Nukleotide. Nukleotid: Struktur, Masse, Länge, Sequenz Name von DNA-Nukleotiden

Nukleotide sind komplexe biologische Substanzen, die in vielen biologischen Prozessen eine Schlüsselrolle spielen. Sie dienen als Grundlage für den Aufbau von DNA und RNA und sind darüber hinaus als universelle Energiequellen für die Proteinsynthese und das genetische Gedächtnis verantwortlich. Nukleotide sind Bestandteil von Coenzymen, nehmen am Kohlenhydratstoffwechsel und der Lipidsynthese teil. Darüber hinaus sind Nukleotide Bestandteile aktiver Formen von Vitaminen, hauptsächlich der Gruppe B (Riboflavin, Niacin). Nukleotide tragen zur Bildung einer natürlichen Mikrobiozönose bei, liefern die notwendige Energie für regenerative Prozesse im Darm, beeinflussen die Reifung und Normalisierung der Funktion von Hepatozyten.

Nukleotide sind niedermolekulare Verbindungen, die aus stickstoffhaltigen Basen (Purine, Pyrimidine), Pentosezucker (Ribose oder Desoxyribose) und 1-3 Phosphatgruppen bestehen.

Die häufigsten Monophosphate sind an Stoffwechselprozessen beteiligt: Purine - Adenosinmonophosphat (AMP), Guanosinmonophosphat (GMP), Pyrimidine - Cytidinmonophosphat (CMP), Uridinmonophosphat (UMP).

Was hat das Interesse am Problem des Gehalts an Nukleotiden in Babynahrung geweckt?

Bis vor kurzem wurde angenommen, dass alle notwendigen Nukleotide im Körper synthetisiert werden, und sie wurden nicht als essentielle Nährstoffe angesehen. Es wurde angenommen, dass diätetische Nukleotide hauptsächlich eine "lokale Wirkung" haben, die das Wachstum und die Entwicklung des Dünndarms, den Fettstoffwechsel und die Leberfunktion bestimmen. Neuere Studien (Materialien der ESPGAN-Sitzung, 1997) haben jedoch gezeigt, dass diese Nukleotide notwendig werden, wenn die körpereigene Versorgung unzureichend ist: zum Beispiel bei Krankheiten, die mit Energiemangel einhergehen - schwere Infektionen, Schwindsucht, sowie bei Neugeborenen während des schnellen Wachstums des Kindes, bei Immunschwächezuständen und hypoxischen Verletzungen. Gleichzeitig nimmt das Gesamtvolumen der endogenen Synthese ab und wird unzureichend, um den Bedarf des Körpers zu decken. Unter solchen Bedingungen „spart“ die Einnahme von Nukleotiden mit der Nahrung dem Körper Energiekosten für die Synthese dieser Stoffe und kann die Gewebefunktion optimieren. So raten Mediziner seit langem dazu, Leber, Milch, Fleisch, Brühen, also nukleotidreiche Lebensmittel, als Nahrung nach langwierigen Erkrankungen zu verwenden.

Eine zusätzliche Nahrungsergänzung mit Nukleotiden ist bei der Ernährung von Säuglingen unerlässlich. Nukleotide wurden vor etwa 30 Jahren aus Muttermilch isoliert. Bisher wurden 13 säurelösliche Nukleotide in der Muttermilch identifiziert. Es ist seit langem bekannt, dass die Zusammensetzung von Muttermilch und Milch verschiedener Tierarten nicht identisch ist. Viele Jahre war es jedoch üblich, nur auf die Hauptbestandteile der Nahrung zu achten: Proteine, Kohlenhydrate, Lipide, Mineralstoffe, Vitamine. Gleichzeitig unterscheiden sich die Nukleotide in der Muttermilch nicht nur in der Menge, sondern auch in der Zusammensetzung deutlich von den Nukleotiden in Kuhmilch. So ist beispielsweise Orotat, das Hauptnukleotid der Kuhmilch, das auch in angepassten Milchmischungen in nennenswerten Mengen enthalten ist, in der Muttermilch nicht vorhanden.

Nukleotide sind ein Bestandteil der Nicht-Protein-Stickstofffraktion der Muttermilch. Nicht-Protein-Stickstoff ist für etwa 25 % des Gesamtstickstoffs in der Muttermilch verantwortlich und enthält Aminozucker und Carnitin, die eine besondere Rolle bei der Entwicklung von Neugeborenen spielen. Nukleotid-Stickstoff kann die effizienteste Proteinaufnahme bei gestillten Säuglingen fördern, die vergleichsweise weniger Protein erhalten als Säuglinge, die mit Säuglingsnahrung gefüttert werden.

Es wurde festgestellt, dass die Konzentration von Nukleotiden in Frauenmilch ihren Gehalt im Blutserum übersteigt. Dies deutet darauf hin, dass die Milchdrüsen einer Frau eine zusätzliche Menge an Nukleotiden synthetisieren, die in die Muttermilch gelangen. Es gibt auch Unterschiede im Gehalt an Nukleotiden nach Laktationsstadien. So wird die größte Anzahl von Nukleotiden in der Milch im 2.-4. Monat bestimmt, und dann beginnt ihr Gehalt nach dem 6.-7. Monat allmählich abzunehmen.

Frühreife Milch enthält überwiegend Mononukleotide (AMP, CMP, GMP). Ihre Anzahl in der spätreifen Milch ist höher als im Kolostrum, aber geringer als in der Milch des ersten Laktationsmonats.

Die Nukleotidkonzentration in der Muttermilch ist im Winter um eine Größenordnung höher als zu ähnlichen Fütterungszeiten im Sommer.

