Tính tổng quát
Nucleotide là các phân tử hữu cơ tạo nên các axit nucleic DNA và RNA.
Axit nucleic là các đại phân tử sinh học có tầm quan trọng cơ bản đối với sự tồn tại của một cơ thể sống và nucleotide là cơ sở xây dựng của chúng.
Tất cả các nucleotide đều có cấu trúc chung bao gồm ba yếu tố phân tử: một nhóm phosphate, một đường pentose (tức là đường 5 carbon) và một bazơ nitơ.
Trong DNA, pentose là deoxyribose; Mặt khác, trong RNA, nó là ribose.
Sự hiện diện của deoxyribose trong DNA và ribose trong RNA thể hiện sự khác biệt chính giữa các nucleotide cấu thành hai axit nucleic này.
Sự khác biệt quan trọng thứ hai liên quan đến các bazơ nitơ: các nucleotit của DNA và RNA chỉ có 3 điểm chung trong số 4 bazơ nitơ liên kết với chúng.
Nucleotide là gì?
Nucleotide là các phân tử hữu cơ cấu thành các đơn phân của axit nucleic DNA và RNA.
Theo một định nghĩa khác, nucleotide là đơn vị phân tử tạo nên axit nucleic DNA và RNA.
Các monome hóa học và sinh học xác định các đơn vị phân tử, được sắp xếp thành các chuỗi thẳng dài, tạo thành các phân tử lớn (đại phân tử), hay còn được gọi là polyme.
Cấu trúc chung
Nucleotide có cấu trúc phân tử bao gồm ba yếu tố:
- Một nhóm photphat, là một dẫn xuất của axit photphoric;
- Một loại đường có 5 nguyên tử cacbon, tức là, một đường pentose;
- Một bazơ nitơ, là một phân tử dị vòng thơm.
Đường pentose đại diện cho yếu tố trung tâm của nucleotide, vì nhóm phosphate và bazơ nitơ liên kết với nó.
Hình: Các yếu tố tạo nên nucleotide chung của axit nucleic. Như có thể thấy, nhóm phốt phát và bazơ nitơ liên kết với đường.
Liên kết hóa học giữ pentose và nhóm phosphate với nhau là liên kết phosphodiester (hoặc liên kết phosphodiester), trong khi liên kết hóa học liên kết pentose và bazơ nitơ là liên kết N-glycosidic (hoặc liên kết N-glycosidic.).
THAN CỦA PENTOSO ĐƯỢC THAM GIA VÀO CÁC LIÊN KẾT KHÁC NHAU?
Tiền đề: các nhà hóa học đã nghĩ đến việc đánh số các nguyên tử cacbon tạo nên các phân tử hữu cơ, theo cách đơn giản hóa việc nghiên cứu và mô tả chúng. Sau đó, ở đây, 5 cacbon của một đường pentose trở thành: cacbon 1, cacbon 2, cacbon 3, cacbon 4 và cacbon 5. Tiêu chí để ấn định các con số là khá phức tạp, do đó chúng tôi cho rằng việc loại bỏ nó là phù hợp.
Trong số 5 nguyên tử tạo thành pentoza của nucleotit, những nguyên tử tham gia vào liên kết với bazơ nitơ và nhóm photphat lần lượt là cacbon 1 và cacbon 5.
- Pentose cacbon 1 → liên kết N-glycosidic → bazơ nitơ
- Pentose cacbon 5 → liên kết photphodiester → nhóm photphat
NUCLEOTIDES LÀ NUCLEOSIDES VỚI NHÓM PHOSPHATE
Hình: Cấu trúc của một đường pentose, đánh số các nguyên tử và liên kết của nó với bazơ nitơ và nhóm photphat.
Nếu không có nguyên tố nhóm photphat, các nucleotide sẽ trở thành nucleoside.
Trên thực tế, nucleoside là một phân tử hữu cơ, bắt nguồn từ sự kết hợp giữa pentose và một bazơ nitơ.
Chú thích này dùng để giải thích một số định nghĩa về nucleotide, trong đó nêu rõ: "nucleotide là những nucleoside có một hoặc nhiều nhóm phosphate liên kết với carbon 5".
Sự khác biệt giữa DNA và RNA
Các nucleotide của DNA và RNA khác nhau từ quan điểm cấu trúc.
Sự khác biệt chính nằm ở pentose: trong DNA, pentose là deoxyribose; Mặt khác, trong RNA, nó là ribose.
Deoxyribose và ribose chỉ khác nhau ở một nguyên tử: trên thực tế, một nguyên tử oxy bị thiếu trên carbon 2 của deoxyribose (NB: c "chỉ là một hydro), ngược lại, có mặt trên carbon 2 của ribose (NB: ở đây, oxy tham gia với hydro, tạo thành nhóm hydroxyl (OH).
