Nucleotide. Nucleotide: structură, masă, lungime, secvență Numele nucleotidelor ADN

Nucleotidele sunt substanțe biologice complexe care joacă un rol cheie în multe procese biologice. Ele servesc drept bază pentru construirea ADN-ului și ARN-ului și, în plus, sunt responsabile pentru sinteza proteinelor și memoria genetică, fiind surse universale de energie. Nucleotidele fac parte din coenzime, participă la metabolismul carbohidraților și la sinteza lipidelor. În plus, nucleotidele sunt componente ale formelor active de vitamine, în principal din grupa B (riboflavină, niacină). Nucleotidele contribuie la formarea microbiocenozei naturale, furnizează energia necesară proceselor de regenerare din intestin, afectează maturarea și normalizarea funcționării hepatocitelor.

Nucleotidele sunt compuși cu greutate moleculară mică, formați din baze azotate (purine, pirimidine), pentoză de zahăr (riboză sau dezoxiriboză) și 1-3 grupări fosfat.

Cei mai frecventi monofosfați sunt implicați în procesele metabolice: purine - adenozin monofosfat (AMP), guanozin monofosfat (GMP), pirimidine - citidin monofosfat (CMP), uridin monofosfat (UMP).

Ce a provocat interesul pentru problema conținutului de nucleotide din alimentele pentru copii?

Până de curând, se credea că toate nucleotidele necesare sunt sintetizate în interiorul corpului și nu erau considerate nutrienți esențiali. S-a presupus că nucleotidele dietetice au în principal un „efect local”, determinând creșterea și dezvoltarea intestinului subțire, metabolismul lipidic și funcția hepatică. Cu toate acestea, studii recente (materiale ale sesiunii ESPGAN, 1997) au arătat că aceste nucleotide devin necesare atunci când aprovizionarea endogenă este insuficientă: de exemplu, în bolile însoțite de deficiență energetică - infecții severe, boli de consum, precum și în neonatal. perioada, în timpul creșterii rapide a copilului, în stări de imunodeficiență și leziuni hipoxice. În același timp, volumul total al sintezei endogene scade și devine insuficient pentru a satisface nevoile organismului. În astfel de condiții, aportul de nucleotide cu alimente „economisește” costurile energetice ale organismului pentru sinteza acestor substanțe și poate optimiza funcția țesuturilor. Așadar, medicii sfătuiesc de mult să folosească ficatul, laptele, carnea, bulionul, adică alimentele bogate în nucleotide, ca alimente după boli de lungă durată.

Suplimentarea nutrițională suplimentară cu nucleotide este esențială atunci când hrăniți sugari. Nucleotidele au fost izolate din laptele uman acum aproximativ 30 de ani. Până în prezent, în laptele uman au fost identificate 13 nucleotide solubile în acid. Se știe de mult timp că compoziția laptelui uman și a laptelui diferitelor specii de animale nu este identică. Cu toate acestea, de mulți ani a fost obișnuit să se acorde atenție doar principalelor componente ale alimentelor: proteine, carbohidrați, lipide, minerale, vitamine. În același timp, nucleotidele din laptele uman diferă semnificativ, nu numai ca cantitate, ci și ca compoziție, de nucleotidele din laptele de vacă. Deci, de exemplu, orotatul, principala nucleotidă din laptele de vacă, care este conținut în cantități semnificative chiar și în amestecurile de lapte adaptate, nu este prezent în laptele uman.

Nucleotidele sunt o componentă a fracției de azot neproteic a laptelui matern. Azotul neproteic este responsabil pentru aproximativ 25% din azotul total din laptele matern și conține aminozaharuri și carnitină, care joacă un rol deosebit în dezvoltarea nou-născuților. Azotul nucleotidic poate promova cel mai eficient aport de proteine la sugarii alăptați, care primesc comparativ mai puține proteine decât sugarii hrăniți cu lapte praf.

S-a constatat că concentrația de nucleotide din laptele femeilor depășește conținutul acestora în serul sanguin. Acest lucru sugerează că glandele mamare ale unei femei sintetizează o cantitate suplimentară de nucleotide care intră în laptele matern. Există, de asemenea, diferențe în conținutul de nucleotide în funcție de stadiile de lactație. Deci, cel mai mare număr de nucleotide din lapte se determină în luna 2-4, iar apoi conținutul lor după luna 6-7 începe să scadă treptat.

Laptele de maturitate timpurie conține predominant mononucleotide (AMP, CMP, GMP). Numărul lor în laptele de maturitate târzie este mai mare decât în colostru, dar mai mic decât în laptele din prima lună de lactație.

Concentrația de nucleotide din laptele matern este cu un ordin de mărime mai mare în timpul iernii decât în perioadele de hrănire similare vara.

Aceste date pot indica faptul că în celulele glandelor mamare există o sinteză suplimentară de nucleotide, deoarece în primele luni de viață substanțele primite din exterior mențin nivelul necesar de metabolism și metabolismul energetic al copilului. O creștere a sintezei de nucleotide în laptele matern în timpul iernii este un mecanism de protecție: în această perioadă a anului, copilul este mai susceptibil la infecții, iar deficiențele de vitamine și minerale se dezvoltă mai ușor.

