Nukleotidlar. Nukleotid: tuzilishi, massasi, uzunligi, ketma-ketligi DNK nukleotidlarining nomi

Nukleotidlar murakkab biologik moddalar bo'lib, ko'plab biologik jarayonlarda asosiy rol o'ynaydi. Ular DNK va RNKni yaratish uchun asos bo'lib xizmat qiladi va qo'shimcha ravishda universal energiya manbalari bo'lgan oqsil sintezi va genetik xotira uchun javobgardir. Nukleotidlar kofermentlar tarkibiga kiradi, uglevod almashinuvi va lipidlar sintezida ishtirok etadi. Bundan tashqari, nukleotidlar vitaminlarning faol shakllarining tarkibiy qismlari, asosan B guruhi (riboflavin, niatsin). Nukleotidlar tabiiy mikrobiotsenozning shakllanishiga hissa qo'shadi, ichakdagi regenerativ jarayonlar uchun zarur energiyani ta'minlaydi, gepatotsitlarning kamolotiga va faoliyatini normallashishiga ta'sir qiladi.

Nukleotidlar - azotli asoslar (purinlar, pirimidinlar), pentoza shakar (riboza yoki dezoksiriboza) va 1-3 fosfat guruhidan tashkil topgan past molekulyar birikmalar.

Metabolik jarayonlarda eng ko'p uchraydigan monofosfatlar ishtirok etadi: purinlar - adenozin monofosfat (AMP), guanozin monofosfat (GMP), pirimidinlar - sitidin monofosfat (CMP), uridin monofosfat (UMP).

Bolalar ovqatidagi nukleotidlar muammosiga nima qiziqish uyg'otdi?

Yaqin vaqtgacha barcha kerakli nukleotidlar organizmda sintezlanadi, deb hisoblar edi va ular muhim oziq moddalar sifatida qaralmagan. Oziq-ovqat nukleotidlari asosan ingichka ichakning o'sishi va rivojlanishini, lipidlar almashinuvini va jigar funktsiyasini belgilab beruvchi "mahalliy ta'sirga ega" deb taxmin qilingan. Biroq, so'nggi tadqiqotlar (ESPGAN sessiyasi materiallari, 1997 yil) shuni ko'rsatdiki, bu nukleotidlar endogen ta'minot etarli bo'lmaganda zarur bo'ladi: masalan, energiya tanqisligi bilan kechadigan kasalliklarda - og'ir infektsiyalarda, iste'mol qilish kasalliklarida, shuningdek neonatalda. davr, bolaning tez o'sishi davrida , immunitet tanqisligi holatlarida va gipoksik shikastlanishlarda. Shu bilan birga, endogen sintezning umumiy hajmi kamayadi va tananing ehtiyojlarini qondirish uchun etarli bo'lmaydi. Bunday sharoitda nukleotidlarni oziq-ovqat bilan iste'mol qilish ushbu moddalarni sintez qilish uchun tananing energiya xarajatlarini "tejaydi" va to'qimalarning faoliyatini optimallashtirishi mumkin. Shunday qilib, shifokorlar uzoq davom etadigan kasalliklardan keyin oziq-ovqat sifatida jigar, sut, go'sht, bulyon, ya'ni nukleotidlarga boy ovqatlardan foydalanishni uzoq vaqtdan beri maslahat berishgan.

Kichkintoylarni oziqlantirishda nukleotidlarning qo'shimcha ozuqaviy qo'shimchalari muhim ahamiyatga ega. Nukleotidlar taxminan 30 yil oldin inson sutidan ajratilgan. Bugungi kunga qadar ona sutida 13 ta kislotada eriydigan nukleotidlar aniqlangan. Inson suti va turli xil hayvonlar sutining tarkibi bir xil emasligi uzoq vaqtdan beri ma'lum. Biroq, ko'p yillar davomida faqat asosiy oziq-ovqat tarkibiy qismlariga e'tibor berish odatiy hol edi: oqsillar, uglevodlar, lipidlar, minerallar, vitaminlar. Shu bilan birga, ona sutidagi nukleotidlar sigir sutidagi nukleotidlardan nafaqat miqdori, balki tarkibi jihatidan ham sezilarli darajada farqlanadi. Masalan, sigir sutidagi asosiy nukleotid bo'lgan orotat, hatto moslashtirilgan sut aralashmalarida ham ko'p miqdorda mavjud bo'lib, ona sutida mavjud emas.

Nukleotidlar ona sutining oqsil bo'lmagan azot fraktsiyasining tarkibiy qismidir. Protein bo'lmagan azot ona sutidagi umumiy azotning taxminan 25% ni tashkil qiladi va yangi tug'ilgan chaqaloqlarning rivojlanishida alohida rol o'ynaydigan aminokislotalar va karnitinni o'z ichiga oladi. Nukleotid azot sut suti bilan oziqlanadigan chaqaloqlarga qaraganda kamroq protein oladigan ko'krak suti bilan oziqlanadigan chaqaloqlarda eng samarali protein olishiga yordam beradi.

Ayollar sutidagi nukleotidlarning kontsentratsiyasi ularning qon zardobidagi tarkibidan oshib ketishi aniqlandi. Bu ayolning sut bezlari ona sutiga kiradigan qo'shimcha miqdordagi nukleotidlarni sintez qilishini ko'rsatadi. Laktatsiya bosqichlari bo'yicha nukleotidlar tarkibida ham farqlar mavjud. Shunday qilib, sutdagi nukleotidlarning eng ko'p soni 2-4 oyda aniqlanadi va keyin 6-7 oydan keyin ularning miqdori asta-sekin kamayib keta boshlaydi.

Erta etuk sutda asosan mononukleotidlar (AMP, CMP, GMP) mavjud. Kech pishgan sutda ularning soni og'iz sutiga qaraganda ko'proq, lekin laktatsiyaning birinchi oyidagi sutga qaraganda kamroq.

Ko'krak sutidagi nukleotidlarning kontsentratsiyasi qishda yozda shunga o'xshash oziqlantirish vaqtiga qaraganda kattaroqdir.