Chỉ riêng sự khác biệt này thôi đã có tầm quan trọng sinh học to lớn: DNA là di truyền phụ thuộc vào sự phát triển và hoạt động đầy đủ của các tế bào của một sinh vật sống; Mặt khác, RNA là đại phân tử sinh học chịu trách nhiệm chính trong việc mã hóa, giải mã, điều hòa và biểu hiện các gen DNA.
Sự khác biệt quan trọng khác giữa các nucleotide DNA và RNA liên quan đến các bazơ nitơ.
Để hiểu đầy đủ bất đẳng thức thứ hai này, cần phải lùi lại một bước nhỏ.
Hình: Đường 5 carbon tạo nên nucleotide của RNA (ribose) và DNA (deoxyribose).
Bazơ nitơ là những phân tử có bản chất hữu cơ, mà trong axit nucleic, đại diện cho yếu tố phân biệt của các loại nucleotit cấu thành khác nhau. Trên thực tế, trong các nucleotit ADN cũng như trong các nucleotit ARN, yếu tố biến đổi duy nhất là bazơ nitơ; khung xương nhóm đường-photphat không thay đổi.
Cả trong DNA và RNA, các bazơ nitơ có thể có là 4; do đó, các loại nucleotit, đối với mỗi axit nucleic, đều có cả 4.
Phải nói rằng, quay trở lại sự khác biệt quan trọng thứ hai giữa các nucleotide của DNA và RNA, hai axit nucleic này chỉ có 3 trong số 4 gốc nitơ. Trong trường hợp này, adenin, guanin và cytosine là 3 gốc nitơ có trong cả DNA và RNA; mặt khác, thymine và uracil là cơ sở nitơ thứ tư của DNA và cơ sở thứ tư của RNA.
Do đó, ngoài pentose, nucleotide DNA và RNA nucleotide giống nhau về 3 trong số 4 loại.
Các lớp thành viên của cơ sở nitơ
Adenine và guanine thuộc nhóm bazơ nitơ, được gọi là purine. Purines là các hợp chất dị vòng thơm vòng đôi.
Mặt khác, thymine, cytosine và uracil thuộc nhóm bazơ nitơ, được gọi là pyrimidine. Pyrimidine là những hợp chất dị vòng thơm một vòng.
TÊN KHÁC CỦA NUCLEOTIDES DNA VÀ RNA
Các nucleotide có đường deoxyribose, tức là các nucleotide DNA, có tên thay thế là deoxyribonucleotide, chính xác là do sự hiện diện của đường nói trên.
Vì những lý do tương tự, các nucleotide với đường ribose, đó là các nucleotide của RNA, sẽ có tên thay thế là ribonucleotide.
- Deoxyribonucleotide adenine
- Guanin deoxyribonucleotide
- Deoxyribonucleotide cytosine
- Deoxyribonucleotide thymine
- Ribonucleotide adenine
- Guanine Ribonucleotide
- Cytosine Ribonucleotide
- Uracil ribonucleotide
Tổ chức trong axit nucleic
Trong cấu tạo axit nucleic, các nucleotide tự sắp xếp thành các sợi dài, tương tự như chuỗi.
Mỗi nucleotide tạo thành các sợi dài này liên kết với nucleotide tiếp theo bằng liên kết phosphodiester giữa carbon 3 của pentose của nó và nhóm photphat của nucleotide ngay sau đó.
CÁC TIỆN ÍCH
Các sợi nucleotide (hoặc sợi nucleotide), tạo nên axit nucleic, có hai đầu, được gọi là đầu 5 "(đọc là" số nguyên tố năm cuối ") và đầu 3" (đọc là "ba số nguyên tố cuối"). Theo quy ước, các nhà sinh học và di truyền học đã xác định rằng "đầu 5" đại diện cho phần đầu của một sợi tạo thành axit nucleic, trong khi "đầu 3" đại diện cho phần đuôi của nó.
Theo quan điểm hóa học, "đầu 5" trùng với nhóm photphat của nucleotit đầu tiên của chuỗi, trong khi "đầu 3" trùng với nhóm hydroxyl (OH) đặt trên cacbon 3 của nucleotit cuối cùng.
Chính trên cơ sở tổ chức này, trong các sách về di truyền học và sinh học phân tử, các sợi nucleotide được mô tả như sau: P-5 "→ 3" -OH.
* Lưu ý: chữ P chỉ nguyên tử photpho của nhóm photphat.
Vai trò sinh học
Sự biểu hiện của gen phụ thuộc vào trình tự nucleotit của ADN. Gen là các đoạn ADN dài nhiều hay ít (tức là các đoạn nucleotit), chứa thông tin cần thiết cho quá trình tổng hợp protein. Được tạo thành từ các axit amin, protein là các đại phân tử sinh học, đóng một vai trò cơ bản trong việc điều hòa các cơ chế tế bào của sinh vật.
Trình tự nucleotit của một gen nhất định quy định trình tự axit amin của protein liên quan.