După cum sa menționat mai sus, compoziția și concentrația nucleotidelor din laptele tuturor speciilor de mamifere diferă, dar numărul lor este întotdeauna mai mic decât în laptele matern. Acest lucru se datorează aparent faptului că nevoia de nucleotide exogene este deosebit de mare la puii fără apărare.

Laptele matern nu este doar cel mai echilibrat produs pentru dezvoltarea rationala a copilului, ci si un sistem fiziologic delicat care se poate schimba in functie de nevoile copilului. Laptele matern va fi studiat cuprinzător pentru o lungă perioadă de timp, nu numai compoziția sa cantitativă și calitativă, ci și rolul ingredientelor individuale în funcționarea sistemelor unui organism în creștere și dezvoltare. Formulele pentru hrănirea artificială a sugarilor vor fi, de asemenea, îmbunătățite și treptat vor deveni adevărate „înlocuitori ai laptelui matern”. Datele conform cărora nucleotidele din laptele matern au o semnificație fiziologică mai largă pentru organismul în creștere și dezvoltare au servit drept bază pentru introducerea lor în formulele pentru sugari și apropierea ca concentrație și compoziție de cele din laptele matern.

Următoarea etapă a cercetării a fost încercarea de a stabili efectul nucleotidelor introduse în formulele pentru sugari asupra maturizării fetale și dezvoltării sugarului.

Datele privind activarea sistemului imunitar al copilului s-au dovedit a fi cele mai ilustrative. După cum se știe, IgG este înregistrată în uter, IgM începe să fie sintetizată imediat după nașterea unui copil, IgA este sintetizată cel mai lent, iar sinteza sa activă are loc la sfârșitul lunii 2-3 de viață. Eficacitatea producerii lor este determinată în mare măsură de maturitatea răspunsului imun.

Pentru studiu s-au format 3 grupe: copii care au primit numai lapte matern, numai formule cu nucleotide și formule de lapte fără nucleotide.

Ca urmare, s-a constatat că copiii care au primit formule cu suplimente de nucleotide până la sfârșitul lunii I de viață și în luna a III-a au avut un nivel de sinteză a imunoglobulinei M, aproximativ egal cu cel al copiilor alăptați, dar semnificativ mai mare decât în copii care primesc un amestec simplu. Rezultate similare au fost obținute în analiza nivelului de sinteză a imunoglobulinei A.

Maturitatea sistemului imunitar determină eficacitatea vaccinării, deoarece capacitatea de a forma un răspuns imun la vaccinare este unul dintre indicatorii dezvoltării imunității în primul an de viață. De exemplu, am studiat nivelul producției de anticorpi împotriva difteriei la copiii care sunt pe formula „nucleotide”, care alăptează și amestecuri fără nucleotide. Nivelurile de anticorpi au fost măsurate la 1 lună după prima și după ultima vaccinare. S-a constatat că până și primii indicatori au fost mai mari, iar cei doi au fost semnificativ mai mari la copiii care au primit amestecuri cu nucleotide.

La studierea efectului hrănirii cu amestec cu nucleotide asupra dezvoltării fizice și psihomotorii a copiilor, s-a observat o tendință de creștere în greutate mai bună și o dezvoltare mai rapidă a funcțiilor motorii și mentale.

În plus, există dovezi că suplimentarea cu nucleotide promovează maturarea mai rapidă a țesutului nervos, a funcțiilor creierului și a analizorului vizual, ceea ce este extrem de important pentru copiii prematuri și imaturi din punct de vedere morfofuncțional, precum și pentru bebelușii cu probleme oftalmologice.

Toată lumea cunoaște problemele cu formarea microbiocenozei la copiii mici, mai ales în primele luni. Acestea sunt fenomenele de dispepsie, colici intestinale, flatulență crescută. Consumul de amestecuri de „nucleotide” vă permite să normalizați rapid situația, fără a fi nevoie de corectare cu probiotice. La copiii care au primit amestecuri cu nucleotide, disfuncția tractului gastro-intestinal, instabilitatea scaunului a fost mai puțin frecventă, ei au tolerat mai ușor introducerea alimentelor complementare ulterioare.

Cu toate acestea, atunci când se folosesc amestecuri cu nucleotide, trebuie avut în vedere faptul că acestea reduc frecvența scaunelor, de aceea trebuie recomandate cu prudență copiilor cu constipație.

Aceste amestecuri pot avea o importanță deosebită la copiii cu malnutriție, anemie, precum și la cei care au suferit tulburări de hipoxie în perioada neonatală. Amestecuri cu nucleotide ajută la rezolvarea unui număr de probleme care apar atunci când alăptează bebelușii prematuri. În special, vorbim despre pofta de mâncare slabă și creșterea redusă în greutate pe tot parcursul primului an de viață, în plus, utilizarea amestecurilor contribuie la o dezvoltare psihomotorie mai completă a bebelușilor.