Ushbu ma'lumotlar sut bezlari hujayralarida nukleotidlarning qo'shimcha sintezi mavjudligini ko'rsatishi mumkin, chunki hayotning birinchi oylarida tashqaridan kiruvchi moddalar bolaning metabolizmi va energiya almashinuvining zarur darajasini saqlab turadi. Qishda ona sutida nukleotidlar sintezining ko'payishi himoya mexanizmi hisoblanadi: yilning shu davrida bola infektsiyaga ko'proq moyil bo'lib, vitamin va minerallarning etishmasligi osonroq rivojlanadi.

Yuqorida aytib o'tilganidek, barcha sutemizuvchilar turlarining sutidagi nukleotidlarning tarkibi va kontsentratsiyasi har xil, ammo ularning soni har doim ona sutiga qaraganda past bo'ladi. Bu, aftidan, ekzogen nukleotidlarga bo'lgan ehtiyoj himoyasiz bolalarda ayniqsa yuqori bo'lganligi bilan bog'liq.

Ona suti nafaqat bolaning oqilona rivojlanishi uchun eng muvozanatli mahsulot, balki bolaning ehtiyojlariga qarab o'zgarishi mumkin bo'lgan nozik fiziologik tizimdir. Ko'krak suti nafaqat uning miqdoriy va sifat tarkibi, balki o'sib borayotgan va rivojlanayotgan organizm tizimlarining faoliyatidagi alohida tarkibiy qismlarning roli ham uzoq vaqt davomida har tomonlama o'rganiladi. Chaqaloqlarni sun'iy oziqlantirish formulalari ham takomillashtiriladi va asta-sekin haqiqiy "ona suti o'rnini bosuvchi" bo'ladi. Ko'krak suti nukleotidlarining o'sib borayotgan va rivojlanayotgan organizm uchun kengroq fiziologik ahamiyatga ega ekanligi haqidagi ma'lumotlar ularni chaqaloq formulalariga kiritish va konsentratsiyasi va tarkibi bo'yicha ona sutidagilarga yaqinlashish uchun asos bo'ldi.

Tadqiqotning keyingi bosqichi chaqaloq formulalariga kiritilgan nukleotidlarning homila kamolotiga va chaqaloq rivojlanishiga ta'sirini aniqlashga urinish edi.

Bolaning immunitetini faollashtirish haqidagi ma'lumotlar eng yorqin bo'lib chiqdi. Ma'lumki, IgG bachadonda qayd etiladi, IgM bola tug'ilgandan so'ng darhol sintezlana boshlaydi, IgA eng sekin sintezlanadi va uning faol sintezi hayotning 2-3-oyi oxirida sodir bo'ladi. Ularni ishlab chiqarish samaradorligi asosan immunitet reaktsiyasining etukligi bilan belgilanadi.

Tadqiqot uchun 3 ta guruh tuzildi: faqat ona suti olgan bolalar, faqat nukleotidli formulalar va nukleotidsiz sut formulalari.

Natijada, hayotning 1-oyining oxirigacha va 3-oyida nukleotid qo'shimchalari bilan formulalar olgan bolalarda immunoglobulin M sintezi darajasi taxminan emizikli bolalarnikiga teng, ammo sezilarli darajada yuqori ekanligi aniqlandi. oddiy aralashmani olgan bolalar. Xuddi shunday natijalar immunoglobulin A sintez darajasini tahlil qilishda ham olingan.

Immunitet tizimining etukligi emlashning samaradorligini belgilaydi, chunki emlashga qarshi immunitetni shakllantirish qobiliyati hayotning birinchi yilida immunitetni rivojlantirish ko'rsatkichlaridan biridir. Misol uchun, biz "nukleotid" formulasida, emizishda va nukleotidsiz aralashmalarda bo'lgan bolalarda difteriyaga qarshi antikorlarning ishlab chiqarish darajasini o'rgandik. Antikorlar darajasi birinchi va oxirgi emlashdan keyin 1 oy o'tgach o'lchandi. Nukleotidlar bilan aralashmalar olgan bolalarda hatto birinchi ko'rsatkichlar ham yuqoriroq, ikkinchisi esa sezilarli darajada yuqori ekanligi aniqlandi.

Nukleotidlar aralashmasi bilan ovqatlanishning bolalarning jismoniy va psixomotor rivojlanishiga ta'sirini o'rganishda, vazn ortishi va motor va aqliy funktsiyalarning tezroq rivojlanishi tendentsiyasi qayd etildi.

Bundan tashqari, nukleotid qo'shilishi asab to'qimalarining, miya funktsiyalarining va vizual analizatorning tezroq pishishiga yordam berishi haqida dalillar mavjud, bu erta tug'ilgan va morfofunktsional jihatdan etuk bo'lmagan bolalar, shuningdek, oftalmologik muammolari bo'lgan chaqaloqlar uchun juda muhimdir.

Yosh bolalarda, ayniqsa, birinchi oylarda mikrobiotsenozning shakllanishi bilan bog'liq muammolarni hamma biladi. Bu dispepsiya, ichak kolikasi, meteorizmning kuchayishi hodisalari. "Nukleotid" aralashmalarini iste'mol qilish probiyotiklar bilan tuzatishga hojat qoldirmasdan, vaziyatni tezda normallashtirishga imkon beradi. Nukleotidlar bilan aralashmalarni qabul qilgan bolalarda oshqozon-ichak traktining disfunktsiyasi, najasning beqarorligi kamroq uchraydi, ular keyingi qo'shimcha ovqatlarni kiritishga osonroq toqat qilishdi.

Biroq, nukleotidlar bilan aralashmalarni qo'llashda, ular axlatning chastotasini kamaytirishini yodda tutish kerak, shuning uchun ularni ich qotishi bo'lgan bolalarga ehtiyotkorlik bilan tavsiya qilish kerak.

Ushbu aralashmalar to'yib ovqatlanmaslik, anemiya bilan og'rigan, shuningdek, neonatal davrda gipoksik kasalliklarga duchor bo'lgan bolalarda alohida ahamiyatga ega bo'lishi mumkin. Nukleotidlar bilan aralashmalar erta tug'ilgan chaqaloqlarni emizishda yuzaga keladigan bir qator muammolarni hal qilishga yordam beradi. Xususan, biz hayotning birinchi yilida zaif tuyadi va kam vazn ortishi haqida gapiramiz, bundan tashqari, aralashmalardan foydalanish chaqaloqlarning psixomotor rivojlanishining yanada to'liq rivojlanishiga yordam beradi.