Diese Daten können darauf hindeuten, dass in den Zellen der Brustdrüsen eine zusätzliche Nukleotidsynthese stattfindet, da in den ersten Lebensmonaten von außen eintretende Substanzen das notwendige Stoffwechsel- und Energiestoffwechselniveau des Kindes aufrechterhalten. Eine erhöhte Synthese von Nukleotiden in der Muttermilch im Winter ist ein Schutzmechanismus: Zu dieser Jahreszeit ist das Kind anfälliger für Infektionen und es kommt leichter zu Vitamin- und Mineralstoffmangel.

Wie oben erwähnt, unterscheiden sich die Zusammensetzung und Konzentration der Nukleotide in der Milch aller Säugetierarten, aber ihre Anzahl ist immer geringer als in der Muttermilch. Dies liegt offenbar daran, dass der Bedarf an exogenen Nukleotiden bei wehrlosen Jungen besonders hoch ist.

Muttermilch ist nicht nur das ausgewogenste Produkt für die rationale Entwicklung des Kindes, sondern auch ein empfindliches physiologisches System, das sich je nach den Bedürfnissen des Kindes ändern kann. Muttermilch wird lange Zeit umfassend untersucht, nicht nur ihre quantitative und qualitative Zusammensetzung, sondern auch die Rolle einzelner Inhaltsstoffe für das Funktionieren der Systeme eines wachsenden und sich entwickelnden Organismus. Auch Formeln zur künstlichen Ernährung von Säuglingen werden verbessert und nach und nach zu echten „Muttermilchersatzprodukten“. Die Daten, dass Muttermilch-Nukleotide eine breitere physiologische Bedeutung für den wachsenden und sich entwickelnden Organismus haben, dienten als Grundlage dafür, sie in Säuglingsanfangsnahrung einzuführen und sich in Konzentration und Zusammensetzung denen in Muttermilch anzunähern.

Die nächste Forschungsstufe war ein Versuch, die Wirkung von Nukleotiden, die in Säuglingsanfangsnahrung eingeführt wurden, auf die fetale Reifung und die kindliche Entwicklung festzustellen.

Am aufschlussreichsten erwiesen sich die Daten zur Aktivierung des kindlichen Immunsystems. Wie bekannt ist, wird IgG in utero aufgezeichnet, IgM beginnt unmittelbar nach der Geburt eines Kindes zu synthetisieren, IgA wird am langsamsten synthetisiert und seine aktive Synthese erfolgt am Ende des 2. bis 3. Lebensmonats. Die Wirksamkeit ihrer Produktion wird weitgehend durch die Reife der Immunantwort bestimmt.

Für die Studie wurden 3 Gruppen gebildet: Kinder, die nur Muttermilch erhielten, nur Formeln mit Nukleotiden und Milchnahrungen ohne Nukleotide.

Als Ergebnis wurde festgestellt, dass Kinder, die am Ende des 1. Lebensmonats und im 3. Monat Formeln mit Nukleotidzusätzen erhielten, ein Niveau der Immunglobulin-M-Synthese aufwiesen, das ungefähr dem von gestillten Kindern entsprach, aber signifikant höher war als in Kinder erhalten eine einfache Mischung. Ähnliche Ergebnisse wurden bei der Analyse des Syntheseniveaus von Immunglobulin A erhalten.

Die Reife des Immunsystems bestimmt die Wirksamkeit der Impfung, denn die Fähigkeit, eine Immunantwort auf die Impfung zu bilden, ist einer der Indikatoren für die Entwicklung der Immunität im ersten Lebensjahr. Zum Beispiel untersuchten wir das Niveau der Produktion von Antikörpern gegen Diphtherie bei Kindern, die auf der "Nukleotid" -Formel stehen, stillen und Mischungen ohne Nukleotide. Die Antikörperspiegel wurden 1 Monat nach der ersten und nach der letzten Impfung gemessen. Es wurde festgestellt, dass sogar die ersten Indikatoren höher waren und die zweiten bei Kindern, die Mischungen mit Nukleotiden erhielten, signifikant höher waren.

Bei der Untersuchung der Wirkung der Fütterung mit einer Mischung mit Nukleotiden auf die körperliche und psychomotorische Entwicklung von Kindern wurde eine Tendenz zu einer besseren Gewichtszunahme und einer schnelleren Entwicklung motorischer und geistiger Funktionen festgestellt.

Darüber hinaus gibt es Hinweise darauf, dass eine Nukleotid-Supplementierung eine schnellere Reifung des Nervengewebes, der Gehirnfunktionen und des visuellen Analysators fördert, was für Frühgeborene und morphofunktionell unreife Kinder sowie für Babys mit Augenproblemen äußerst wichtig ist.

Jeder kennt die Probleme mit der Bildung von Mikrobiozönose bei Kleinkindern, besonders in den ersten Lebensmonaten. Dies sind die Phänomene von Dyspepsie, Darmkoliken, erhöhten Blähungen. Der Verzehr von "Nukleotid" -Mischungen ermöglicht es Ihnen, die Situation schnell zu normalisieren, ohne dass eine Korrektur mit Probiotika erforderlich ist. Bei Kindern, die Mischungen mit Nukleotiden erhielten, traten Funktionsstörungen des Gastrointestinaltrakts, Instabilität des Stuhls seltener auf, sie tolerierten die Einführung nachfolgender Beikost leichter.

Bei der Verwendung von Mischungen mit Nukleotiden ist jedoch zu beachten, dass sie die Stuhlhäufigkeit verringern, weshalb sie bei Kindern mit Verstopfung mit Vorsicht zu empfehlen sind.

