tổng quát
Nucleotide là các phân tử hữu cơ tạo nên 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 sinh vật sống và nucleotide là các khối xây dựng.
Tất cả các nucleotide có cấu trúc chung bao gồm ba nguyên tố phân tử: nhóm phốt phát, pentose (tức là 5 nguyên tử carbon) và 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 nucleotide của DNA và RNA chỉ có chung 3 trong số 4 bazơ nitơ liên quan.
Nucleotide là gì?
Các nucleotide là các phân tử hữu cơ cấu thành các monome của axit nucleic DNA và RNA .
Theo một định nghĩa khác, nucleotide là đơn vị phân tử tạo nên axit nucleic DNA và RNA.
Hóa chất và sinh học định nghĩa các đơn vị phân tử là các monome, được sắp xếp theo chuỗi tuyến tính dài, tạo thành các phân tử lớn ( đại phân tử ), được gọi là polyme .
Cấu trúc chung
Các nucleotide có cấu trúc phân tử bao gồm ba yếu tố:
- Một nhóm phốt phát, là một dẫn xuất của axit photphoric;
- Một loại đường có 5 nguyên tử carbon, tức là một pentose ;
- Một cơ sở nitơ, là một phân tử dị vòng thơm.
Pentose là nguyên tố trung tâm của các nucleotide, vì nó được liên kết với nhóm phốt phát và bazơ nitơ.
Hình: Các yếu tố cấu thành một nucleotide chung của axit nucleic. Có thể thấy, nhóm phốt phát và bazơ nitơ liên kết với đường.
Liên kết hóa học giữ liên kết pentose và nhóm phosphate với nhau là liên kết phosphodiesteric (hay liên kết phosphodiesteric ), trong khi liên kết hóa học kết hợp với pentose và bazơ nitơ là liên kết N-glycosid (hoặc liên kết N-glycosid). ).
NHỮNG CHĂM SÓC CỦA PENTOSO ĐƯỢC THAM GIA VÀO TIỀN THƯỞNG?
Tiền đề: các nhà hóa học đã nghĩ đến việc đánh số các nguyên tử tạo thành các phân tử hữu cơ, theo cách đơn giản hóa nghiên cứu và mô tả. Ở đây, sau đó, 5 nguyên tử cacbon của một pentose trở thành: carbon 1, carbon 2, carbon 3, carbon 4 và carbon 5. Tiêu chí phân bổ số lượng khá phức tạp, vì vậy chúng tôi cho rằng nó phù hợp để loại bỏ nó.
Trong số 5 nguyên tử cacbon tạo thành pentose của các nucleotide, những chất liên quan đến liên kết với bazơ nitơ và nhóm phốt phát lần lượt là carbon 1 và carbon 5 .
- Carbon 1 của pentose → Liên kết N-glycosid → gốc nitơ
- Carbon 5 của pentose → liên kết phosphodiesteric → nhóm phosphate
NUCLEOTIDES LÀ NUCLEOSIDES VỚI NHÓM PHOSPHATE
Hình: Cấu trúc của một pentose, đánh số các thành phần than và liên kết của nó với bazơ nitơ và nhóm phốt phát.
Không có thành phần nhóm phốt phát, các nucleotide trở thành nucleoside .
Thực tế, một nucleoside là một phân tử hữu cơ, xuất phát từ sự kết hợp giữa một pentose và một cơ sở nitơ.
Chú thích này dùng để giải thích một số định nghĩa về nucleotide, trong đó nêu rõ: "nucleotide là các 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 khác nhau đối với một nguyên tử: trên thực tế, trên carbon 2 của deoxyribose không có nguyên tử oxy (NB: chỉ có một hydro), trái lại, hiện diện trên ribose carbon 2 (NB: ở đây, oxy kết hợp với hydro, tạo thành nhóm hydroxyl OH).
Sự khác biệt duy nhất này có tầm quan trọng sinh học to lớn: DNA là di sản di truyền mà sự phát triển và hoạt động đúng đắn của các tế bào của một sinh vật sống phụ thuộc; Mặt khác, RNA là đại phân tử sinh học, chịu trách nhiệm chính cho việc mã hóa, giải mã, điều hòa và biểu hiện gen DNA.