Yuqorida aytilganlarga asoslanib, nukleotid qo'shimchalari bilan aralashmalardan foydalanish biz, shifokorlar uchun katta qiziqish uyg'otadi. Biz bu aralashmalarni bolalarning katta doirasiga tavsiya qilishimiz mumkin, ayniqsa aralashmalar dorivor emas. Shu bilan birga, biz yosh bolalarda, ayniqsa, bolani oddiy aralashmadan nukleotid o'z ichiga olgan aralashga o'tkazishda individual ta'm reaktsiyalari ehtimolini ta'kidlashni muhim deb hisoblaymiz. Shunday qilib, ba'zi hollarda, hatto bitta kompaniyaning aralashmalaridan foydalanganda, biz tavsiya etilgan aralashmani rad etgunga qadar bolada salbiy reaktsiyalarni qayd etdik. Biroq, barcha adabiy manbalarda nukleotidlar nafaqat ta'mga salbiy ta'sir ko'rsatmaydi, balki, aksincha, aralashmaning organoleptik xususiyatlarini o'zgartirmasdan ularni yaxshilaydi.

Biz nukleotid qo'shimchalarini o'z ichiga olgan va bozorimizda mavjud bo'lgan aralashmalarning umumiy ko'rinishini taqdim etamiz. Bular Frizland Nutrition (Gollandiya) kompaniyasining "Frisolak", "Frisomel" zardobli aralashmalari bo'lib, ularda inson suti nukleotidlariga o'xshash 4 ta nukleotid mavjud; zardob aralashmasi Mamex (Intern Nutrition, Daniya), NAN (Nestlé, Shveytsariya), Enfamil (Mead Jonson, AQSh), Similac formula plus aralashmasi (Abbott Laboratories, Ispaniya/AQSh). Ushbu aralashmalardagi nukleotidlarning soni va tarkibi har xil bo'lib, ishlab chiqaruvchi tomonidan belgilanadi.

Barcha ishlab chiqaruvchilar nukleotidlarning nisbati va tarkibini tanlashga harakat qilmoqdalar, uni texnik va biokimyoviy jihatdan ona sutiga imkon qadar yaqinlashtiradilar. Mexanik yondashuv fiziologik emasligi aniq. Shubhasiz, nukleotidlarning chaqaloq formulalariga kiritilishi ona suti o'rnini bosuvchi moddalarni ishlab chiqarishda inqilobiy qadam bo'lib, ona suti tarkibiga maksimal darajada yaqinlashishiga yordam beradi. Biroq, hech qanday aralashmani hali fiziologik jihatdan bu noyob, universal va bola uchun zarur bo'lgan mahsulotga to'liq o'xshash deb hisoblash mumkin emas.

Adabiyot

1. Gyorgy. P. Biokimyoviy jihatlar. Am.Y.Clin. Nutr. 24(8), 970-975.
2. Evropa bolalar gastroenterologiyasi va ovqatlanish jamiyati (ESPGAN). Oziqlantirish bo'yicha qo'mita: chaqaloqlarning ovqatlanishi bo'yicha ko'rsatmalar I. Moslashtirilgan formulaning tarkibi bo'yicha tavsiyalar. Asta Paediatr Scand 1977; Qo'shimcha 262: 1-42.
3. Jeyms L. Lich, Jeffreu X. Baxter, Bryus E. Molitor, Meri B. Ramstak, Mark L\ Masor. Laktatsiya davrida barcha mumkin bo'lgan ona suti nukleotidlari // American Journal of Clinical Nutrition. - 1995 yil iyun. - T. 61. - 6-son. - S. 1224-30.
4. Carver J. D., Pimental B., Cox WI, Barmess L. A. Kichkintoylarning immun funktsiyasiga dietali nukleotid ta'siri. Pediatriya 1991; 88; 359-363.
5. Qoyil. R., Stringel G., Tomas R. va Quan R. (1990) Diyet nukleozidlarining kalamushlarda rivojlanayotgan ichakning o'sishi va kamolotiga ta'siri. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 10, 497-503.
6. Brunser O., Espinosa J., Araya M., Gruchet S. va Gil A. (1994) Chaqaloqlarda diareya kasalligiga dietali nukleotid qo'shimchasining ta'siri. Asta Pediatr. 883. 188-191.
7. Keshishyan E. S., Berdnikova E. K.//Hayotning birinchi yilidagi bolalarni oziqlantirish uchun nukleotid qo'shimchalari bilan aralashmalar // XXI asrdagi chaqaloqlarning ovqatlanishi. - S. 24.
8. David. Bolalar ovqatini yaxshilash uchun yangi texnologiyalar // Pediatriya. - 1997. - 1-son. - S. 61-62.
9. Keshishyan E. S., Berdnikova E. K. Kichkintoylarni oziqlantirish uchun nukleotid qo'shimchalari bilan aralashmalar. Kutilayotgan ta'sir // Pediatriya. Consilium Medicim. - 2-ilova. - 2002. - S. 27-30.

E. S. Keshishyan, tibbiyot fanlari doktori, professor
E. K. Berdnikova
Rossiya Federatsiyasi Sog'liqni saqlash vazirligi, Moskva pediatriya va pediatriya xirurgiyasi ilmiy-tadqiqot instituti, Moskva

Inson tanasida juda ko'p miqdordagi organik birikmalar mavjud bo'lib, ularsiz barchaning hayotiy faoliyatini qo'llab-quvvatlaydigan metabolik jarayonlarning barqaror kursini tasavvur qilib bo'lmaydi. Ushbu moddalardan biri nukleotidlardir - bu nukleozidlarning fosforik efirlari bo'lib, ular axborot ma'lumotlarini uzatishda hal qiluvchi rol o'ynaydi, shuningdek hujayra ichidagi energiyani chiqarish bilan kimyoviy reaktsiyalar.

Mustaqil organik birliklar sifatida barcha nuklein kislotalar va ko'pchilik kofermentlarning to'ldiruvchi tarkibini hosil qiladi. Keling, nukleozid fosfatlar nima ekanligini va ular inson tanasida qanday rol o'ynashini batafsil ko'rib chiqaylik.

Nukleotid nimadan iborat. Bu fosfor kislotalari va nukleozidlar guruhiga mansub o'ta murakkab efir hisoblanadi, ular biokimyoviy xususiyatlariga ko'ra N-glikozidlar qatoriga kiradi va glyukoza molekulalari va azot atomi bilan bog'liq bo'lgan geterotsiklik bo'laklarni o'z ichiga oladi.

