นิวคลีโอ

สภาพทั่วไป

นิวคลีโอไทด์ เป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่ประกอบไปด้วย DNA และ RNA กรดนิวคลีอิก

กรดนิวคลีอิกเป็นโมเลกุลทางชีวภาพที่มีความสำคัญพื้นฐานสำหรับการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตและนิวคลีโอไทด์เป็นหน่วยการสร้าง

นิวคลีโอไทด์ทั้งหมดมีโครงสร้างทั่วไปที่มีองค์ประกอบโมเลกุลอยู่สามประการ ได้แก่ กลุ่มฟอสเฟตกลุ่มเพนโตส (เช่นอะตอมคาร์บอน 5 ตัว) และฐานไนโตรเจน

ใน DNA เพนโตสนั้นคือ ใน RNA ตรงกันข้ามมันเป็นกระดูก

การปรากฏตัวของ deoxyribose ใน DNA และ ribose ใน RNA หมายถึงความแตกต่างที่สำคัญระหว่างนิวคลีโอไทด์ซึ่งประกอบไปด้วยกรดนิวคลีอิกทั้งสองนี้

ความแตกต่างที่สำคัญที่สองเกี่ยวข้องกับฐานไนโตรเจน: นิวคลีโอไทด์ของ DNA และ RNA มีเพียง 3 ใน 4 ของไนโตรเจนที่สัมพันธ์กันเท่านั้น

นิวคลีโอไทด์คืออะไร?

นิวคลีโอไทด์ เป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่ประกอบไปด้วยโมโนเมอร์ของ กรดนิวคลีอิก DNA และ RNA

ตามคำจำกัดความอื่นนิวคลีโอไทด์คือ หน่วยโมเลกุล ที่ประกอบกันเป็น DNA และ RNA กรดนิวคลีอิก

สารเคมีและชีวภาพกำหนดหน่วยโมเลกุลเป็น โมโนเมอร์ ซึ่งจัดเรียงเป็นเส้นตรงยาวประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่ ( macromolecules ) รู้จักกันดีในชื่อ โพลีเมอ ร์

โครงสร้างทั่วไป

นิวคลีโอไทด์มีโครงสร้างโมเลกุลที่ประกอบด้วยสามองค์ประกอบ:

กลุ่มฟอสเฟต ซึ่งเป็นอนุพันธ์ของกรดฟอสฟอริก;
น้ำตาลที่มีคาร์บอน 5 อะตอมคือ เพนโทส
ฐานไนโตรเจน ซึ่งเป็นโมเลกุลเฮเทอโรไซคลิกอะโรมาติก

เพนโทสเป็นองค์ประกอบหลักของนิวคลีโอไทด์เนื่องจากมันเกี่ยวข้องกับกลุ่มฟอสเฟตและฐานไนโตรเจน

ภาพ: องค์ประกอบที่ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ทั่วไปของกรดนิวคลีอิก ดังจะเห็นได้ว่ากลุ่มฟอสเฟตและฐานไนโตรเจนนั้นผูกพันกับน้ำตาล

พันธะเคมีที่เก็บ pentose และกลุ่มฟอสเฟตเข้าด้วยกันคือ พันธะ phosphodiesteric (หรือ phosphodiesteric bond) ในขณะที่พันธะเคมีที่เข้าร่วม pentose และฐานไนโตรเจนเป็น พันธะ N-glycosidic (หรือ N-glycosidic bond) )

เพนโตโซที่มีการสะสมของโบนัสต่าง ๆ มากมาย?

สถานที่: นักเคมีมีความคิดในการจัดลำดับของคาร์บอนที่ประกอบด้วยโมเลกุลอินทรีย์ในลักษณะที่จะทำให้การศึกษาและคำอธิบายง่ายขึ้น ที่นี่จากนั้น 5 carbons ของ pentose กลายเป็น: คาร์บอน 1, คาร์บอน 2, คาร์บอน 3, คาร์บอน 4 และคาร์บอน 5 เกณฑ์สำหรับการจัดสรรตัวเลขค่อนข้างซับซ้อนดังนั้นเราจึงพิจารณาว่าควรปล่อยทิ้งไว้

จาก 5 carbons ที่สร้างเพนโตสของนิวคลีโอไทด์นั้นเกี่ยวข้องกับพันธะกับฐานไนโตรเจนและกลุ่มฟอสเฟตตามลำดับคือ คาร์บอน 1 และ คาร์บอน 5

คาร์บอน 1 ของ pentose →พันธะ N-glycosidic →ฐานไนโตรเจน
คาร์บอน 5 ของ pentose →พันธะฟอสฟอรัส→กลุ่มฟอสเฟต

NUCLEOTIDES เป็น NUCLEOSIDES ที่มีกลุ่มฟอสเฟต

รูปที่: โครงสร้างของเพนโทส, หมายเลขของถ่านหินและส่วนประกอบของมันที่มีฐานไนโตรเจนและกลุ่มฟอสเฟต

หากปราศจากองค์ประกอบกลุ่มฟอสเฟตนิวคลีโอไทด์จะกลายเป็นนิวคลีโอ ไซด์

ในความเป็นจริงแล้ว นิวคลีโอไซด์ เป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่ได้มาจากการรวมกันระหว่างเพนโตสและฐานไนโตรเจน

คำอธิบายประกอบนี้ทำหน้าที่อธิบายคำจำกัดความของนิวคลีโอไทด์ซึ่งระบุว่า: "นิวคลีโอไทด์คือนิวคลีโอไซด์ที่มีกลุ่มฟอสเฟตอย่างน้อยหนึ่งกลุ่มเชื่อมโยงกับคาร์บอน 5"