Diese Mischungen können von besonderer Bedeutung sein bei Kindern mit Mangelernährung, Anämie sowie solchen, die in der Neugeborenenperiode hypoxische Störungen erlitten haben. Mischungen mit Nukleotiden helfen, eine Reihe von Problemen zu lösen, die beim Stillen von Frühgeborenen auftreten. Insbesondere sprechen wir über Appetitlosigkeit und geringe Gewichtszunahme im ersten Lebensjahr, außerdem trägt die Verwendung von Mischungen zu einer vollständigeren psychomotorischen Entwicklung von Babys bei.

Aufgrund des Vorstehenden ist die Verwendung von Mischungen mit Nukleotidzusätzen für uns Ärzte von großem Interesse. Wir können diese Mischungen einem großen Kreis von Kindern empfehlen, zumal die Mischungen nicht medizinisch sind. Gleichzeitig halten wir es für wichtig, auf die Möglichkeit individueller Geschmacksreaktionen bei Kleinkindern hinzuweisen, insbesondere wenn ein Kind von einer regulären Mischung auf eine nukleotidhaltige umgestellt wird. So haben wir in einigen Fällen sogar bei der Verwendung von Mischungen eines Unternehmens negative Reaktionen beim Kind festgestellt, bis hin zur Ablehnung der vorgeschlagenen Mischung. Alle literarischen Quellen behaupten jedoch, dass Nukleotide den Geschmack nicht nur nicht negativ beeinflussen, sondern ihn im Gegenteil verbessern, ohne die organoleptischen Eigenschaften der Mischung zu verändern.

Wir präsentieren eine Übersicht über Mischungen, die Nukleotidzusätze enthalten und auf unserem Markt erhältlich sind. Dies sind Molkenmischungen von Frizland Nutrition (Holland) "Frisolak", "Frisomel", die 4 Nukleotide enthalten, die mit den Nukleotiden der Muttermilch identisch sind; Molkenmischung Mamex (Intern Nutrition, Dänemark), NAN (Nestlé, Schweiz), Enfamil (Mead Johnson, USA), Similac Formel plus Mischung (Abbott Laboratories, Spanien/USA). Die Anzahl und Zusammensetzung der Nukleotide in diesen Mischungen ist unterschiedlich, was vom Hersteller festgelegt wird.

Alle Hersteller versuchen, das Verhältnis und die Zusammensetzung der Nukleotide so zu wählen, dass sie technisch und biochemisch so nah wie möglich an die der Muttermilch herankommen. Es ist ziemlich klar, dass der mechanische Ansatz nicht physiologisch ist. Zweifellos ist die Einführung von Nukleotiden in Säuglingsanfangsnahrung ein revolutionärer Schritt in der Herstellung von Muttermilchersatzprodukten, der zur größtmöglichen Annäherung an die Zusammensetzung der menschlichen Muttermilch beiträgt. Es kann jedoch noch keine Mischung als physiologisch völlig identisch mit diesem einzigartigen, universellen und notwendigen Produkt für das Kind angesehen werden.

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E. S. Keshishyan, Doktor der medizinischen Wissenschaften, Professor
E. K. Berdnikowa
Moskauer Forschungsinstitut für Kinderheilkunde und Kinderchirurgie, Gesundheitsministerium der Russischen Föderation, Moskau

Der menschliche Körper enthält eine Vielzahl organischer Verbindungen, ohne die ein stabiler Ablauf von Stoffwechselprozessen, die die Lebenstätigkeit aller unterstützen, nicht vorstellbar ist. Eine dieser Substanzen sind Nukleotide - das sind Phosphorsäureester von Nukleosiden, die eine entscheidende Rolle bei der Übertragung von Informationsdaten sowie bei chemischen Reaktionen unter Freisetzung intrazellulärer Energie spielen.

Als eigenständige organische Einheiten bilden alle Nukleinsäuren und die meisten Coenzyme die Füllzusammensetzung. Betrachten wir genauer, was Nukleosidphosphate sind und welche Rolle sie im menschlichen Körper spielen.

Woraus besteht ein nukleotid. Es gilt als äußerst komplexer Ester aus der Gruppe der Phosphorsäuren und Nukleoside, die nach ihren biochemischen Eigenschaften zu den N-Glykosiden gehören und heterocyclische Bruchstücke enthalten, die mit Glucosemolekülen und einem Stickstoffatom assoziiert sind.

In der Natur kommen DNA-Nukleotide am häufigsten vor.

Darüber hinaus werden auch organische Substanzen mit ähnlichen strukturellen Eigenschaften unterschieden: Ribonukleotide sowie Desoxyribonukleotide. Sie alle sind ausnahmslos monomere Moleküle, die zu komplexen biologischen Substanzen vom Polymertyp gehören.

Sie bilden die RNA und DNA aller Lebewesen, von den einfachsten Mikroorganismen über Virusinfektionen bis hin zum menschlichen Körper.

Der Rest der Molekülstruktur von Phosphor unter den Nukleosidphosphaten bildet eine Etherbindung mit zwei, drei und in einigen Fällen sofort mit fünf Hydroxylgruppen. Nukleotide gehören fast ausnahmslos zu den essentiellen Substanzen, die aus den Resten der Phosphorsäure gebildet wurden, sodass ihre Bindungen stabil sind und nicht unter dem Einfluss nachteiliger Faktoren der inneren und äußeren Umgebung zerfallen.

Beachten Sie! Die Struktur von Nukleotiden ist immer komplex und basiert auf Monoestern. Die Abfolge der Nukleotide kann sich unter dem Einfluss von Stressfaktoren verändern.

Biologische Rolle

Der Einfluss von Nukleotiden auf den Ablauf aller Prozesse im Körper von Lebewesen wird von Wissenschaftlern untersucht, die die molekulare Struktur des intrazellulären Raums untersuchen.