Tabiatda DNK nukleotidlari eng keng tarqalgan.

Bundan tashqari, o'xshash strukturaviy xususiyatlarga ega bo'lgan organik moddalar ham ajralib turadi: ribonukleotidlar, shuningdek deoksiribonukleotidlar. Ularning barchasi, istisnosiz, polimer tipidagi murakkab biologik moddalarga mansub monomer molekulalardir.

Ular eng oddiy mikroorganizmlar va virusli infektsiyalardan tortib, inson tanasigacha bo'lgan barcha tirik mavjudotlarning RNK va DNKsini tashkil qiladi.

Nukleozid fosfatlar orasidagi fosforning qolgan molekulyar tuzilishi ikki, uch va ba'zi hollarda darhol beshta gidroksil guruhi bilan efir bog'ini hosil qiladi. Deyarli istisnosiz, nukleotidlar fosfor kislotasi qoldiqlaridan hosil bo'lgan muhim moddalar qatoriga kiradi, shuning uchun ularning aloqalari barqaror va ichki va tashqi muhitning salbiy omillari ta'sirida buzilmaydi.

Eslatma! Nukleotidlarning tuzilishi har doim murakkab va monoesterlarga asoslangan. Nukleotidlar ketma-ketligi stress omillari ta'sirida o'zgarishi mumkin.

Biologik rol

Nukleotidlarning tirik mavjudotlar organizmidagi barcha jarayonlarga ta'siri hujayra ichidagi bo'shliqning molekulyar tuzilishini o'rganuvchi olimlar tomonidan o'rganiladi.

Butun dunyo olimlarining ko'p yillik mehnatlari natijasida olingan laboratoriya ma'lumotlariga asoslanib, nukleozid fosfatlarning quyidagi roli ajralib turadi:

• hayotiy energiyaning universal manbai, buning natijasida hujayralar oziqlanadi va shunga mos ravishda ichki organlar, biologik suyuqliklar, epiteliya qoplami va qon tomir tizimini tashkil etuvchi to'qimalarning normal ishlashi ta'minlanadi;
• har qanday turdagi hujayralardagi glyukoza monomerlarining tashuvchilari (bu uglevod almashinuvining shakllaridan biri bo'lib, iste'mol qilingan shakar ovqat hazm qilish fermentlari ta'sirida glyukozaga aylanadi, u tananing har bir burchagiga nukleozid fosfatlar bilan birga olib boriladi);
• koenzim funktsiyasini bajarish (hujayralarni ozuqa moddalari bilan ta'minlashga yordam beradigan vitamin va mineral birikmalar);
• murakkab va tsiklik mononukleotidlar gormonlarning biologik o'tkazgichlari bo'lib, ular qon oqimi bilan birga tarqaladi, shuningdek, neyron impulslarining ta'sirini kuchaytiradi;
• oshqozon osti bezi to'qimalari tomonidan ishlab chiqarilgan ovqat hazm qilish fermentlarining faoliyatini allosterik tarzda tartibga soladi.

Nukleotidlar nuklein kislotalarning bir qismidir. Ular fosfodiester tipidagi uchta va beshta bog'lar bilan bog'langan. O'z hayotini molekulyar biologiyaga bag'ishlagan genetiklar va olimlar nukleozid fosfatlar bo'yicha laboratoriya tadqiqotlarini davom ettirmoqdalar, shuning uchun har yili dunyo nukleotidlarning xususiyatlari haqida yanada qiziqarli narsalarni bilib oladi.

Nukleotidlar ketma-ketligi o'ziga xos genetik muvozanat va DNK tuzilishidagi aminokislotalarning joylashishi muvozanati, nuklein kislotalar tarkibida efir qoldiqlarini joylashtirishning o'ziga xos tartibidir.

U tahlil qilish uchun tanlangan biologik materialni ketma-ketlashtirishning an'anaviy usuli yordamida aniqlanadi.

T, timin;

A - adenin;

G, guanin;

C, sitozin;

R – GA adenin guanin va purin asoslari bilan kompleksda;

Y, TC pirimidin birikmalari;

Keto guruhini o'z ichiga olgan K, GT nukleotidlari;

M - amino guruhiga kiritilgan AC;

S - GC kuchli, uchta vodorod birikmasi bilan tavsiflanadi;

W - AT beqaror, ular faqat ikkita vodorod aloqasini hosil qiladi.

Nukleotidlar ketma-ketligi o'zgarishi mumkin va lotin harflaridagi belgilar efir birikmalarining tartibi noma'lum, ahamiyatsiz yoki birlamchi tadqiqotlar natijalari allaqachon mavjud bo'lgan hollarda kerak bo'ladi.

Nukleozid fosfatlarning eng ko'p variantlari va birikmalari DNKga xosdir. RNK ning muhim birikmalarini yozish uchun A, C, G, U belgilari kifoya qiladi.Oxirgi harf belgisi uridin moddasi bo'lib, u faqat RNKda uchraydi. Simvolik ketma-ketlik har doim bo'sh joysiz yoziladi.

Foydali video: nuklein kislotalar (DNK va RNK)

DNKda qancha nukleotid bor

Nima xavf ostida ekanligini iloji boricha batafsilroq tushunish uchun DNKning o'zi haqida aniq tushunchaga ega bo'lish kerak. Bu cho'zilgan shaklga ega bo'lgan va strukturaviy elementlardan, ya'ni nukleozid fosfatlardan iborat bo'lgan alohida turdagi molekulalardir. DNKda nechta nukleotid bor? DNK tarkibiga kiruvchi ushbu turdagi muhim birikmalarning 4 turi mavjud. Bular adenin, timin, sitozin va guanindir. Ularning barchasi bitta zanjir hosil qiladi, undan DNKning molekulyar tuzilishi hosil bo'ladi.

DNK tuzilishi birinchi marta 1953 yilda amerikalik olimlar Frensis Krik va Jeyms Uotson tomonidan ochilgan. Dezoksiribonuklein kislotaning bir molekulasida ikkita nukleozid fosfat zanjiri mavjud. Ular shunday joylashtirilganki, ular o'z o'qi atrofida aylanadigan spiralga o'xshaydi.

