Alle lewe op die planeet bestaan uit baie selle wat die ordelikheid van hul organisasie handhaaf as gevolg van die genetiese inligting wat in die kern vervat is. Dit word gestoor, geïmplementeer en oorgedra deur komplekse hoëmolekulêre verbindings - nukleïensure, bestaande uit monomeereenhede - nukleotiede. Die rol van nukleïensure kan nie oorskat word nie. Die stabiliteit van hul struktuur bepaal die normale lewensbelangrike aktiwiteit van die organisme, en enige afwykings in die struktuur sal onvermydelik lei tot 'n verandering in die sellulêre organisasie, die aktiwiteit van fisiologiese prosesse en die lewensvatbaarheid van selle as 'n geheel.
Die konsep van 'n nukleotied en sy eienskappe
Elke molekule van DNA of RNA word saamgestel uit kleiner monomeriese verbindings - nukleotiede. Met ander woorde, 'n nukleotied is 'n boumateriaal vir nukleïensure, koënsieme en baie ander biologiese verbindings wat noodsaaklik is vir 'n sel in die loop van sy lewe.
Na die belangrikste eienskappe van hierdie onvervangbarestowwe kan toegeskryf word:
• berging van inligting oor proteïenstruktuur en oorgeërfde eienskappe;
• beheer oor groei en voortplanting;
• deelname aan metabolisme en baie ander fisiologiese prosesse wat in die sel voorkom.
Nukleotiedsamestelling
Praat van nukleotiede, mens kan nie anders as om stil te staan by so 'n belangrike kwessie soos hul struktuur en samestelling nie.
Elke nukleotied bestaan uit:
• suikerresidu;
• stikstofbasis;
• fosfaatgroep of fosforsuurresidu.
Daar kan gesê word dat 'n nukleotied 'n komplekse organiese verbinding is. Afhangende van die spesiesamestelling van stikstofbasisse en die tipe pentose in die nukleotiedstruktuur, word nukleïensure verdeel in:
• deoksiribonukleïensuur, of DNA;
• ribonukleïensuur, of RNA.
samestelling van nukleïensure
In nukleïensure word suiker deur pentose voorgestel. Dit is 'n vyf-koolstof suiker, in DNA word dit deoksiribose genoem, in RNA word dit ribose genoem. Elke pentosemolekule het vyf koolstofatome, waarvan vier saam met 'n suurstofatoom 'n vyfledige ring vorm, en die vyfde is deel van die HO-CH2-groep.
Die posisie van elke koolstofatoom in 'n pentosemolekule word aangedui deur 'n Arabiese syfer met 'n priemgetal (1C´, 2C´, 3C´, 4C´, 5C´). Aangesien al die prosesse van die lees van oorerflike inligting vanaf 'n nukleïensuurmolekule 'n streng rigting het, dien die nommering van koolstofatome en hul rangskikking in die ring as 'n soort aanduiding van die regte rigting.
Volgens die hidroksielgroep na'n fosforsuurresidu is geheg aan die derde en vyfde koolstofatome (3С´ en 5´). Dit bepaal die chemiese affiliasie van DNA en RNA met die groep sure.
'n Stikstofbasis is aan die eerste koolstofatoom (1С´) in 'n suikermolekule geheg.
Spesiesamestelling van stikstofbasisse
DNA-nukleotiede volgens stikstofbasis word deur vier tipes voorgestel:
• adenien (A);
• guanien (G);
• sitosien (C);
• timien (T).
Die eerste twee is puriene, die laaste twee is pirimidiene. Volgens molekulêre gewig is puriene altyd swaarder as pirimidiene.
RNA-nukleotiede deur stikstofbasis word voorgestel deur:
• adenien (A);
• guanien (G);
• sitosien (C);
• uracil (U).
Urasil, soos timien, is 'n pirimidienbasis.
In die wetenskaplike literatuur kan 'n mens dikwels 'n ander benaming van stikstofbasisse vind - in Latynse letters (A, T, C, G, U).
Kom ons stilstaan in meer besonderhede oor die chemiese struktuur van puriene en pirimidiene.
Pyrimidiene, naamlik sitosien, timien en urasil, word voorgestel deur twee stikstofatome en vier koolstofatome, wat 'n sesledige ring vorm. Elke atoom het sy eie getal van 1 tot 6.
Puriene (adenien en guanien) bestaan uit pirimidien en imidasool of twee heterosiklusse. Die purienbasismolekule word deur vier stikstofatome en vyf koolstofatome voorgestel. Elke atoom is genommer van 1 tot 9.
As gevolg van die verbinding van stikstof'n basis en 'n pentoseresidu vorm 'n nukleosied. 'n Nukleotied is 'n kombinasie van 'n nukleosied en 'n fosfaatgroep.
Vorming van fosfodiesterbindings
Dit is belangrik om die vraag te verstaan hoe nukleotiede in 'n polipeptiedketting verbind is en 'n nukleïensuurmolekule vorm. Dit gebeur as gevolg van die sogenaamde fosfodiesterbindings.