Basierend auf Laborbefunden, die durch langjährige Arbeit von Wissenschaftlern aus aller Welt gewonnen wurden, wird folgende Rolle von Nukleosidphosphaten unterschieden:

eine universelle Quelle lebenswichtiger Energie, durch die Zellen ernährt werden und dementsprechend die normale Funktion von Geweben, die innere Organe, biologische Flüssigkeiten, Epithelhülle und das Gefäßsystem bilden, aufrechterhalten wird;
sind Transporter von Glukosemonomeren in Zellen jeglicher Art (dies ist eine der Formen des Kohlenhydratstoffwechsels, wenn verbrauchter Zucker unter dem Einfluss von Verdauungsenzymen in Glukose umgewandelt wird, die zusammen mit Nukleosidphosphaten in jeden Winkel des Körpers transportiert wird);
erfüllen die Funktion eines Coenzyms (Vitamine und Mineralstoffe, die helfen, Zellen mit Nährstoffen zu versorgen);
komplexe und zyklische Mononukleotide sind biologische Leiter von Hormonen, die sich mit dem Blutfluss ausbreiten und auch die Wirkung neuronaler Impulse verstärken;
regulieren allosterisch die Aktivität von Verdauungsenzymen, die von Bauchspeicheldrüsengewebe produziert werden.

Nukleotide sind Bestandteile von Nukleinsäuren. Sie sind durch drei und fünf Bindungen vom Phosphodiestertyp verbunden. Genetiker und Wissenschaftler, die ihr Leben der Molekularbiologie gewidmet haben, setzen die Laborforschung an Nukleosidphosphaten fort, sodass die Welt jedes Jahr noch mehr interessante Dinge über die Eigenschaften von Nukleotiden erfährt.

Die Nukleotidsequenz ist eine Art genetisches Gleichgewicht und das Gleichgewicht der Anordnung von Aminosäuren in der DNA-Struktur, eine besondere Reihenfolge der Platzierung von Esterresten in der Zusammensetzung von Nukleinsäuren.

Sie wird unter Verwendung der traditionellen Methode der Sequenzierung des für die Analyse ausgewählten biologischen Materials bestimmt.

T, Thymin;

A - Adenin;

G, Guanin;

C, Cytosin;

R – GA Adenin im Komplex mit Guanin- und Purinbasen;

Y, TC-Pyrimidinverbindungen;

K, GT Nukleotide, die eine Ketogruppe enthalten;

M - AC, enthalten in der Aminogruppe;

S - GC leistungsstark, gekennzeichnet durch drei Wasserstoffverbindungen;

W - AT sind instabil, die nur zwei Wasserstoffbrückenbindungen bilden.

Die Reihenfolge der Nukleotide kann sich ändern, und die Bezeichnungen in lateinischen Buchstaben sind notwendig, wenn die Reihenfolge der Ätherverbindungen unbekannt, unbedeutend oder bereits Ergebnisse von Primärstudien vorliegen.

Die größte Anzahl von Varianten und Kombinationen von Nukleosidphosphaten ist charakteristisch für DNA. Die Symbole A, C, G, U reichen aus, um die wesentlichen Verbindungen der RNA zu schreiben.Die letzte Buchstabenbezeichnung ist die Substanz Uridin, die nur in RNA vorkommt. Die Symbolfolge wird immer ohne Leerzeichen geschrieben.

Nützliches Video: Nukleinsäuren (DNA und RNA)

Wie viele nukleotide hat die dna

Um so detailliert wie möglich zu verstehen, worum es geht, sollte man ein klares Verständnis der DNA selbst haben. Dies ist eine separate Art von Molekülen, die eine längliche Form haben und aus Strukturelementen bestehen, nämlich Nukleosidphosphaten. Wie viele Nukleotide enthält die DNA? Es gibt 4 Arten von essentiellen Verbindungen dieser Art, die Teil der DNA sind. Dies sind Adenin, Thymin, Cytosin und Guanin. Sie alle bilden eine einzige Kette, aus der die molekulare Struktur der DNA gebildet wird.

Die Struktur der DNA wurde erstmals 1953 von den amerikanischen Wissenschaftlern Francis Crick und James Watson entschlüsselt. Ein Molekül Desoxyribonukleinsäure enthält zwei Ketten von Nukleosidphosphaten. Sie sind so platziert, dass sie wie eine Spirale aussehen, die sich um ihre Achse dreht.

Beachten Sie! Die Anzahl der Nukleotide in der DNA ist unverändert und auf nur vier Arten beschränkt - diese Entdeckung brachte die Menschheit der Entschlüsselung des vollständigen menschlichen genetischen Codes näher.

In diesem Fall hat die Struktur des Moleküls ein wichtiges Merkmal. Alle Nukleotidketten haben die Eigenschaft der Komplementarität. Das bedeutet, dass nur essentielle Verbindungen eines bestimmten Typs einander gegenübergestellt werden. Es ist bekannt, dass sich Adenin immer gegenüber Thymin befindet. Gegenüber Cytosin findet sich außer Guanin kein anderer Stoff. Solche Nukleotidpaare bilden das Prinzip der Komplementarität und sind untrennbar.

Gewicht und Länge

Mit Hilfe komplexer mathematischer Berechnungen und Laborstudien konnten die Wissenschaftler die genauen physikalischen und biologischen Eigenschaften der wesentlichen Verbindungen ermitteln, die die molekulare Struktur der Desoxyribonukleinsäure bilden.

Es ist bekannt, dass die Länge eines intrazellulären Rests, der aus Aminosäuren in einer einzelnen Polypeptidkette besteht, 3,5 Angström beträgt. Die durchschnittliche Masse eines Molekülrests beträgt 110 amu.