Eslatma! DNKdagi nukleotidlar soni o'zgarmagan va faqat to'rt tur bilan cheklangan - bu kashfiyot insoniyatni to'liq inson genetik kodini ochishga yaqinlashtirdi.

Bunda molekulaning tuzilishi bitta muhim xususiyatga ega. Barcha nukleotid zanjirlari komplementarlik xususiyatiga ega. Bu shuni anglatadiki, faqat ma'lum bir turdagi asosiy birikmalar bir-biriga qarama-qarshi joylashtiriladi. Ma'lumki, adenin doimo timin qarshisida joylashgan. Sitozinga qarama-qarshi bo'lgan guanindan boshqa moddani topib bo'lmaydi. Bunday nukleotid juftlari komplementarlik tamoyilini tashkil qiladi va ajralmasdir.

Og'irligi va uzunligi

Murakkab matematik hisob-kitoblar va laboratoriya tadqiqotlari yordamida olimlar dezoksiribonuklein kislotaning molekulyar tuzilishini tashkil etuvchi muhim birikmalarning aniq fizik va biologik xususiyatlarini aniqlashga muvaffaq bo'lishdi.

Ma'lumki, bitta polipeptid zanjiridagi aminokislotalardan tashkil topgan bitta hujayra ichidagi qoldiqning uzunligi 3,5 angstromga teng. Bir molekulyar qoldiqning o'rtacha massasi 110 amu.

Bundan tashqari, nukleotid tipidagi monomerlar ham ajratiladi, ular nafaqat aminokislotalardan hosil bo'ladi, balki efir komponentlariga ham ega. Bular DNK va RNK monomerlaridir. Ularning chiziqli uzunligi bevosita nuklein kislota ichida o'lchanadi va kamida 3,4 angstromni tashkil qiladi. Bitta nukleozid fosfatning molekulyar og'irligi 345 amu oralig'ida. Bu tajribalar, genetik tadqiqotlar va boshqa ilmiy faoliyatga bag'ishlangan amaliy laboratoriya ishlarida foydalaniladigan dastlabki ma'lumotlar.

Tibbiy belgilar

Genetika fan sifatida inson va boshqa tirik mavjudotlarning DNK tuzilishini molekulyar darajada o'rganilmagan davrda rivojlangan. Shuning uchun premolekulyar genetika davrida nukleotid aloqalari DNK molekulasining tuzilishidagi eng kichik element sifatida belgilangan. Ilgari ham, hozirgi vaqtda ham ushbu turdagi muhim moddalar bo'ysungan. Bu o'z-o'zidan yoki qo'zg'atilgan bo'lishi mumkin, shuning uchun "recon" atamasi shikastlangan tuzilishga ega nukleozid fosfatlarga nisbatan ham qo'llaniladi.

Nukleotid bog'lanishlarining azotli birikmalarida mumkin bo'lgan mutatsiyaning boshlanishi tushunchasini aniqlash uchun "muton" atamasi qo'llaniladi. Ushbu belgilar biologik material bilan laboratoriya ishlarida ko'proq talab qilinadi. Ular, shuningdek, DNK molekulalarining tuzilishini, irsiy ma'lumotni uzatish usullarini, qanday shifrlanganligini va ikkita jinsiy sherikning genetik salohiyatining birlashishi natijasida yuzaga keladigan genlarning mumkin bo'lgan birikmalarini o'rganadigan genetiklar tomonidan qo'llaniladi.

Bilan aloqada

Nukleotid– nukleosid + bir yoki bir nechta fosfor kislotasi qoldiqlari. Nukleozid- azotli asos va pentoza molekulasi. Nukleotidlar tarkibiga ikkita purin asosi (adenin va guanin) va 3 ta pirimidin asosi (timin, urasil, sitozin) kiradi. Ba'zida kichik azotli asoslar mavjud: psevdoratsil, metiluridin, metilsitozin, metilladenin.

Nomenklatura:

NKning birlamchi tuzilishi- 3'-5'-fosfodiester bog'i bilan o'zaro bog'langan nukleotidlarning qat'iy belgilangan ketma-ketligiga ega bo'lgan polinukleotid zanjiri.

Nukleotidlarning xossalari: 1) manfiy zaryad olish 2) yorqin

Aniq kislotali xususiyatlar.

Hujayradagi DNK va RNK ning tuzilishi, funksiyasi va tarqalishining xususiyatlari:

Asosan yadroda, shuningdek, mitoxondriya va xloroplastlarda lokalizatsiya qilingan	Asosan sitoplazmada joylashgan
Tuzilishi A, T, G, C + deoksiriboza + fosfor kislotasi qoldig'ini o'z ichiga oladi.	Tuzilishi A, U, G, C + riboza + fosfor kislotasi qoldig'ini o'z ichiga oladi
Ikki tomonlama spiral (6 turi ma'lum: A-E, Z, asosiy B shakli)	Bir ipli (garchi u "soch iplari" hosil qilish uchun katlansa ham). Turlari bor (mRNK, mRNK, tRNK)
Hajmi jihatidan farq qiladi (DNK odatda juda ko'p nukleotidlardan iborat)
1. Protein sintezini ta'minlaydi 2. Irsiy axborotni tashuvchisi	Protein sintezini ta'minlang
Chargaff qoidalariga rioya qiladi	Chargaff qoidalariga bo'ysunmaydi

DNKning asosiy tuzilishini tahlil qilish usuli (Sanger):

DNK polimeraza reaktsiyasi asosida: DNK ni izolyatsiyalash ® uni cheklovchi fermentlar bilan kesish ® DNK qismlarini denatüratsiya qilish va shablon sifatida ishlatiladigan bir zanjirli molekulalarni olish ® DNK sintezi uchun primer va substrat qo'shing ® aralashmani to'rtta probirkaga bo'ling, qo'shing. Har biriga to'xtash nukleotidlaridan biri ( dideoksinukleotidlar) va DNK polimeraza ® sintezi DNK polimeraza tugagandan so'ng to'xtash nukleotid ® bilan to'qnashganda to'xtaydi, har bir naychada ma'lum bir nukleotid bilan tugaydigan bo'laklar mavjud ® parchalari agaroz jelida elektroforez bilan ajratiladi va tahlil qilinadi. .