Pe baza celor de mai sus, folosirea amestecurilor cu aditivi nucleotidici este de mare interes pentru noi, medicii. Putem recomanda aceste amestecuri unui cerc mare de copii, mai ales ca amestecurile nu sunt medicinale. În același timp, considerăm că este important să subliniem posibilitatea reacțiilor gustative individuale la copiii mici, în special atunci când se transferă un copil dintr-un amestec obișnuit la unul care conține nucleotide. Deci, în unele cazuri, chiar și atunci când folosim amestecuri ale unei singure companii, am observat reacții negative la copil, până la refuzul amestecului propus. Cu toate acestea, toate sursele literare susțin că nucleotidele nu numai că nu afectează negativ gustul, ci, dimpotrivă, le îmbunătățesc fără a modifica proprietățile organoleptice ale amestecului.

Vă prezentăm o prezentare generală a amestecurilor care conțin aditivi nucleotidici și care sunt disponibile pe piața noastră. Acestea sunt amestecuri de zer de la Frizland Nutrition (Olanda) „Frisolak”, „Frisomel”, care conțin 4 nucleotide identice cu nucleotidele laptelui uman; amestec de zer Mamex (Intern Nutrition, Danemarca), NAN (Nestlé, Elveția), Enfamil (Mead Johnson, SUA), Similac formula plus amestec (Abbott Laboratories, Spania/SUA). Numărul și compoziția nucleotidelor din aceste amestecuri sunt diferite, ceea ce este determinat de producător.

Toți producătorii încearcă să aleagă raportul și compoziția nucleotidelor, aducând-o cât mai aproape din punct de vedere tehnic și biochimic de cele ale laptelui matern. Este destul de clar că abordarea mecanică nu este fiziologică. Fără îndoială, introducerea nucleotidelor în formulele pentru sugari este o etapă revoluționară în producerea înlocuitorilor de lapte matern, contribuind la aproximarea maximă a compoziției laptelui matern uman. Cu toate acestea, niciun amestec nu poate fi considerat încă complet identic din punct de vedere fiziologic cu acest produs unic, universal și necesar pentru copil.

Literatură

Gyorgy. P. Aspecte biochimice. Am.Y.Clin. Nutr. 24(8), 970-975.
Societatea Europan pentru Gastroenterologie și Nutriție Pediatrică (ESPGAN). Comitetul pentru nutriție: Orientări privind alimentația sugarilor I. Recomandări privind compoziția unei formule adaptate. Asta Paediatr Scand 1977; Suppl 262: 1-42.
James L. Leach, Jeffreu H. Baxter, Bruce E. Molitor, Mary B. Ramstac, Marc L\ Masor. Toate nucleotidele din laptele matern potențial disponibile în timpul alăptării // American Journal of Clinical Nutrition. - iunie 1995. - T. 61. - Nr. 6. - S. 1224-30.
Carver J. D., Pimental B., Cox WI, Barmess L. A. Efectele nucleotidelor dietetice asupra funcției imune la sugari. Pediatrie 1991; 88; 359-363.
Wow. R., Stringel G., Thomas R. și Quan R. (1990) Efectul nucleozidelor dietetice asupra creșterii și maturării intestinului în curs de dezvoltare la șobolan. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 10, 497-503.
Brunser O., Espinosa J., Araya M., Gruchet S. și Gil A. (1994) Efectul suplimentării cu nucleotide dietetice asupra bolii diareice la sugari. Asta Pediatr. 883. 188-191.
Keshishyan E. S., Berdnikova E. K.//Amestecuri cu aditivi nucleotidici pentru hrănirea copiilor în primul an de viață//Nutriția bebelușilor secolului XXI. - S. 24.
David. Noi tehnologii pentru îmbunătățirea hranei pentru bebeluși//Pediatrie. - 1997. - Nr. 1. - S. 61-62.
Keshishyan E. S., Berdnikova E. K. Amestecuri cu aditivi nucleotidici pentru hrănirea sugarilor. Efect scontat//Pediatrie. Consilium medicum. - Anexa nr. 2. - 2002. - S. 27-30.

E. S. Keshishyan, doctor în științe medicale, profesor
E. K. Berdnikova
Institutul de Cercetare de Pediatrie și Chirurgie Pediatrică din Moscova, Ministerul Sănătății al Federației Ruse, Moscova

Corpul uman conține un număr mare de compuși organici, fără de care este imposibil să ne imaginăm un curs stabil al proceselor metabolice care susțin activitatea vitală a tuturor. Una dintre aceste substanțe sunt nucleotide - aceștia sunt esteri fosforici ai nucleozidelor, care joacă un rol crucial în transmiterea datelor informaționale, precum și în reacțiile chimice cu eliberarea de energie intracelulară.

Ca unități organice independente formează compoziția de umplere a tuturor acizilor nucleici și a majorității coenzimelor. Să luăm în considerare mai detaliat ce sunt fosfații nucleozidici și ce rol joacă aceștia în corpul uman.

Din ce este formată o nucleotidă. Este considerat un ester extrem de complex aparținând grupului de acizi fosforici și nucleozide, care, după proprietățile lor biochimice, se numără printre N-glicozide și conțin fragmente heterociclice asociate cu molecule de glucoză și un atom de azot.

În natură, nucleotidele ADN sunt cele mai comune.