Daneben werden auch nukleotidartige Monomere isoliert, die nicht nur aus Aminosäuren aufgebaut sind, sondern auch Ether-Anteile aufweisen. Dies sind DNA- und RNA-Monomere. Ihre lineare Länge wird direkt innerhalb der Nukleinsäure gemessen und beträgt mindestens 3,4 Angström. Das Molekulargewicht eines Nukleosidphosphats liegt im Bereich von 345 amu. Dies sind die Ausgangsdaten, die in der praktischen Laborarbeit verwendet werden, die sich Experimenten, genetischen Studien und anderen wissenschaftlichen Aktivitäten widmet.

Medizinische Bezeichnungen

Die Genetik als Wissenschaft entstand in einer Zeit, als es noch keine Untersuchungen der DNA-Struktur von Menschen und anderen Lebewesen auf molekularer Ebene gab. Daher wurden Nukleotidbindungen in der Zeit der prämolekularen Genetik als das kleinste Element in der Struktur des DNA-Moleküls bezeichnet. Sowohl früher als auch in der heutigen Zeit wurden essentielle Substanzen dieser Art ausgesetzt. Es könnte spontan oder induziert sein, daher wird der Begriff „Recon“ auch verwendet, um sich auf Nukleosidphosphate mit einer beschädigten Struktur zu beziehen.

Um das Konzept des Beginns einer möglichen Mutation in stickstoffhaltigen Verbindungen von Nukleotidbindungen zu definieren, wird der Begriff "Muton" verwendet. Diese Bezeichnungen sind eher bei Laborarbeiten mit biologischem Material gefragt. Sie werden auch von Genetikern verwendet, die die Struktur von DNA-Molekülen untersuchen, die Art und Weise, wie Erbinformationen übertragen werden, wie sie verschlüsselt werden, und mögliche Kombinationen von Genen, die aus der Verschmelzung des genetischen Potenzials zweier Sexualpartner resultieren.

In Kontakt mit

Nukleotid– Nukleosid + ein oder mehrere Phosphorsäurereste. Nukleosid- stickstoffhaltige Base und Pentosemolekül. Die Zusammensetzung der Nukleotide umfasst zwei Purinbasen (Adenin und Guanin) und 3 Pyrimidinbasen (Thymin, Uracil, Cytosin). Manchmal gibt es kleinere stickstoffhaltige Basen: Pseudouracil, Methyluridin, Methylcytosin, Methyladenin.

Nomenklatur:

Primärstruktur von NK- eine Polynukleotidkette mit einer streng definierten Sequenz von Nukleotiden, die durch eine 3'-5'-Phosphodiesterbindung miteinander verbunden sind.

Eigenschaften von Nukleotiden: 1) erwerben eine negative Ladung 2) haben hell

Ausgeprägte saure Eigenschaften.

Merkmale der Struktur, Funktion und Verteilung von DNA und RNA in der Zelle:


Hauptsächlich im Kern lokalisiert, auch in Mitochondrien und Chloroplasten	Befindet sich hauptsächlich im Zytoplasma
Die Struktur umfasst A, T, G, C + Desoxyribose + Phosphorsäurerest.	Die Struktur umfasst A, U, G, C + Ribose + Phosphorsäurerest
Doppelhelix (6 Typen sind bekannt: A-E, Z, die vorherrschende B-Form)	Einsträngig (obwohl es sich zu "Haarnadeln" falten kann). Hat Sorten (mRNA, mRNA, tRNA)
Unterschiedliche Größe (DNA besteht normalerweise aus einer großen Anzahl von Nukleotiden)
1. Bietet Proteinsynthese 2. Träger der Erbinformation	Geben Sie Proteinsynthese
Befolgt die Regeln von Chargaff	Hält sich nicht an Chargaffs Regeln

Methode der DNA-Primärstrukturanalyse (Sanger):

Basierend auf der DNA-Polymerase-Reaktion: Isolierung der DNA ® Schneiden mit Restriktionsenzymen ® Denaturierung von DNA-Fragmenten und Gewinnung einzelsträngiger Moleküle, die als Matrize verwendet werden ® Zugabe eines Primers und von Substraten für die DNA-Synthese ® Aufteilung der Mischung in vier Reagenzgläser, Zugabe jeweils eines der Stopp-Nukleotide (Didesoxynukleotide) und die DNA-Polymerase ® -Synthese stoppt, wenn die DNA-Polymerase nach dem Ende auf ein Stopp-Nukleotid ® trifft, in jedem Röhrchen befinden sich Fragmente, die mit einem bestimmten Nukleotid ® enden. Fragmente werden durch Elektrophorese in Agarosegel getrennt und analysiert .

Nukleotid

Nukleotide- Naturstoffe, aus denen wie Ziegel Ketten aufgebaut sind. Außerdem sind Nukleotide Teil der wichtigsten Coenzyme (organische Verbindungen nicht proteinischer Natur - Bestandteile einiger Enzyme) und andere biologisch aktive Substanzen, die als Energieträger in Zellen dienen.

Das Molekül jedes Nukleotids (Mononukleotid) besteht aus drei chemisch unterschiedlichen Teilen.

1. Dies ist ein Fünf-Kohlenstoff-Zucker (Pentose):

Ribose (in diesem Fall werden Nukleotide als Ribonukleotide bezeichnet und sind Teil von Ribonukleinsäuren, oder)

Oder Desoxyribose (Nukleotide werden Desoxyribonukleotide genannt und sind Teil der Desoxyribonukleinsäure oder).

2. Purin- oder Pyrimidinstickstoffbase an das Kohlenstoffatom eines Zuckers gebunden, bildet eine Verbindung namens Nukleosid.

3. Ein, zwei oder drei Phosphorsäurereste , die durch Etherbindungen an den Zuckerkohlenstoff gebunden sind, bilden ein Nukleotidmolekül (in DNA- oder RNA-Molekülen gibt es einen Phosphorsäurerest).