Nukleotid

Nukleotidlar- tabiiy birikmalar, ulardan g'isht kabi zanjirlar qurilgan. Shuningdek, nukleotidlar eng muhim kofermentlar (oqsil bo'lmagan tabiatning organik birikmalari - ba'zi fermentlarning tarkibiy qismlari) va boshqa biologik faol moddalarning bir qismi bo'lib, hujayralarda energiya tashuvchisi bo'lib xizmat qiladi.

Har bir nukleotidning molekulasi (mononukleotid) kimyoviy jihatdan bir-biridan farq qiladigan uchta qismdan iborat.

1. Bu besh uglerodli shakar (pentoza):

Riboza (bu holda nukleotidlar ribonukleotidlar deb ataladi va ribonuklein kislotalarning bir qismidir yoki)

Yoki deoksiriboza (nukleotidlar deoksiribonukleotidlar deb ataladi va dezoksiribonuklein kislotaning bir qismidir, yoki).

2. Purin yoki pirimidin azotli asos shakarning uglerod atomi bilan bog'lanib, nukleozid deb ataladigan birikma hosil qiladi.

3. Bir, ikki yoki uchta fosfor kislotasi qoldiqlari , shakar uglerodiga efir bog'lari bilan bog'lanib, nukleotid molekulasini hosil qiladi (DNK yoki RNK molekulalarida bitta fosfor kislotasi qoldig'i mavjud).

DNK nukleotidlarining azotli asoslari purinlar (adenin va guanin) va pirimidinlar (sitozin va timin) dir. RNK nukleotidlari DNK bilan bir xil asoslarni o'z ichiga oladi, ammo ulardagi timin kimyoviy tuzilishga o'xshash urasil bilan almashtiriladi.

Biologik adabiyotlarda azotli asoslar va shunga mos ravishda ularni o'z ichiga olgan nukleotidlar odatda nomlariga muvofiq bosh harflar (lotin yoki ukrain / rus) bilan belgilanadi:
- - A (A);
- - G (G);
- - C (C);
- timin - T (T);
- urasil - U (U).
Ikki nukleotidning birikmasi dinukleotid, bir nechta - oligonukleotid, to'plamlar - polinukleotid yoki nuklein kislota deb ataladi.

Nukleotidlar DNK va RNK zanjirlarini hosil qilishiga qo'shimcha ravishda, ular kofermentlar va uchta fosfor kislotasi qoldig'ini (nukleozid trifosfat) saqlovchi nukleotidlar fosfat bog'larida joylashgan kimyoviy energiya manbalari hisoblanadi. Adenozin trifosat (ATP) kabi universal energiya tashuvchining roli barcha hayot jarayonlarida juda muhimdir.

Nukleotidlar quyidagilardir: nuklein kislotalar (polinukleotidlar), eng muhim kofermentlar (NAD, NADP, FAD, CoA) va boshqa biologik faol birikmalar. Nukleozid mono-, di- va trifosfat ko'rinishidagi erkin nukleotidlar hujayralarda sezilarli miqdorda topiladi. Nukleozid trifosfat - 3 ta fosfor kislotasi qoldig'ini o'z ichiga olgan nukleotidlar, makroergik bog'larda energiyaga boy to'planishga ega. ATP alohida rol o'ynaydi - universal energiya akkumulyatori. Nukleotid trifosfatlarning yuqori energiyali fosfat aloqalari polisaxaridlar sintezida ishlatiladi ( uridin trifosfat, ATP), oqsillar (GTP, ATP), lipidlar ( sitidin trifosfat, ATP). Nukleozid trifosfatlar ham nuklein kislotalar sintezi uchun substrat hisoblanadi. Uridin difosfat monosaxarid qoldiqlarining tashuvchisi sifatida uglevod almashinuvida, lipidlar almashinuvida sitidin difosfat (xolin va etanolamin qoldiqlarining tashuvchisi) ishtirok etadi.

organizmda muhim tartibga soluvchi rol o'ynaydi siklik nukleotidlar. Erkin nukleozid monofosfatlar nuklein kislotalarning nukleazalar ta'sirida sintezi yoki gidrolizlanishi natijasida hosil bo'ladi. Nukleozid monofosfatlarning ketma-ket fosforlanishi tegishli nukleotid trifosfatlarning hosil bo'lishiga olib keladi. Nukleotidlarning parchalanishi nukleotidaza ta'sirida (nukleozidlar hosil bo'lishi bilan), shuningdek nukleotid pirofosforilaza ta'sirida sodir bo'ladi, bu nukleotidlarning erkin asoslarga va fosforibozil pirofosfatga bo'linishining teskari reaktsiyasini katalizlaydi.

Nukleotidlar nukleozidlarning fosfat efirlaridir.

Ularning kimyoviy tarkibi: azotli asos (A.O.) + pentoza + fosfor kislotasi

Fosforik efirlar pentozalarning gidroksil guruhlari ishtirokida hosil bo'ladi. Fosforik ester guruhlarining pozitsiyalari odatda (") belgisi bilan belgilanadi, masalan: 5 ", 3 "

Dastlabki qisqacha ma'lumot: nukleotidlar hujayra hayotida juda muhim rol o'ynaydi.

Nukleotidlarning tasnifi

Bir molekuladan tashkil topgan nukleotidlar A.O, pentoza, fosfor kislotasi, chaqirdi mononukleotidlar. Mononukleotidlar tarkibida bitta fosfor kislotasi molekulasi, bir-biriga bog'langan ikki yoki uchta fosfor kislotasi molekulalari bo'lishi mumkin.

ning kombinatsiyasi ikkita mononukleotid chaqirdi dinukleotid. IN Dinukleotid tarkibida odatda turli azotli asoslar yoki boshqa siklik birikmalar, masalan, vitamin ..

Tsiklik mononukleotidlar biokimyoviy jarayonlarda alohida rol o'ynaydi.

Mononukleotidlarning nomenklaturasi.