În plus, se disting și substanțe organice cu caracteristici structurale similare: ribonucleotide, precum și dezoxiribonucleotide. Toate, fără excepție, sunt molecule monomerice aparținând unor substanțe biologice complexe de tip polimer.

Ele formează ARN-ul și ADN-ul tuturor ființelor vii, de la cele mai simple microorganisme și infecții virale până la corpul uman.

Restul structurii moleculare a fosforului dintre fosfații nucleozidici formează o legătură eterică cu două, trei și, în unele cazuri, imediat cu cinci grupări hidroxil. Aproape fără excepție, nucleotidele se numără printre substanțele esențiale care s-au format din reziduurile de acid fosforic, astfel încât legăturile lor sunt stabile și nu se descompun sub influența factorilor negativi ai mediului intern și extern.

Notă! Structura nucleotidelor este întotdeauna complexă și se bazează pe monoesteri. Secvența de nucleotide se poate modifica sub influența factorilor de stres.

Rolul biologic

Influența nucleotidelor asupra cursului tuturor proceselor din corpul ființelor vii este studiată de oamenii de știință care studiază structura moleculară a spațiului intracelular.

Pe baza constatărilor de laborator obținute ca urmare a multor ani de muncă de către oameni de știință din întreaga lume, se distinge următorul rol al fosfaților nucleozidici:

o sursă universală de energie vitală, datorită căreia celulele sunt hrănite și, în consecință, se menține funcționarea normală a țesuturilor care formează organe interne, fluide biologice, acoperirea epitelială și sistemul vascular;
sunt transportatori de monomeri de glucoză în celulele de orice tip (aceasta este una dintre formele metabolismului carbohidraților, atunci când zahărul consumat este transformat în glucoză sub influența enzimelor digestive, care este transportată în fiecare colț al corpului împreună cu fosfații nucleozidici);
îndeplinește funcția unei coenzime (compuși de vitamine și minerale care ajută la furnizarea celulelor cu nutrienți);
mononucleotidele complexe și ciclice sunt conductori biologici ai hormonilor care se răspândesc odată cu fluxul sanguin și, de asemenea, sporesc efectul impulsurilor neuronale;
reglează alosteric activitatea enzimelor digestive produse de țesuturile pancreatice.

Nucleotidele fac parte din acizii nucleici. Ele sunt conectate prin trei și cinci legături de tip fosfodiester. Geneticienii și oamenii de știință care și-au dedicat viața biologiei moleculare continuă cercetările de laborator asupra fosfaților nucleozidici, așa că în fiecare an lumea învață lucruri și mai interesante despre proprietățile nucleotidelor.

Secvența de nucleotide este un fel de echilibru genetic și echilibrul aranjamentului aminoacizilor în structura ADN-ului, o ordine particulară de plasare a resturilor de ester în compoziția acizilor nucleici.

Se determină folosind metoda tradițională de secvențiere a materialului biologic selectat pentru analiză.

T, timină;

A - adenina;

G, guanină;

C, citozină;

R – GA adenina in complex cu baze guanina si purinice;

Y, TC compuşi pirimidinici;

K, nucleotide GT care conţin o grupare ceto;

M - AC inclus în gruparea amino;

S - GC puternic, caracterizat prin trei compuși de hidrogen;

W - AT sunt instabile, care formează doar două legături de hidrogen.

Secvența nucleotidelor se poate modifica, iar denumirile cu litere latine sunt necesare în cazurile în care ordinea compușilor eterici este necunoscută, este nesemnificativă sau rezultatele studiilor primare sunt deja disponibile.

Cel mai mare număr de variante și combinații de fosfați nucleozidici este caracteristic ADN-ului. Simbolurile A, C, G, U sunt suficiente pentru a scrie compușii esențiali ai ARN.Ultima literă desemnare este substanța uridină, care se găsește numai în ARN. Secvența simbolică este întotdeauna scrisă fără spații.

Video util: acizi nucleici (ADN și ARN)

Câte nucleotide sunt în ADN

Pentru a înțelege cât mai detaliat ce este în joc, ar trebui să înțelegem clar ADN-ul în sine. Acesta este un tip separat de molecule care au o formă alungită și constau din elemente structurale, și anume fosfați nucleozidici. Câte nucleotide sunt în ADN? Există 4 tipuri de compuși esențiali de acest tip care fac parte din ADN. Acestea sunt adenina, timina, citozina si guanina. Toate formează un singur lanț, din care se formează structura moleculară a ADN-ului.

Structura ADN-ului a fost descifrată pentru prima dată în 1953 de oamenii de știință americani Francis Crick și James Watson. O moleculă de acid dezoxiribonucleic conține două lanțuri de fosfați nucleozidici. Ele sunt așezate în așa fel încât să arate ca o spirală care se răsucește în jurul axei sale.

Notă! Numărul de nucleotide din ADN este neschimbat și limitat la doar patru specii - această descoperire a adus omenirea mai aproape de descifrarea întregului cod genetic uman.

În acest caz, structura moleculei are o caracteristică importantă. Toate lanțurile de nucleotide au proprietatea de complementaritate. Aceasta înseamnă că numai compușii esențiali de un anumit tip sunt plasați unul față de celălalt. Se știe că adenina se află întotdeauna în fața timinei. Nici o altă substanță în afară de guanina nu poate fi găsită în fața citozinei. Astfel de perechi de nucleotide formează principiul complementarității și sunt inseparabile.