Die stickstoffhaltigen Basen von DNA-Nukleotiden sind Purine (Adenin und Guanin) und Pyrimidine (Cytosin und Thymin). RNA-Nukleotide enthalten die gleichen Basen wie DNA, aber Thymin wird in ihnen durch Uracil ersetzt, das eine ähnliche chemische Struktur hat.

Stickstoffbasen und dementsprechend die Nukleotide, die sie enthalten, werden in der biologischen Literatur normalerweise mit Anfangsbuchstaben (lateinisch oder ukrainisch / russisch) entsprechend ihren Namen bezeichnet:
- - A (A);
- - G (G);
- - C (C);
- Thymin - T (T);
- Uracil - U (U).
Die Kombination von zwei Nukleotiden wird als Dinukleotid bezeichnet, mehrere - ein Oligonukleotid, Sätze - ein Polynukleotid oder eine Nukleinsäure.

Neben der Tatsache, dass Nukleotide DNA- und RNA-Ketten bilden, sind sie Coenzyme, und Nukleotide mit drei Phosphorsäureresten (Nukleosidtriphosphat) sind Quellen chemischer Energie, die in Phosphatbindungen enthalten ist. Die Rolle eines so universellen Energieträgers wie Adenosintriphosat (ATP) ist in allen Lebensvorgängen äußerst wichtig.

Nukleotide sind: Nukleinsäuren (Polynukleotide), die wichtigsten Coenzyme (NAD, NADP, FAD, CoA) und andere biologisch aktive Verbindungen. Freie Nukleotide in Form von Nukleosidmono-, -di- und -triphosphat werden in signifikanten Mengen in Zellen gefunden. Nukleosidtriphosphat - Nukleotide, die 3 Phosphorsäurereste enthalten, haben eine energiereiche Ansammlung in makroergen Bindungen. Eine besondere Rolle spielt ATP – ein universeller Energiespeicher. Die energiereichen Phosphatbindungen von Nukleotidtriphosphaten werden bei der Synthese von Polysacchariden ( Uridintriphosphat, ATP), Proteine (GTP, ATP), Lipide ( Cytidintriphosphat, ATP). Nukleosidtriphosphate sind auch Substrate für die Synthese von Nukleinsäuren. Uridindiphosphat ist als Träger von Monosaccharidresten am Kohlenhydratstoffwechsel beteiligt, Cytidindiphosphat (Träger von Cholin- und Ethanolaminresten) am Fettstoffwechsel.

spielen eine wichtige regulierende Rolle im Körper zyklische Nukleotide. Freie Nukleosidmonophosphate entstehen durch Synthese oder durch Hydrolyse von Nukleinsäuren unter Einwirkung von Nukleasen. Die sequentielle Phosphorylierung von Nukleosidmonophosphaten führt zur Bildung der entsprechenden Nukleotidtriphosphate. Der Abbau von Nukleotiden erfolgt unter der Wirkung von Nukleotiden (unter Bildung von Nukleosiden) sowie von Nukleotidpyrophosphorylase, die die reversible Reaktion der Spaltung von Nukleotiden zu freien Basen und Phosphoribosylpyrophosphat katalysieren.

Nukleotide sind Phosphatester von Nukleosiden.

Ihre chemische Zusammensetzung: Stickstoffbase (A.O.) + Pentose + Phosphorsäure

Phosphorsäureester werden unter Beteiligung von Hydroxylgruppen von Pentosen gebildet. Die Positionen der Phosphorsäureestergruppen werden üblicherweise mit der Bezeichnung (") bezeichnet, zum Beispiel: 5", 3"

Vorab eine kurze Information: Nukleotide spielen eine äußerst wichtige Rolle im Leben der Zelle.

Klassifizierung von Nukleotiden

Nukleotide, die aus einem Molekül bestehen A.O, Pentose, Phosphorsäure, namens Mononukleotide. Mononukleotide können ein Phosphorsäuremolekül, zwei oder drei miteinander verbundene Phosphorsäuremoleküle enthalten.

Kombination von zwei Mononukleotide namens Dinukleotid. IN Die Zusammensetzung eines Dinukleotids enthält normalerweise verschiedene stickstoffhaltige Basen oder eine andere zyklische Verbindung, beispielsweise ein Vitamin ..

Cyclische Mononukleotide spielen eine besondere Rolle in biochemischen Prozessen.

Nomenklatur von Mononukleotiden.

Gehen Sie zum Titel Nukleosid hinzugefügt basierend auf der Menge an Phosphatresten, ʼʼ Monophosphatʼʼ, ʼʼ Diphosphatʼʼ, ʼʼ Triphosphatʼʼ, die ihre Position im Pentosezyklus angeben - digitale Bezeichnung des Ortes mit einem Zeichen ("),

Die Position der Phosphatgruppe in Position (5") ist die häufigste und typischste und kann daher weggelassen werden (AMP, GTP, UTP, D AMF usw.)