Sarlavhaga o'ting nukleozid fosfat qoldiqlari miqdoriga qarab qo'shiladi, ʼʼ monofosfatʼʼ, ʼʼ difosfatʼʼ, ʼʼ trifosfatʼʼ, ularning pentoza siklidagi oʻrnini koʻrsatuvchi - joyning raqamli belgisi ("),

Fosfat guruhining holati (5") eng keng tarqalgan va tipikdir, shuning uchun uni o'tkazib yuborish mumkin (AMP, GTP, UTP, d AMF va boshqalar)

Qolgan pozitsiyalar majburiy ravishda ko'rsatilgan (3 "- AMF, 2" - AMF, 3 "- d AMF)

5"-adenozin monofosfat

(5" - AMF yoki AMF)

Eng keng tarqalgan nukleotidlarning nomlari

nukleozid	nukleozid monofosfat	nukleozid difosfat	nukleozid trifosfat
adenozin	5 "-adenozin monofosfat (5" - AMP yoki AMP) 5 "-adenil kislotasi	5 "-adenozin difosfat (5"-ADP yoki ADP)	5 "-adenozin trifosfat (5"-ATP yoki ATP)
adenozin	3"-adenozin monofosfat (3"-AMP) 3"-adenilik kislota	in vivo topilmaydi	in vivo topilmaydi
guanozin	5 "-guanozin monofosfat (5" - GMF yoki GMF)	5 "-guanozin difosfat (5" - HDF yoki HDF)	5 "-guanozin trifosfat (5" - GTP yoki GTP)
guanozin	3"-guanozin monofosfat (3"- GMP) 3"-guanilik kislota	in vivo topilmaydi	in vivo topilmaydi
deoksi adenozin	5"-deoksiadenozin monofosfat (5"- d AMF yoki d AMF)	5"-deoksiadenozin difosfat (5"- d ADFili d ADP)	5"-deoksiadenozin trifosfat (5"- d ATFili d ATP)
uridin	5 "-uridin monofosfat (5" - UMF yoki UMF)	5 "-uridin difosfat (5" - UDP yoki UDP)	5 "-uridin trifosfat (5" - UTP yoki UTP)
sitidin	5 "-sitidin monofosfat (5" - CMF yoki CMF)	5 "-sitidin difosfat (5" - CDP yoki CDP)	5 "-sitidin trifosfat (5" - CTP yoki CTP)

Riboza ishtirokida hosil bo'lgan nukleotidlar fosfor kislotasi qoldiqlarini uchta holatda (5, 3, 2") va dezoksiriboza ishtirokida - faqat ikkita holatda (5", 3"), u erda 2" holatda bo'lishi mumkin. gidroksi guruhi emas.Bu holat DNK tuzilishi uchun juda muhimdir.

Ikkinchi o'rinda gidroksi guruhining yo'qligi ikkita muhim oqibatlarga olib keladi:

DNKdagi glikozid bog'lanishning qutblanishi pasayadi va u gidrolizga chidamli bo'ladi.

2-O-deoksiriboza epimerizatsiyaga ham, ketozga ham aylana olmaydi.

Hujayrada nukleozid monofosfat ketma-ket difosfatga, keyin esa trifosfatga aylanadi.

Masalan: AMP ---> ADP ---> ATP

Nukleotidlarning biologik roli

Hamma narsa nukleozid difosfatlar Va nukleozid trifosfatlar yuqori energiyali (makroergik) birikmalarga kiradi.

Nukleozid trifosfatlar nuklein kislotalar sintezida ishtirok etadi, energiya sarflanishi bilan sodir bo'ladigan bioorganik birikmalar va biokimyoviy jarayonlarning faollashishini ta'minlaydi. Adenozin trifosfat (ATP) inson tanasida eng ko'p uchraydigan makroergik birikmadir. Sutemizuvchilarning skelet mushaklaridagi ATP miqdori 4 g / kg gacha, umumiy miqdori taxminan 125 ᴦ. Odamlarda ATP metabolizmining tezligi kuniga 50 kg ga etadi. ATP gidrolizi hosil bo'ladi adenozin difosfat(ADP)

makroergik aloqalar

ATP tarkibida turli xil kimyoviy birikmalar mavjud:

N-b- glikozid

Ester

Ikki angidrid (biologik makroergik)

Sharoitlarda in vivo ATP ning makroergik bog'lanishining gidrolizi boshqa energiyaga bog'liq biokimyoviy jarayonlarni ta'minlaydigan energiya (taxminan 35 kJ / mol) chiqishi bilan birga keladi.

ATP + H2O - ferment ATP gidrolaza --> ADP + H3 PO4

Suvli eritmalarda ADP va ATP beqaror . 0 0 da SATP suvda faqat bir necha soat, qaynatilganda esa 10 daqiqa barqaror bo'ladi.

Ishqor ta'sirida ikkita terminal fosfat (angidrid bog'lari) oson gidrolizlanadi va oxirgisi (ester bog'i) qiyin. Kislota gidrolizi paytida N-glikozid aloqasi osonlikcha yo'q qilinadi.

Birinchi marta ATP mushaklardan ajratilgan 1929 yil. K. Loman. Kimyoviy sintez amalga oshirilgan 1948 yil. A. Todd.

Siklik nukleotidlar hujayradagi fermentlar faolligini o'zgartirib, gormon signallarini uzatishda vositachilardir.

sʜᴎ nukleozid trifosfatlardan hosil bo'ladi.

ATP - siklaza fermenti --> cAMP + H4 P2 O7

Harakat tugagandan so'ng, tsiklik nukleotidning gidrolizi sodir bo'ladi. . Ikkita birikma hosil bo'lishi mumkin 5 "-AMP va 3" -AMP, lekin biologik sharoitda faqat 5 "-AMP hosil bo'ladi,

Tsiklik adenozin monofosfat (cAMP)

11.5.Nuklein kislotalarning tuzilishi

RNK va DNKning birlamchi tuzilishi polinukleotid zanjiridagi nukleotidlarning ketma-ket bog'lanishidir. Polinukleotid zanjirining skeleti uglevod va fosfat qoldiqlaridan iborat, geterosiklik azotli asoslar uglevodlar bilan N-b - glikozid bog'i orqali bog'langan. Biologik nuqtai nazardan, tripletlar - har biri aminokislotalarni kodlaydigan yoki ma'lum bir signal funktsiyasiga ega bo'lgan uchta azotli asosdan nukleotidlar bloklari juda katta ahamiyatga ega.

NC ning tuzilishi sxematik tarzda ifodalanishi mumkin:

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

fosfat -- pentoza -- fosfat -- pentoza -- fosfat -- pentoza-OH

DNKning birlamchi tuzilishida Boshlash zanjirlar 5-holatdagi fosfat o'z ichiga olgan pentoza bilan aniqlanadi. Polinukleotid zanjiridagi pentozalar 3-fosfat bog'lari orqali bog'langan. "→ 5". Ustida oxiri 3-pozitsiyadagi zanjirlar "- pentoza OH-guruhi bo'sh qoladi.