Greutate și lungime

Cu ajutorul calculelor matematice complexe și al studiilor de laborator, oamenii de știință au reușit să stabilească proprietățile fizice și biologice exacte ale compușilor esențiali care formează structura moleculară a acidului dezoxiribonucleic.

Se știe că lungimea unui rest intracelular, constând din aminoacizi într-un singur lanț polipeptidic, este de 3,5 angstromi. Masa medie a unui reziduu molecular este de 110 amu.

În plus, sunt izolați și monomerii de tip nucleotide, care sunt formați nu numai din aminoacizi, dar au și componente eterice. Aceștia sunt monomeri ADN și ARN. Lungimea lor liniară este măsurată direct în interiorul acidului nucleic și este de cel puțin 3,4 angstromi. Greutatea moleculară a unui nucleozid fosfat este în intervalul de 345 amu. Acestea sunt datele inițiale care sunt utilizate în lucrările practice de laborator dedicate experimentelor, studiilor genetice și altor activități științifice.

Denumiri medicale

Genetica, ca știință, s-a dezvoltat în perioada în care nu existau studii ale structurii ADN-ului oamenilor și ale altor ființe vii la nivel molecular. Prin urmare, în perioada geneticii premoleculare, legăturile nucleotidice au fost desemnate drept cel mai mic element din structura moleculei de ADN. Atât anterior, cât și în prezent, au fost supuse substanțelor esențiale de acest tip. Ar putea fi spontan sau indus, prin urmare, termenul „recon” este folosit și pentru a se referi la fosfații nucleozidici cu o structură deteriorată.

Pentru a defini conceptul de declanșare a unei posibile mutații în compușii azotați ai legăturilor nucleotidice, se folosește termenul „muton”. Aceste denumiri sunt mai solicitate în munca de laborator cu material biologic. Ele sunt, de asemenea, folosite de geneticieni care studiază structura moleculelor de ADN, modurile în care informațiile ereditare sunt transmise, cum este criptată și posibilele combinații de gene rezultate din fuziunea potențialului genetic a doi parteneri sexuali.

In contact cu

Nucleotide– nucleozidă + unul sau mai multe resturi de acid fosforic. Nucleozid- baza azotata si molecula de pentoza. Compoziția nucleotidelor include două baze purinice (adenină și guanină) și 3 baze pirimidinice (timină, uracil, citozină). Uneori există baze azotate minore: pseudouracil, metiluridină, metilcitozină, metiladenină.

Nomenclatură:

Structura primară a NK- un lanț polinucleotidic cu o secvență strict definită de nucleotide interconectate printr-o legătură 3’-5’-fosfodiester.

Proprietățile nucleotidelor: 1) dobândesc o sarcină negativă 2) au strălucitor

Proprietăți acide pronunțate.

Caracteristici ale structurii, funcției și distribuției ADN-ului și ARN-ului în celulă:


Localizat în principal în nucleu, de asemenea în mitocondrii și cloroplaste	Situat în principal în citoplasmă
Structura include A, T, G, C + deoxiriboză + reziduu de acid fosforic.	Structura include A, U, G, C + riboză + reziduu de acid fosforic
Helix dublă (se cunosc 6 tipuri: A-E, Z, forma B predominantă)	Monofilar (deși se poate plia pentru a forma „agrafe de păr”). Are varietăți (ARNm, ARNm, ARNt)
Variază în dimensiune (ADN-ul constă de obicei dintr-un număr mare de nucleotide)
1. Oferă sinteza proteinelor 2. Purtător de informații ereditare	Asigura sinteza proteinelor
Respectă regulile lui Chargaff	Nu respectă regulile lui Chargaff

Metoda de analiză a structurii primare a ADN-ului (Sanger):

Pe baza reacției ADN polimerazei: izolarea ADN-ului ® tăierea acestuia cu enzime de restricție ® denaturarea fragmentelor de ADN și obținerea de molecule monocatenar folosite ca șablon ® adăugarea unui primer și substraturi pentru sinteza ADN ® împărțirea amestecului în patru eprubete, adăugarea una dintre nucleotidele stop la fiecare ( dideoxinucleotide) iar sinteza ADN polimerazei ® se oprește atunci când ADN polimeraza întâlnește o nucleotidă stop ® după terminare, în fiecare tub sunt fragmente care se termină într-o anumită nucleotidă ® fragmentele sunt separate prin electroforeză în gel de agaroză și analizate .

Nucleotide

Nucleotide- compuși naturali, din care, ca și cărămizile, se construiesc lanțuri. De asemenea, nucleotidele fac parte din cele mai importante coenzime (compuși organici de natură neproteică - componente ale unor enzime) și alte substanțe biologic active, servesc ca purtători de energie în celule.

Molecula fiecărei nucleotide (mononucleotide) este format din trei părți distincte chimic.

1. Acesta este un zahăr cu cinci atomi de carbon (pentoză):

Riboză (în acest caz, nucleotidele se numesc ribonucleotide și fac parte din acizii ribonucleici sau)

Sau deoxiriboză (nucleotidele sunt numite dezoxiribonucleotide și fac parte din acidul dezoxiribonucleic, sau).