Die interaksie van twee nukleotiede gee 'n dinukleotied. Die vorming van 'n nuwe verbinding vind plaas deur kondensasie, wanneer 'n fosfodiesterbinding plaasvind tussen die fosfaatresidu van een monomeer en die hidroksiegroep van die pentose van 'n ander.
Sintese van 'n polinukleotied is herhaalde herhaling van hierdie reaksie ('n paar miljoen keer). Die polinukleotiedketting word gebou deur die vorming van fosfodiesterbindings tussen die derde en vyfde koolstowwe van suikers (3С´ en 5´).
Polinukleotiedsamestelling is 'n komplekse proses wat plaasvind met die deelname van die DNA-polimerase-ensiem, wat die groei van die ketting slegs van een kant (3´) met 'n vrye hidroksiegroep verseker.
Struktuur van die DNA-molekule
'n DNA-molekule, soos 'n proteïen, kan 'n primêre, sekondêre en tersiêre struktuur hê.
Die volgorde van nukleotiede in 'n DNS-ketting bepaal die primêre struktuur daarvan. Die sekondêre struktuur word gevorm deur waterstofbindings, wat gebaseer is op die beginsel van komplementariteit. Met ander woorde, tydens die sintese van die DNS-dubbelheliks, werk 'n sekere patroon: adenien van een ketting stem ooreen met die timien van die ander, guanien met sitosien, en omgekeerd. Pare adenien en timien of guanien en sitosienword gevorm as gevolg van twee in die eerste en drie in die laaste geval waterstofbindings. So 'n verbinding van nukleotiede verskaf 'n sterk binding tussen die kettings en 'n gelyke afstand tussen hulle.
Om die nukleotiedvolgorde van een DNA-string te ken, kan jy die tweede een voltooi deur die beginsel van komplementariteit of byvoeging.
Die tersiêre struktuur van DNS word gevorm deur komplekse driedimensionele bindings, wat sy molekule meer kompak maak en in 'n klein selvolume kan pas. So, byvoorbeeld, is die lengte van E. coli DNA meer as 1 mm, terwyl die lengte van die sel minder as 5 mikron is.
Die aantal nukleotiede in DNS, naamlik hul kwantitatiewe verhouding, gehoorsaam die Chergaff-reël (die aantal purienbasisse is altyd gelyk aan die aantal pirimidienbasisse). Die afstand tussen nukleotiede is 'n konstante waarde gelyk aan 0,34 nm, asook hul molekulêre gewig.
Die struktuur van die RNA-molekule
RNA word voorgestel deur 'n enkele polinukleotiedketting wat gevorm word deur kovalente bindings tussen 'n pentose (in hierdie geval, ribose) en 'n fosfaatresidu. Dit is baie korter as DNA in lengte. Daar is ook verskille in die spesiesamestelling van stikstofbasisse in die nukleotied. In RNA word uracil gebruik in plaas van die pirimidienbasis van timien. Afhangende van die funksies wat in die liggaam verrig word, kan RNA van drie tipes wees.
• Ribosomaal (rRNA) - bevat gewoonlik van 3000 tot 5000 nukleotiede. As 'n noodsaaklike strukturele komponent neem dit deel aan die vorming van die aktiewe sentrum van ribosome, die plek van een van die belangrikste prosesse in die sel- proteïenbiosintese.
• Transport (tRNA) - bestaan uit 'n gemiddeld van 75 - 95 nukleotiede, dra die verlangde aminosuur oor na die plek van polipeptiedsintese in die ribosoom. Elke tipe tRNA (ten minste 40) het sy eie unieke volgorde van monomere of nukleotiede.
• Inligting (mRNA) - baie uiteenlopend in nukleotiedsamestelling. Dra genetiese inligting van DNA na ribosome oor, dien as 'n matriks vir die sintese van 'n proteïenmolekule.
Die rol van nukleotiede in die liggaam
Nukleotiede in die sel verrig 'n aantal belangrike funksies:
• word gebruik as boustene vir nukleïensure (nukleotiede van die purien- en pirimidienreeks);
• is betrokke by baie metaboliese prosesse in die sel;
• is deel van ATP - die hoofbron van energie in selle;
• tree op as draers van reducerende ekwivalente in selle (NAD+, NADP+, FAD, FMN);
• voer die funksie van bioreguleerders uit;
• kan beskou word as tweede boodskappers ekstrasellulêre gereelde sintese (byvoorbeeld, cAMP of cGMP).
Nukleotied is 'n monomeriese eenheid wat meer komplekse verbindings vorm - nukleïensure, waarsonder die oordrag van genetiese inligting, die berging en voortplanting daarvan onmoontlik is. Vrye nukleotiede is die hoofkomponente betrokke by sein- en energieprosesse wat die normale funksionering van selle en die liggaam as geheel ondersteun.
