосфаты і яку роль вони грають в людському організмі.

Склад

З чого складається речовина нуклеотид. Воно вважається вкрай складним ефіром, які належать до групи кислот фосфору і нуклеозидів, які за своїми біохімічними властивостями відносяться до числа N-глікозидів і містять гетероциклічні фрагменти, пов’язані з молекулами глюкози та атомом азоту.

У природі найбільш поширеними є нуклеотиди ДНК.

Крім цього, ще розрізняють органічні речовини з подібними характеристиками будови: рибонуклеотиды, а також дезоксирибонуклеотиды. Всі вони без винятку є мономерными молекулами, що належать до складних за будовою біологічних речовин полімерного типу.

З них формується РНК і ДНК усіх живих істот, починаючи від найпростіших мікроорганізмів і вірусних інфекцій, закінчуючи людським організмом.

Залишок молекулярної структури фосфору серед нуклеозидфосфатов, утворює ефірний зв’язок з двома, трьома, а в деяких випадках відразу з п’ятьма гідроксильними групами. Практично всі без винятку нуклеотиди відносяться до числа ефірних речовин, які утворилися із залишків ортофосфорної кислоти, тому їх зв’язку стійкі і не розпадаються під впливом несприятливих факторів внутрішнього та зовнішнього середовища.

Зверніть увагу! Будова нуклеотидів завжди складна і ґрунтується на моноэфирах. Послідовність нуклеотидів може змінюватися під впливом стресових факторів.

Біологічна роль

Вплив нуклеотидів на перебіг всіх процесів в організмі живих істот вивчають учені, які досліджують молекулярне будова внутрішньоклітинного простору.

На основі лабораторних висновків, отриманих за результатами багаторічної роботи науковців різних країн світу, виділяють наступну роль нуклеозидфосфатов:

  • універсальний джерело життєвої енергії, за рахунок якої відбувається живлення клітин і, відповідно, підтримується нормальна робота тканин, що формують внутрішні органи, біологічні рідини, епітеліальний покрив, судинну систему;
  • є транспортувальниками глюкозних мономерів в клітинах будь-якого типу (це одна з форм вуглеводного обміну, коли вживається цукор, під впливом травних ферментів перетворюється в глюкозу, яка розноситься в кожен куточок організму разом з нуклеозидфосфатами);
  • виконують функцію коферменту (вітамінні й мінеральні сполуки, які сприяють забезпеченню клітин поживними речовинами);
  • складні і циклічні мононуклеотиды є біологічними провідниками гормонів, що розповсюджуються разом з потоком крові, а також посилюють дію нейронних імпульсів;
  • аллостерическим чином регулюють активність травних ферментів, що виробляються залозами підшлункової залози.

Нуклеотиди входять до складу нуклеїнових кислот. Вони з’єднані трьома і п’ятьма зв’язками фосфодиэфирного типу. Генетики та вчені, що присвятили своє життя молекулярної біології, продовжують лабораторні дослідження нуклеозидфосфатов, тому щорічно світ дізнається ще більше цікавого про властивості нуклеотидів.

Нуклеотидна послідовність

Послідовність нуклеотидів – це різновид генетичного рівноваги і балансу розташування амінокислот в структурі ДНК, своєрідний порядок розміщення залишків ефіру у складі нуклеїнових кислот.

Він визначається за допомогою традиційного методу секвенування відібраного для аналізу біологічного матеріалу.

За рекомендацією всесвітньої організації IUPAC послідовність нуклеотидів записується шляхом використання наступних літер латинського алфавіту з подальшою розшифровкою:

Т – тимін;

А – аденін;

G – гуанін;

З – цитозин;

R – GA аденін в комплексі з гуаніном і підставами пурину;

Y – TC пиримидиновые з’єднання;

K – GT нуклеотиди, що містять кетогруппу;

M – AC входять в аміногрупу;

S – GC потужні, що відрізняються трьома водневими сполуками;

W – AT нестійкі, які утворюють лише по дві водневі зв’язки.

Послідовність нуклеотидів може змінюватися, а позначення латинськими літерами необхідні в тих випадках, коли порядок розташування ефірних сполук невідомий, є несуттєвим або вже є результати первинних досліджень.