2. Baza azotata purinica sau pirimidinica legat de atomul de carbon al unui zahăr, formează un compus numit nucleozidă.

3. Unul, două sau trei reziduuri de acid fosforic , atașate prin legături eterice de carbonul zahărului, formează o moleculă de nucleotidă (în moleculele de ADN sau ARN există un rest de acid fosforic).

Bazele azotate ale nucleotidelor ADN sunt purinele (adenina si guanina) si pirimidinele (citozina si timina). Nucleotidele ARN conțin aceleași baze ca și ADN-ul, dar timina din ele este înlocuită cu uracil, care este similar ca structură chimică.

Bazele azotate și, în consecință, nucleotidele care le includ, în literatura biologică sunt de obicei notate cu litere inițiale (latină sau ucraineană / rusă) în conformitate cu numele lor:
- - A (A);
- - G (G);
- - C (C);
- timină - T (T);
- uracil - U (U).
Combinația a două nucleotide se numește dinucleotidă, mai multe - o oligonucleotidă, seturi - o polinucleotidă sau acid nucleic.

Pe lângă faptul că nucleotidele formează lanțuri ADN și ARN, acestea sunt coenzime, iar nucleotidele care poartă trei resturi de acid fosforic (nucleozid trifosfat) sunt surse de energie chimică, care este conținută în legăturile fosfatice. Rolul unui astfel de purtător de energie universal precum adenozină trifozatul (ATP) este extrem de important în toate procesele vieții.

Nucleotidele sunt: acizi nucleici (polinucleotide), cele mai importante coenzime (NAD, NADP, FAD, CoA) și alți compuși biologic activi. Nucleotidele libere sub formă de nucleozide mono-, di- și trifosfat se găsesc în cantități semnificative în celule. Nucleozid trifosfat - nucleotide care conțin 3 reziduuri de acid fosforic, au acumulare bogată în energie în legături macroergice. ATP joacă un rol special - un acumulator de energie universal. Legăturile fosfat de înaltă energie ale trifosfaților de nucleotide sunt utilizate în sinteza polizaharidelor ( uridin trifosfat, ATP), proteine (GTP, ATP), lipide ( citidin trifosfat, ATP). Trifosfații nucleozidici sunt, de asemenea, substraturi pentru sinteza acizilor nucleici. Uridin difosfat este implicat în metabolismul carbohidraților ca purtător al reziduurilor de monozaharide, citidin difosfat (purtător al reziduurilor de colină și etanolamină) în metabolismul lipidic.

joacă un rol important de reglare în organism nucleotide ciclice. Monofosfații nucleozidici liberi se formează prin sinteza sau prin hidroliza acizilor nucleici sub acțiunea nucleazelor. Fosforilarea secvenţială a monofosfaţilor nucleozidici duce la formarea trifosfaţilor nucleotidici corespunzători. Defalcarea nucleotidelor are loc sub acțiunea nucleotidazei (cu formarea de nucleozide), precum și a nucleotid pirofosforilazei, care catalizează reacția reversibilă de scindare a nucleotidelor la baze libere și fosforibozil pirofosfat.

Nucleotidele sunt esteri fosfatici ai nucleozidelor.

Compoziția lor chimică: bază azotată (A.O.) + pentoză + acid fosforic

Esterii fosforici se formează cu participarea grupărilor hidroxil ale pentozelor. Pozițiile grupărilor de ester fosforic sunt de obicei notate folosind denumirea ("), de exemplu: 5", 3"

Informații preliminare scurte: nucleotidele joacă un rol extrem de important în viața celulei.

Clasificarea nucleotidelor

Nucleotide formate dintr-o moleculă A.O, pentoză, acid fosforic, numit mononucleotide. Mononucleotidele pot conține o moleculă de acid fosforic, două sau trei molecule de acid fosforic conectate între ele.

Combinatie de două mononucleotide numit dinucleotide. ÎN Compoziția unei dinucleotide conține de obicei diverse baze azotate sau un alt compus ciclic, de exemplu, o vitamina...

Mononucleotidele ciclice joacă un rol deosebit în procesele biochimice.

Nomenclatura mononucleotidelor.

Du-te la titlu nucleozidă adăugat în funcție de cantitatea de reziduuri de fosfat, ʼʼ monofosfatʼʼ, ʼʼ difosfatʼʼ, ʼʼ trifosfatʼʼ, indicând poziția lor în ciclul pentozei - desemnarea digitală a locului cu un semn ("),

Poziția grupului fosfat în poziția (5") este cea mai comună și tipică și, prin urmare, poate fi omisă (AMP, GTP, UTP, d AMF etc.)

