Що таке нуклеотид в біології?

Молекула нуклеотиду має в своєму складі цукор, фосфат та азотисту основу. Як ці прості компоненти дозволяють нуклеотидам об’єднуватися разом, щоб створювати такі полімери, як ДНК і РНК, а також молекули, які несуть енергію, такі як АТФ?

Нуклеотиди: частина структури ДНК

Що таке нуклеотид? Щоб це зрозуміти, треба уявити собі ДНК. Потрапивши в ядро клітини і розплутавши хромосоми, можна побачити тонку подвійну нитку. При масштабуванні можна побачити, що кожна з цих ниток складається з невеликих будівельних блоків, званих нуклеотидами.

Якщо ДНК виглядає як скручена сходи, кожен будівельний блок або нуклеотид містить половину ступені і трохи вертикальної частини сходів. Інша половина ступені відноситься до сусідньої ланцюжку ДНК. Нуклеотиди також можуть існувати самі по собі або бути частиною інших важливих молекул, крім ДНК. Наприклад, енергетичний носій АТФ являє собою форму нуклеотиду.

Компоненти нуклеотиду

До складу нуклеотиду входять такі компоненти, як азотиста основа, цукор і один або кілька фосфатів. Варто розглянути кожен з них більш детально:

  • Азотисту основу. Це може бути аденін, тимін, цитозин, гуанін, урацил. Вони не є кислотами, кожен з них містить кілька атомів азоту. Нуклеотиди можуть з’єднуватися один з одним: цитозин завжди складає пару з гуаніном і адениновые пари з тиміном в ДНК або урацил в РНК.
  • Наступним основним компонентом нуклеотиду є цукор. Існує багато видів цукру, але тут важливі два: рибоза — це цукор, який ви побачите в РНК. Існує версія рибозы, у якої відсутня атом кисню, і він буде називатися цукрових дезоксирибозой. Це тип цукру в ДНК-нуклеотидах. Пам’ятайте, що ДНК — це дезоксирибонуклеїнова кислота.
  • Останнім основним фрагментом нуклеотиду є фосфат. Фосфат являє собою атом фосфору, пов’язаний з чотирма атомами кисню. Зв’язку між фосфатами є дуже високою енергією і діють як форма зберігання енергії. Коли зв’язок зламана, отримана енергія може бути використана для виконання роботи.

Типи нуклеотидів

Коли нуклеотиди полімеризуються або об’єднуються разом, вони утворюють нуклеїнову кислоту, таку як ДНК або РНК. Кожен нуклеотидний фосфат приєднується до іншого цукру, утворюючи цукор-фосфатну основу з азотистими підставами. Нуклеозид є частиною нуклеотиду, який складається тільки з цукру і підстави. Таким чином, ми можемо говорити про нуклеотиді як про нуклеозиде і фосфатах:

  • Нуклеозид монофосфат являє собою нуклеотид, який включає в себе один фосфат.
  • Нуклеозид дифосфат являє собою нуклеотид, який включає в себе два фосфату.
  • Нуклеозид трифосфат являє собою нуклеотид, який містить три фосфату. Нуклеотиди є будівельними блоками ДНК і РНК.

Які розрізняють типи нуклеотидів, яка їх структура та зміна одного нуклеотиду може вплинути на виживання організму?

Нуклеотид — це в біології… (визначення)

ДНК людини складається з нуклеотидів, які в основному представляють собою субэлементное вимірювання ДНК, выстраиваемое парами. Є близько 3 мільярдів цих пар, також званих парами підстав. Яке можна дати визначення нуклеотиду? Кожен сперматозоїд і кожна яйцеклітина містять приблизно шість мільярдів окремих нуклеотидів у своєму ядрі, які організовані в компактні молекули ДНК. Це полегшує їх зберігання та переміщення.

Отже, що таке нуклеотиди? Вони діють як особливий мову, який використовується для написання рецептів хімічних речовин, створюваних вашим організмом, зокрема білків. Більшість ділянок нуклеотидів називають небажаної ДНК, тому що вони нічого не кодують. Проте є невелика частка, яка має вирішальне значення для вашого виживання і робить вас такими, які ви є. Цей 2 % коду нуклеотидів для кожного білка, який ваш організм виробляє і має на ділянках ДНК, що називаються генами. Кожен ген кодує ланцюг амінокислот, яка призводить до утворення певного білка.

Мутації, які є змінами в ДНК-клітини, з участю одного нуклеотиду, можуть здатися тривіальними, враховуючи, що в геномі людини так багато нуклеотидів, але, коли вони відбуваються на певних генах, вони можуть призвести до небезпечних для життя захворювань. Щоб краще зрозуміти цей механізм, потрібно спочатку поглянути на деякі основи нуклеотидів.

Структура нуклеотидів

Нуклеотиди являють собою мономери (або будівельні блоки) нуклеїнових кислот і складаються з 5-вуглецевого цукру, фосфатної групи та азотистого підстави. Як вже було сказано, цукор і підстава разом утворюють нуклеозид. Додавання фосфатної групи перетворює молекулу в нуклеотид. Нуклеотиди називаються відповідно з азотистих підставою, яку вони містять, і цукром, приєднаним до нього (наприклад, дезоксирибозой в ДНК-нуклеотидах і рибозе в РНК). Які нуклеотиди ДНК і РНК? Всього існує вісім різних нуклеозидів в ДНК і РНК:

  • РНК: аденозин, гуанозин, цитидин, уридин.
  • ДНК: дезоксиаденозин, дезоксигуанозин, деоксицитидин, дезокситимидин.

Існують і інші важливі нуклеотиди, такі як ті, які беруть участь у метаболізмі (наприклад, АТФ) і клітинної передачі сигналів (наприклад, ГТФ).

Зв’язування нуклеотидів

Для створення ланцюгів полімеру (або декількох одиниць), які призводять до утворення РНК і ДНК, нуклеотиди з’єднуються один з одним через сахарофосфатный скелет, який утворюється, коли фосфат одного нуклеотиду приєднується до цукру іншого. Це можливо завдяки сильним ковалентним зв’язкам, званим фосфодиэфирными зв’язками.

Оскільки ДНК являє собою двухцепочечную молекулу, дві з цих полімерних ланцюгів повинні приєднуватися один до одного, як сходи. «Сходинки» складаються з пар нуклеотидів, які з’єднують дві сторони сходи з допомогою водневих зв’язків. Що таке нуклеотид? Це структурна одиниця ДНК, яка складається з азотистої основи і цукор-фосфатної основною ланцюга, що складається з фосфатної групи і цукру. ДНК складається з багатьох нуклеотидів, які містять і захищають генетичні коди організму.

Нуклеїнові кислоти

Нуклеїнові кислоти є биополимерами, які поряд з білками відіграють важливу роль у клітинах всіх живих організмів. Ці сполуки відповідальні за зберігання, передачу та реалізацію спадкової інформації. Що таке нуклеотиди? Це мономери нуклеїнових кислот.

Між частинами нуклеотиду виникають ковалентні хімічні зв’язки, які утворюються в результаті реакцій конденсації. Такі реакції є зворотними гідролізу. Цікавим фактом є те, що молекули ДНК зазвичай не тільки довше, ніж молекули РНК, але і включають в себе два ланцюжки, які з’єднані один з одним за допомогою водневих зв’язків, що виникають між азотистими підставами.