Найбільшу кількість варіантів і комбінацій нуклеозидфосфатов властиво для ДНК. Для запису ефірних сполук РНК досить символів A, С, G, U. Останнім літерне позначення є речовиною уридин, яке зустрічається тільки в РНК. Послідовність символічних позначень завжди записується без пропусків.

Корисне відео: нуклеїнові кислоти (ДНК і РНК)

Скільки нуклеотидів в ДНК

Для того, щоб максимально детально розуміти, про що йде мова, слід мати чітке уявлення про саму ДНК. Це окремий вид молекул, які мають витягнуту форму і складаються зі структурних елементів, а саме – нуклеозидфосфатов. Яку кількість нуклеотидів в ДНК? Існує 4 види ефірних сполук даного типу, що входять до складу ДНК. Це аденін, тимін, цитозин і гуанін. Всі вони формують єдиний ланцюжок, з якої утворюється молекулярна структура ДНК.

Вперше будова ДНК було розшифровано в далекому 1953 році американськими вченими Френсісом Лементом і Джеймсом Уотсоном. В однієї молекули дезоксирибонуклеїнової кислоти міститься по два ланцюжки нуклеозидфосфатов. Вони розміщені таким чином, що зовні нагадують спіраль, закручивающуюся навколо своєї осі.

Зверніть увагу! Кількість нуклеотидів в ДНК незмінне і обмежується лише чотирма видами — дане відкриття наблизила людство до розшифровки повного генетичного коду людини.

Будова нуклеотиду

При цьому будова молекули має одну важливу особливість. Всі нуклеотидні ланцюги мають властивість комплементарності. Це означає, що один навпроти одного розміщуються тільки ефірні сполуки певного виду. Відомо, що навпроти тиміну завжди розташований аденін. Навпаки цитозина не може знаходиться ніяке інше речовина крім гуаніна. Такі нуклеотидні пари формують принцип комплементарності і є нероздільними.

Маса і довжина

За допомогою складних математичних підрахунків і лабораторних досліджень, вченим вдалося встановити точні фізико-біологічні властивості ефірних сполук, що формують молекулярну структуру дезоксирибонуклеїнової кислоти.

Відомо, що тривала довжина одного внутрішньоклітинного залишку, що складається з амінокислот в єдиній поліпептидного ланцюга – 3,5 ангстрем. Середня маса одного молекулярного залишку дорівнює 110.е.м.

Крім цього, виділяють ще мономери нуклеотидного типу, які сформовані не тільки з амінокислот, але мають і ефірні складові. Це мономери ДНК і РНК. Їх лінійна довжина вимірюється безпосередньо всередині нуклеїнової кислоти і становить не менше 3,4 ангстрем. Молекулярний вага одного нуклеозидфосфата знаходиться в межах 345 а.е.м. Це вихідні дані, які використовуються в практичній лабораторній роботі, присвяченій дослідам, генетичним дослідженням та іншої наукової діяльності.

Медичні позначення

Генетика як наука, що розвивалася ще в період, коли не було досліджень будови ДНК людини і інших живих істот на молекулярному рівні. Тому в період домолекулярной генетики нуклеотидні зв’язку позначалися, як найменший елемент в структурі молекули ДНК. Як раніше, так і нині, ефірні речовини цього типу були схильні до мутації. Вона могла бути спонтанної або індукованої, тому для позначення нуклеозидфосфатов з пошкодженою структурою ще використовують термін «рекон».

Для визначення поняття настання можливої мутації в азотистих з’єднаннях нуклеотидних зв’язків, застосовують термін «мутон». Дані позначення більше затребувані в лабораторній роботі з біологічним матеріалом. Також використовуються вченими-генетиками, які вивчають будову молекул ДНК, шляхи передачі спадкової інформації, способи її шифрування та можливі комбінації генів, одержуваних в результаті злиття генетичного потенціалу двох статевих партнерів.

Корисне відео: будова нуклеотиду

Висновок

Виходячи з вищевикладеного можна зробити висновок, що нуклеозидфосфаты – це важлива складова частина внутрішньоклітинного пристрою в організмі людини і будь-якої живої істоти. За рахунок ефірних речовин даного типу передається велика частина не тільки генетичної інформації від батьків до нащадків, але й здійснюються обмінні процеси в тканинах всіх життєво важливих органів.