Pozițiile rămase sunt indicate în mod obligatoriu (3 "- AMF, 2" - AMF, 3 "- d AMF)

5"-adenozin monofosfat

(5"- AMF sau AMF)

Numele celor mai comune nucleotide

nucleozidă	nucleozid monofosfat	nucleozid difosfat	nucleozid trifosfat
adenozină	5"-Adenozin monofosfat (5" - AMP sau AMP) 5"-acid adenilic	5"-adenozin difosfat (5"-ADP sau ADP)	5"-adenozin trifosfat (5"-ATP sau ATP)
adenozină	3"-adenozin monofosfat (3"-AMP) acid 3"-adenilic	nu se găsește in vivo	nu se găsește in vivo
guanozină	5 "-guanozin monofosfat (5" - GMF sau GMF)	5 "-guanozin difosfat (5" - HDF sau HDF)	5 "-guanozin trifosfat (5" - GTP sau GTP)
guanozină	3"-guanozin monofosfat (3"- GMP) Acid 3"-guanilic	nu se găsește in vivo	nu se găsește in vivo
deoxi adenozină	5"-deoxiadenozin monofosfat (5"- d AMF sau d AMF)	5"-deoxiadenozin difosfat (5"- d ADFili d ADP)	5"-deoxiadenozin trifosfat (5"- d ATFili d ATP)
uridină	5 "-uridin monofosfat (5" - UMF sau UMF)	5 "-uridin difosfat (5" - UDP sau UDP)	5 "-uridin trifosfat (5" - UTP sau UTP)
citidină	5 "-citidin monofosfat (5" - CMF sau CMF)	5 "-citidin difosfat (5" - CDP sau CDP)	5 "-citidin trifosfat (5" - CTP sau CTP)

Nucleotidele formate cu participarea ribozei pot conține reziduuri de acid fosforic în trei poziții (5", 3", 2") și cu participarea dezoxiribozei - numai în două poziții (5", 3"), în poziția 2" acolo nu este o grupare hidroxi.Această circumstanță este foarte importantă pentru structura ADN-ului.

Absența unei grupări hidroxi în a doua poziție are două consecințe importante:

Polarizarea legăturii glicozidice din ADN scade și devine mai rezistent la hidroliză.

2-O-dezoxiriboza nu poate suferi nici epimerizare, nici conversie în cetoză.

În celulă, nucleozidul monofosfat este transformat secvenţial în difosfat şi apoi în trifosfat.

De exemplu: AMP ---> ADP ---> ATP

Rolul biologic al nucleotidelor

Tot nucleozidi difosfațiȘi nucleozidici trifosfați aparțin compușilor de înaltă energie (macroergici).

Nucleozidi trifosfați participă la sinteza acizilor nucleici, asigură activarea compușilor bioorganici și a proceselor biochimice care au loc cu cheltuiala de energie. Adenozin trifosfat (ATP) este cel mai abundent compus macroergic din corpul uman. Conținutul de ATP în mușchii scheletici ai mamiferelor este de până la 4 g / kg, conținutul total este de aproximativ 125 ᴦ. La om, rata metabolismului ATP ajunge la 50 kg/zi. Hidroliza ATP produce adenozin difosfat(ADP)

legături macroergice

ATP conține diferite tipuri de legături chimice:

N-β-glicozidic

Ester

Două anhidride (biologic macroergice)

In conditii in vivo hidroliza legăturii macroergice a ATP este însoțită de eliberarea de energie (aproximativ 35 kJ/mol), care asigură alte procese biochimice dependente de energie.

ATP + H2O - enzima ATP hidrolaza --> ADP + H3 PO4

În soluții apoase ADP și ATP instabil . La 0 0 SATP este stabil în apă doar câteva ore, iar când este fiert timp de 10 minute.

Sub acțiunea alcaline, doi fosfați terminali (legături anhidride) sunt ușor hidrolizați, iar ultimul (legatura esterului) este dificil. În timpul hidrolizei acide, legătura N-glicozidică este ușor distrusă.

Pentru prima dată, ATP a fost izolat din mușchi 1929 ᴦ. K. Loman. Sinteza chimică efectuată în 1948 ᴦ. A. Todd.

Nucleotide ciclice sunt mediatori în transmiterea semnalelor hormonale prin modificarea activității enzimelor din celulă.

Οʜᴎ se formează din trifosfați nucleozidici.

ATP - enzima ciclaza --> cAMP + H4 P2 O7

După finalizarea acțiunii, are loc hidroliza nucleotidei ciclice. . Se pot forma doi compuși 5 "-AMP și 3" -AMP, dar în condiții biologice se formează doar 5 "-AMP,

Adenozin monofosfat ciclic (AMPc)

11.5.Structura acizilor nucleici

Structura primară a ARN-ului și ADN-ului este conexiunea secvențială a nucleotidelor dintr-un lanț polinucleotidic. Scheletul unui lanț polinucleotidic este format din resturi de carbohidrați și fosfat, bazele azotate heterociclice sunt conectate la carbohidrați printr-o legătură N-β - glicozidică. Din punct de vedere biologic, tripleții - blocuri de nucleotide din trei baze azotate, fiecare dintre ele codifică un aminoacid sau are o anumită funcție de semnal, sunt de cea mai mare importanță.

Structura CN poate fi reprezentată schematic:

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

fosfat -- pentoză -- fosfat -- pentoză -- fosfat -- pentoză-OH

În structura primară a ADN-ului start lanțurile sunt determinate de pentoza care conține fosfat în poziția 5. Pentozele din lanțul polinucleotidic sunt conectate prin legături fosfatice 3 "→ 5". Pe Sfârșit lanţurile în poziţia 3 "- grupa pentoză OH- rămâne liberă.