Sự khác biệt quan trọng khác giữa các nucleotide của DNA và RNA liên quan đến các bazơ nitơ .
Để hiểu đầy đủ về bất đẳng thức thứ hai này, cần phải lùi một bước nhỏ.
Hình: các loại đường có 5 nguyên tử carbon tạo thành các nucleotide của RNA (ribose) và DNA (deoxyribose).
Các bazơ nitơ là các phân tử có tính chất hữu cơ, trong axit nucleic, đại diện cho thành phần đặc biệt của các loại nucleotide khác nhau. Trên thực tế, trong các nucleotide của DNA cũng như trong các nucleotide của RNA, yếu tố biến đổi duy nhất là cơ sở nitơ; bộ xương phốt phát vẫn không thay đổi.
Trong cả DNA và RNA, các bazơ nitơ có thể là 4; do đó, các loại nucleotide, đối với mỗi axit nucleic, nằm trong tổng số 4.
Điều đó nói rằng, trở lại sự khác biệt quan trọng thứ hai giữa các nucleotide của DNA và RNA, hai axit nucleic này chỉ có chung 3 bazơ nitơ trên 4. Trong trường hợp này, adenine, guanine và cytosine là 3 bazơ nitơ có mặt 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, tách rời nhau, các nucleotide của DNA và nucleotide của RNA bằng nhau cho 3 loại trong số 4 loại.
Các lớp thuộc về các cơ sở nitơ
Adenine và guanine thuộc nhóm các bazơ nitơ được gọi là purin . Các purin là các hợp chất dị vòng thơm hai vòng.
Thymine, cytosine và uracil, mặt khác, thuộc nhóm các bazơ nitơ, được gọi là pyrimidine . Pyrimidine là các hợp chất dị vòng thơm đơn vòng.
MỘT TÊN NUCLEOTID KHÁC CỦA DNA VÀ RNA
Các nucleotide với đường deoxyribose, đó là các nucleotide của DNA, lấy tên thay thế của deoxyribonucleotide, chính xác là do sự hiện diện của đường nói trên.
Vì những lý do tương tự, các nucleotide với đường ribose, tức là các nucleotide RNA, lấy tên thay thế của ribonucleotide .
| Nucleotide của DNA | Nucleotide của RNA |
|
|
Tổ chức trong axit nucleic
Trong việc tạo ra một axit nucleic, các nucleotide được tổ chức thành các sợi dài, tương tự như chuỗi.
Mỗi nucleotide tạo thành các chuỗi dài này liên kết với các nucleotide tiếp theo, bằng liên kết phosphodiesteric giữa carbon 3 của pentose của nó và nhóm phosphate của nucleotide ngay sau đó.
TUYỆT VỜI
Các sợi của nucleotide (hoặc chuỗi nucleotide), tạo thành axit nucleic, có hai cực, được gọi là kết thúc 5 ' (chúng ta đọc "kết thúc năm đầu tiên") và kết thúc 3' (chúng ta đọc "kết thúc ba trước"). Theo quy ước, các nhà sinh học và nhà di truyền học đã xác định rằng đầu 5 'đại diện cho đầu của một sợi axit nucleic, trong khi đầu 3' đại diện cho đuôi của nó.
Từ quan điểm hóa học, đầu 5 'trùng với nhóm photphat của nucleotide đầu tiên của chuỗi, trong khi đầu 3 trùng với nhóm hydroxyl (OH) đặt trên carbon 3 của nucleotide cuối cùng.
Dựa trên tổ chức này, trong các cuốn sách về sinh học di truyền và phân tử, các sợi nucleotide được mô tả như sau: P-5 '→ 3'-OH.
* Lưu ý: chữ P chỉ nguyên tử phốt pho của nhóm phốt phát.
Vai trò sinh học
Sự biểu hiện của gen phụ thuộc vào trình tự nucleotide DNA. Các gen là các phân đoạn DNA dài hoặc ít hơn (do đó là các phân đoạn nucleotide), chứa thông tin cần thiết cho quá trình tổng hợp protein . Bao gồm các axit amin, protein là các đại phân tử sinh học, đóng vai trò cơ bản trong việc điều chỉnh các cơ chế tế bào của một sinh vật.
Trình tự nucleotide của một gen nhất định chỉ định trình tự axit amin của protein liên quan.