Die restlichen Positionen werden unbedingt angezeigt (3 "- AMF, 2 "- AMF, 3 "- D AMF)

5"-Adenosinmonophosphat

(5"- AMF oder AMF)

Namen der häufigsten Nukleotide

Nukleosid	Nukleosidmonophosphat	Nukleosiddiphosphat	Nukleosidtriphosphat
Adenosin	5"-Adenosinmonophosphat (5"-AMP oder AMP) 5"-Adenylsäure	5"-Adenosindiphosphat (5"-ADP oder ADP)	5"-Adenosintriphosphat (5"-ATP oder ATP)
Adenosin	3"-Adenosinmonophosphat (3"-AMP) 3"-Adenylsäure	nicht in vivo gefunden	nicht in vivo gefunden
Guanosin	5"-Guanosinmonophosphat (5"-GMF oder GMF)	5"-Guanosindiphosphat (5"-HDF oder HDF)	5"-Guanosintriphosphat (5"-GTP oder GTP)
Guanosin	3"-Guanosinmonophosphat (3"-GMP) 3"-Guanilsäure	nicht in vivo gefunden	nicht in vivo gefunden
Desoxyadenosin	5"-Desoxyadenosinmonophosphat (5"- D AMF bzw D AMF)	5"-Desoxyadenosindiphosphat (5"- D ADFili D ADP)	5"-Desoxyadenosintriphosphat (5"- D ATFili D ATP)
Uridin	5 "-Uridinmonophosphat (5" - UMF oder UMF)	5"-Uridindiphosphat (5"-UDP oder UDP)	5"-Uridintriphosphat (5"-UTP oder UTP)
Cytidin	5"-Cytidinmonophosphat (5"-CMF oder CMF)	5"-Cytidindiphosphat (5"-CDP oder CDP)	5"-Cytidintriphosphat (5"-CTP oder CTP)

Unter Beteiligung von Ribose gebildete Nukleotide können Phosphorsäurereste in drei Positionen (5", 3", 2") und unter Beteiligung von Desoxyribose - nur in zwei Positionen (5", 3"), in Position 2" enthalten stellt keine Hydroxygruppe dar. Dieser Umstand ist sehr wichtig für die Struktur der DNA.

Das Fehlen einer Hydroxygruppe in zweiter Position hat zwei wichtige Konsequenzen:

Die Polarisierung der glykosidischen Bindung in der DNA nimmt ab und sie wird widerstandsfähiger gegen Hydrolyse.

2-O-Desoxyribose kann weder epimerisiert noch in Ketose umgewandelt werden.

In der Zelle wird Nukleosidmonophosphat nacheinander in Diphosphat und dann in Triphosphat umgewandelt.

Zum Beispiel: AMP ---> ADP ---> ATP

Die biologische Rolle von Nukleotiden

Alles Nukleosiddiphosphate Und Nukleosidtriphosphate gehören zu den energiereichen (makroergen) Verbindungen.

Nukleosidtriphosphate beteiligen sich an der Synthese von Nukleinsäuren, sorgen für die Aktivierung bioorganischer Verbindungen und biochemischer Prozesse, die unter Energieaufwand ablaufen. Adenosintriphosphat (ATP) ist die am häufigsten vorkommende makroerge Verbindung im menschlichen Körper. Der Gehalt an ATP in den Skelettmuskeln von Säugetieren beträgt bis zu 4 g / kg, der Gesamtgehalt beträgt etwa 125 ᴦ. Beim Menschen erreicht die Rate des ATP-Stoffwechsels 50 kg/Tag. Hydrolyse von ATP produziert Adenosindiphosphat(ADP)

makroerge Bindungen

ATP enthält verschiedene Arten von chemischen Bindungen:

N-β-glykosidisch

Ester

Zwei Anhydride (biologisch makroergisch)

Unter Bedingungen in vivo Die Hydrolyse der makroergen Bindung von ATP wird von der Freisetzung von Energie (ca. 35 kJ / mol) begleitet, die andere energieabhängige biochemische Prozesse bereitstellt.

ATP + H2O - Enzym ATP-Hydrolase -> ADP + H3 PO4

In wässrigen Lösungen ADP und ATP instabil . Bei 0 0 ist SATP in Wasser nur wenige Stunden stabil, beim Kochen 10 Minuten.

Unter Einwirkung von Alkali werden zwei endständige Phosphate (Anhydridbindungen) leicht hydrolysiert, und das letzte (Esterbindung) ist schwierig. Während der Säurehydrolyse wird die N-glykosidische Bindung leicht zerstört.

Zum ersten Mal wurde ATP aus Muskeln isoliert 1929 ᴦ. K. Loman. Chemische Synthese durchgeführt in 1948. A. Todd.

Zyklische Nukleotide sind Mediatoren bei der Übertragung von Hormonsignalen, indem sie die Aktivität von Enzymen in der Zelle verändern.

Οʜᴎ werden aus Nukleosidtriphosphaten gebildet.

ATP - Cyclase-Enzym -> cAMP + H4 P2 O7

Nachdem die Aktion abgeschlossen ist, tritt eine Hydrolyse des zyklischen Nukleotids auf. . Es können zwei Verbindungen gebildet werden 5"-AMP und 3"-AMP, aber unter biologischen Bedingungen wird nur 5"-AMP gebildet,

Zyklisches Adenosinmonophosphat (cAMP)

11.5 Struktur von Nukleinsäuren

Die Primärstruktur von RNA und DNA ist die sequentielle Verbindung von Nukleotiden in einer Polynukleotidkette. Das Skelett einer Polynukleotidkette besteht aus Kohlenhydrat- und Phosphatresten, heterocyclische stickstoffhaltige Basen sind über eine N-β-glykosidische Bindung mit Kohlenhydraten verbunden. Aus biologischer Sicht sind Tripletts – Blöcke von Nukleotiden aus drei stickstoffhaltigen Basen, die jeweils für eine Aminosäure kodieren oder eine bestimmte Signalfunktion haben, von größter Bedeutung.

Der Aufbau der NC lässt sich schematisch darstellen:

5" 3" 5" 3" 5" 3"

Phosphat – Pentose – Phosphat – Pentose – Phosphat – Pentose-OH

In der Primärstruktur der DNA Start Ketten werden durch die phosphathaltige Pentose in Position 5 bestimmt. Pentosen in der Polynukleotidkette sind über Phosphatbindungen 3 verbunden "→ 5". Auf der Ende Ketten in Position 3 "-Pentose-OH-Gruppe bleibt frei.