Yuqori tartibli DNK tuzilishi - qo'sh spiral

DNKning ikkilamchi tuzilishining ilmiy tavsifi XX asrdagi insoniyatning eng katta kashfiyotlaridan biridir. Biokimyogar D. Uotson va fizik F. Krik 1953 yilda DNK tuzilishi modelini va replikatsiya jarayoni mexanizmini taklif qildi. 1962 yilda ᴦ. ular Nobel mukofoti bilan taqdirlandilar.

Ommabop shaklda hikoya Jeyms Uotsonning ʼʼ The Double Helixʼʼ kitobida tasvirlangan, M.: Mir, 1973 yil. Kitobda ikki yosh olim baxtli ʼʼaybdorʼʼ boʻlgan bunday muhim voqeaga muallifning hazil va yengil istehzo bilan birgalikdagi ish tarixi juda qiziqarli tasvirlangan. DNK tuzilishi kashf etilgandan beri insoniyat yangi yo'nalishni - biotexnologiyani, genlarni rekombinatsiya qilish orqali oqsil sintezini rivojlantirish uchun vositani oldi (tibbiy sanoatdagi gormonlar insulin, eritropoetin va boshqalarni oladi).

Tadqiqotlar DNK tuzilishini ochishga yordam berdi E.Chargaff DNKning kimyoviy tarkibi haqida. U bilib oldi:

Pirimidin asoslari soni purinlar soniga teng

Timin miqdori adenin miqdoriga, sitozin miqdori esa miqdoriga teng.

A = T G = C

A + G = T + C

A + C = T + G

Bunday munosabatlar deyiladi Chargaff qoidalari .

DNK molekulasi ikkita o'ralgan spiraldan iborat. Har bir spiralning skeleti dezoksiriboza va fosfor kislotasining o'zgaruvchan qoldiqlari zanjiridir. Spirallar shunday yo'naltirilganki, ular asosiy o'qga parallel ravishda ikkita teng bo'lmagan spiral yiv hosil qiladi. Bu oluklar oqsillar bilan to'ldirilgan gistonlar. Azotli asoslar spiral ichida joylashgan bo'lib, asosiy o'qga deyarli perpendikulyar bo'lib, zanjirlar orasida bir-birini to'ldiruvchi juftlarni hosil qiladi. A…T va G…C.

Har bir hujayradagi DNK molekulalarining umumiy uzunligi 3 sm ga etadi.O'rtacha hujayra diametri 10-5 m, DNK diametri atigi 2‣‣‣10-9 m.

Ikki tomonlama spiralning asosiy parametrlari:

* diametri 1,8 - 2 nm,

* bir burilishda 10 ta nukleotid

* bobin balandligi ~ 3,4 nm

* ikkita nukleotid orasidagi masofa 0,34 nm.

Bazalar zanjirning o'qiga perpendikulyar joylashgan.

* polinukleotid zanjirlarining yo'nalishi antiparallel

* dezoksiribozaning furanoz sikllari o'rtasidagi aloqa

fosfor kislotasi 3` pozitsiyadan 5` pozitsiyaga ko'chiriladi

zanjirlarning har biri.

* Zanjirning boshlanishi - pentozaning gidroksil guruhi holatida fosforlangan.

5`, zanjirning oxiri 3` holatidagi pentozaning erkin gidroksil guruhidir.

* DNK va RNK tarkibida nukleozid bo'laklari antikonformatsiyada, purinning pirimidin halqasi glikozid bog'ning o'ng tomonida joylashgan. Faqatgina bu pozitsiya bir-birini to'ldiruvchi juftlik hosil bo'lishiga imkon beradi (nukleotid formulalariga qarang)

* Azotli asoslar oʻrtasida uch xil oʻzaro taʼsir mavjud:

1. "Transvers", ikkita zanjirning to'ldiruvchi juftlari ishtirok etadi. Ikki azotli asos (T - A, U - C) oʻrtasida ʼʼtsiklikʼʼ elektron koʻchishi sodir boʻladi, qoʻshimcha oʻzaro taʼsirni taʼminlovchi va azotli asoslarni kiruvchi kimyoviy taʼsirlardan himoya qiluvchi qoʻshimcha p-elektron tizimi hosil boʻladi. Orasida adenin va timin ikkita vodorod aloqasini va guanin va sitozin o'rtasida uchta vodorod aloqasini hosil qiladi.

2. ʼʼ Vertikal ʼʼ (stacking), “stakalarda” stacking tufayli bir zanjirning azotli asoslari ishtirok etadi. ʼʼStacking oʻzaro taʼsiriʼʼ teng Ko'proq to'ldiruvchi juftlikdagi o'zaro ta'sirdan ko'ra strukturani barqarorlashtirishda qiymat

3. Suv bilan o'zaro ta'sir qilish suv bilan aloqa qilish sirtini kamaytirish uchun eng ixcham tuzilmani qabul qiladigan va hidrofobik geterotsiklik asoslarni spiralning ichki qismiga yo'naltiradigan qo'sh spiralning fazoviy tuzilishini saqlashda muhim rol o'ynaydi.

Nukleoprotein komplekslarining tuzilishi va tarkibi

Nuklein kislotaning oqsil bilan bog'lanishida bir necha turdagi o'zaro ta'sirlar ishtirok etadi:

elektrostatik

Vodorod aloqalari

hidrofobik

DNK, ribosomalar, informosomalar va viruslarning nuklein kislotalarining haqiqiy uch o'lchovli modellari kompyuter simulyatsiyasi yordamida rentgen nurlanishini tahlil qilish natijalari asosida qurilgan.

DNK giston oqsillari aniq asosiy xususiyatlarga ega va yuqori darajadagi evolyutsion konservatizm bilan ajralib turadi. Ikki asosiy aminokislotalar lizin / arginin nisbatiga ko'ra ular 5 sinfga bo'linadi: H1, H2A, H 2B, H3, H4

Nukleotidlar - tushunchasi va turlari. "Nukleotidlar" toifasining tasnifi va xususiyatlari 2017, 2018.