Structura ADN de ordin superior - dublu helix

Descrierea științifică a structurii secundare a ADN-ului este una dintre cele mai mari descoperiri ale omenirii în secolul al XX-lea. Biochimist D. Watson si fizician F. Creek în 1953 a propus un model al structurii ADN-ului și al mecanismului procesului de replicare. În 1962 ᴦ. au primit Premiul Nobel.

Într-o formă populară, povestea este descrisă în cartea lui James Watson ʼʼ The Double Helixʼʼ, M.: Mir, 1973. Cartea descrie foarte interesant istoria lucrului în comun, cu umor și ironie ușoară a autorului la un eveniment atât de semnificativ, fericiții ʼʼvinovațiʼʼ ai căruia au fost doi tineri oameni de știință. De la descoperirea structurii ADN-ului, omenirea a primit un instrument pentru dezvoltarea unei noi direcții - biotehnologie, sinteza proteinelor prin recombinare genică (hormonii din industria medicală primesc insulină, eritropoietină și multe altele).

Cercetările au contribuit la descoperirea structurii ADN-ului E.Chargaff în ceea ce priveşte compoziţia chimică a ADN-ului. A aflat:

Numărul de baze pirimidinice este egal cu numărul de purine

Cantitatea de timină este egală cu cantitatea de adenină, iar cantitatea de citozină este egală cu cantitatea

A = T G = C

A + G = T + C

A + C = T + G

Aceste relații se numesc Regulile Chargaff .

Molecula de ADN este formată din două elice răsucite. Scheletul fiecărei spirale este un lanț de reziduuri alternante de dezoxiriboză și acid fosforic. Spiralele sunt orientate în așa fel încât să formeze două șanțuri spiralate inegale care merg paralel cu axa principală. Aceste șanțuri sunt umplute cu proteine histonele. Bazele azotate sunt situate în interiorul helixului, aproape perpendicular pe axa principală și formează perechi complementare între lanțuri A…T și G…C.

Lungimea totală a moleculelor de ADN din fiecare celulă ajunge la 3 cm. Diametrul mediu al celulei este de 10–5 m, diametrul ADN este de doar 2‣‣‣10–9 m.

Principalii parametri ai dublei helix:

* diametru 1,8 - 2 nm,

* pe o tură 10 nucleotide

* înălțimea pasului bobinei ~ 3,4 nm

* distanta intre doua nucleotide 0,34 nm.

Bazele sunt situate perpendicular pe axa lanțului.

* direcția lanțurilor polinucleotidice antiparalelă

* comunicarea între ciclurile furanozei prin intermediul dezoxiribozei

acidul fosforic este transportat de la poziția 3` la poziția 5` in

fiecare dintre lanțuri.

* Începutul lanțului - gruparea hidroxil a pentozei este fosforilată în poziție

5`, capătul lanțului este gruparea hidroxil liberă a pentozei în poziția 3`.

* În compoziția ADN-ului și a ARN-ului, fragmentele de nucleozide sunt în anti-conformație; inelul pirimidinic al purinei este situat în dreapta legăturii glicozidice. Doar această poziție permite formarea unei perechi complementare (vezi formulele de nucleotide)

* Există trei tipuri de interacțiuni între bazele azotate:

1. „Transversale”, sunt implicate perechi complementare de două lanțuri. Un transfer de electroni ʼʼciclicʼʼ are loc între două baze azotate (T - A, U - C), se formează un sistem suplimentar de electroni p, care asigură interacțiune suplimentară și protejează bazele azotate de influențele chimice nedorite. Între adenina și timina formează două legături de hidrogen și trei legături de hidrogen între guanină și citozină.

2. ʼʼ Vertical ʼʼ (stivuire), datorită stivuirii în „stive”, sunt implicate bazele azotate ale unui lanț. ʼʼInteracțiunea de stivuireʼʼ are par Mai mult valoare în stabilizarea structurii decât interacţiunea în perechi complementare

3. Interacțiunea cu apa joacă un rol esențial în menținerea structurii spațiale a dublei helix, care adoptă cea mai compactă structură pentru a reduce suprafața de contact cu apa și direcționează bazele heterociclice hidrofobe în interiorul helixului.

Structura și compoziția complexelor nucleoproteice

Mai multe tipuri de interacțiuni sunt implicate în legarea unui acid nucleic la o proteină:

electrostatic

Legături de hidrogen

hidrofob

Modele tridimensionale reale de ADN, ribozomi, informozomi și acizi nucleici ai virușilor au fost construite pe baza rezultatelor analizei de difracție cu raze X folosind simularea computerizată.

Proteinele histonelor ADN au proprietăți de bază pronunțate și se disting printr-un grad ridicat de conservatorism evolutiv. În funcție de raportul dintre doi aminoacizi bazici lizină / arginină, aceștia sunt împărțiți în 5 clase: H1, H2A, H 2B, H3, H4

Nucleotide - concept și tipuri. Clasificarea și caracteristicile categoriei „Nucleotide” 2017, 2018.