DNA-Struktur höherer Ordnung - Doppelhelix

Die wissenschaftliche Beschreibung der Sekundärstruktur der DNA ist eine der größten Entdeckungen der Menschheit im 20. Jahrhundert. Biochemiker D. Watson und Physiker F. Bach schlugen 1953 ein Modell der DNA-Struktur und des Mechanismus des Replikationsprozesses vor. 1962 ᴦ. Sie wurden mit dem Nobelpreis ausgezeichnet.

In populärer Form ist die Geschichte in James Watsons Buch „The Double Helix“, M.: Mir, 1973 beschrieben. Das Buch beschreibt sehr interessant die Geschichte der gemeinsamen Arbeit, mit Humor und leichter Ironie des Autors an einem so bedeutenden Ereignis, dessen glückliche „Schuldigen“ zwei junge Wissenschaftler waren. Seit der Entdeckung der DNA-Struktur hat die Menschheit ein Werkzeug für die Entwicklung einer neuen Richtung erhalten - Biotechnologie, Proteinsynthese durch Genrekombination (Hormone in der medizinischen Industrie erhalten Insulin, Erythropoietin und viele andere).

Die Forschung trug zur Entdeckung der Struktur der DNA bei E.Chargaff über die chemische Zusammensetzung der DNA. Er hat heraus gefunden:

Die Anzahl der Pyrimidinbasen ist gleich der Anzahl der Purine

Die Menge an Thymin ist gleich der Menge an Adenin und die Menge an Cytosin ist gleich der Menge

A = T G = C

A + G = T + C

A + C = T + G

Diese Beziehungen werden aufgerufen Chargaff-Regeln .

Das DNA-Molekül besteht aus zwei verdrillten Helices. Das Skelett jeder Helix ist eine Kette alternierender Reste von Desoxyribose und Phosphorsäure. Die Spiralen sind so orientiert, dass sie zwei ungleiche Spiralnuten bilden, die parallel zur Hauptachse verlaufen. Diese Rillen sind mit Proteinen gefüllt Histone. Stickstoffbasen befinden sich innerhalb der Helix fast senkrecht zur Hauptachse und bilden komplementäre Paare zwischen den Ketten A…T und G…C.

Die Gesamtlänge der DNA-Moleküle in jeder Zelle beträgt 3 cm, der durchschnittliche Zelldurchmesser 10–5 m, der DNA-Durchmesser nur 2‣‣‣10–9 m.

Die Hauptparameter der Doppelhelix:

* Durchmesser 1,8 - 2 nm,

* bei einer Umdrehung 10 Nukleotide

* Spulenteilungshöhe ~ 3,4 nm

* Abstand zwischen zwei Nukleotiden 0,34 nm.

Die Basen sind senkrecht zur Achse der Kette angeordnet.

* Richtung der Polynukleotidketten antiparallel

* Kommunikation zwischen Furanose-Zyklen von Desoxyribose durch

Phosphorsäure wird von Position 3' zu Position 5' transportiert

jede der Ketten.

* Am Anfang der Kette steht die Hydroxylgruppe der Pentose in der Position phosphoryliert

5', das Ende der Kette ist die freie Hydroxylgruppe von Pentose in Position 3'.

* Bei der Zusammensetzung von DNA und RNA befinden sich die Nukleosidfragmente in der Antikonformation, der Pyrimidinring von Purin befindet sich rechts von der glykosidischen Bindung. Nur diese Position ermöglicht die Bildung eines komplementären Paares (siehe Nukleotidformeln)

* Es gibt drei Arten von Wechselwirkungen zwischen stickstoffhaltigen Basen:

1. „Quer“, es handelt sich um komplementäre Paare von zwei Ketten. Zwischen zwei stickstoffhaltigen Basen (T - A, U - C) findet ein „zyklischer“ Elektronentransfer statt, es entsteht ein zusätzliches p-Elektronensystem, das für zusätzliche Wechselwirkung sorgt und stickstoffhaltige Basen vor unerwünschten chemischen Einflüssen schützt. Zwischen Adenin und Thymin bilden zwei Wasserstoffbrückenbindungen und drei Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Guanin und Cytosin.

2. ʼʼ Senkrecht ʼʼ (Stapelung), durch Stapelung in „Stapeln“ sind stickstoffhaltige Basen einer Kette beteiligt. „Stacking-Interaktion“ hat gerade mehr Wert bei der Stabilisierung der Struktur als die Wechselwirkung in komplementären Paaren

3. Die Wechselwirkung mit Wasser spielt eine wesentliche Rolle bei der Aufrechterhaltung der räumlichen Struktur der Doppelhelix, die die kompakteste Struktur annimmt, um die Kontaktfläche mit Wasser zu verringern, und hydrophobe heterocyclische Basen in das Innere der Helix leitet.

Struktur und Zusammensetzung von Nukleoproteinkomplexen

An der Bindung einer Nukleinsäure an ein Protein sind mehrere Arten von Wechselwirkungen beteiligt:

elektrostatisch

Wasserstoffbrücken

hydrophob

Echte dreidimensionale Modelle von DNA, Ribosomen, Informasomen und Nukleinsäuren von Viren wurden basierend auf den Ergebnissen der Röntgenbeugungsanalyse unter Verwendung einer Computersimulation erstellt.

DNA-Histonproteine haben ausgeprägte basische Eigenschaften und zeichnen sich durch einen hohen Grad an evolutionärem Konservatismus aus. Entsprechend dem Verhältnis der zwei basischen Aminosäuren Lysin / Arginin werden sie in 5 Klassen eingeteilt: H1, H2A, H 2B, H3, H4

Nukleotide - Konzept und Typen. Einteilung und Merkmale der Kategorie "Nukleotide" 2017, 2018.