ความแตกต่างระหว่าง DNA และ RNA

นิวคลีโอไทด์ของ DNA และ RNA แตกต่างจากกันและกันในมุมมองโครงสร้าง

ความแตกต่างที่สำคัญอยู่ใน เพนโตส : ใน DNA เพนโตสคือเดอกซีบีโตส ใน RNA ตรงกันข้ามมันเป็น กระดูก

Deoxyribose และ ribose นั้นแตกต่างกันสำหรับอะตอมเดี่ยว: ในความเป็นจริงบนคาร์บอน 2 ของ deoxyribose ไม่มีอะตอมออกซิเจน (NB: มีไฮโดรเจนเพียงอันเดียวเท่านั้น) ซึ่งในทางตรงกันข้ามมีอยู่ในคาร์บอน ribose 2 (NB: ที่นี่ ออกซิเจนรวมกับไฮโดรเจนก่อตัวเป็นกลุ่มไฮดรอกซิล OH)

ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวนี้มีความสำคัญทางชีวภาพอย่างมาก DNA เป็นมรดกทางพันธุกรรมที่การพัฒนาและการทำงานที่เหมาะสมของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ ในทางตรงกันข้าม RNA นั้นเป็นโมเลกุลทางชีวภาพที่มีหน้าที่รับผิดชอบในการเข้ารหัสถอดรหัสกฎระเบียบและการแสดงออกของยีน DNA

ความแตกต่างที่สำคัญอื่น ๆ ระหว่างนิวคลีโอไทด์ของ DNA และ RNA เกี่ยวข้องกับ ฐานไนโตรเจน

เพื่อทำความเข้าใจความไม่เท่าเทียมที่สองนี้อย่างเต็มที่มีความจำเป็นต้องถอยกลับไปเล็กน้อย

รูปที่: น้ำตาลที่มีอะตอมของคาร์บอน 5 อะตอมซึ่งก่อตัวเป็นนิวคลีโอไทด์ของ RNA (ribose) และ DNA (deoxyribose)

ฐานไนโตรเจนเป็นโมเลกุลของธรรมชาติอินทรีย์ซึ่งในกรดนิวคลีอิกเป็นตัวแทนองค์ประกอบที่โดดเด่นของนิวคลีโอไทด์ชนิดต่าง ๆ ในความเป็นจริงในนิวคลีโอไทด์ของ DNA เช่นเดียวกับในนิวคลีโอไทด์ของ RNA องค์ประกอบตัวแปรเพียงอย่างเดียวคือฐานไนโตรเจน โครงกระดูกน้ำตาลฟอสเฟตยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

ใน DNA และ RNA ทั้งฐานไนโตรเจนที่เป็นไปได้คือ 4; ดังนั้นประเภทของนิวคลีโอไทด์สำหรับกรดนิวคลีอิกแต่ละตัวจึงมีทั้งหมด 4

นั่นบอกว่าเมื่อย้อนกลับไปยังความแตกต่างที่สำคัญที่สองระหว่างนิวคลีโอไทด์ของ DNA และ RNA กรดนิวคลีอิกทั้งสองนี้จะมีฐานไนโตรเจนเพียง 3 ฐานเท่านั้นใน 4 ในกรณีนี้อะดีนีนกัวนีและไซโตซีน มีอยู่ทั้ง DNA และ RNA ไทมีนและยูราซิลในทางกลับกันคือลำดับเบสที่สี่ของ DNA และเบสที่สี่ของ RNA ตามลำดับ

ดังนั้นเพนโตสห่างกันนิวคลีโอไทด์ของ DNA และนิวคลีโอไทด์ของ RNA มีค่าเท่ากับ 3 ประเภทจาก 4

ชั้นเรียนที่เป็นของฐานไนโตรเจน

Adenine และ Guanine อยู่ในชั้นของฐานไนโตรเจนที่รู้จักกันในชื่อ purines พิวรีนเป็นสารประกอบเฮเทอโรไซคลิกแบบวงแหวนคู่

Thymine, cytosine และ uracil ตรงกันข้ามกับระดับของฐานไนโตรเจนที่รู้จักกันในชื่อ pyrimidines Pyrimidines เป็นสารประกอบเฮเทอโรไซคลิกแบบวงแหวนเดียว

อีกชื่อ NUCLEOTID ของ DNA และ RNA

นิวคลีโอไทด์ที่มีน้ำตาล Deoxyribose นั่นคือนิวคลีโอไทด์ของ DNA ใช้ชื่อทางเลือกของ deoxyribonucleotides อย่างแม่นยำเนื่องจากการปรากฏตัวของน้ำตาลดังกล่าว

ด้วยเหตุผลที่คล้ายกันนิวคลีโอไทด์ที่มีน้ำตาลไรโบสเช่น RNA นิวคลีโอไทด์ใช้ชื่ออื่นของริบบอนนิวคลีโอไทด์

นิวคลีโอไทด์ของ DNA	นิวคลีโอไทด์ของ RNA
Deoxyribonucleotide adenine Deoxyribonucleotide guanine Deoxyribonucleotide cytosine ไทมีน Deoxyribonucleotide	Ribenucleotide adenine Ribonucleotide guanine Ribonucleotide cytosine Uracil ribonucleotide

องค์การในกรดนิวคลีอิก

ในการสร้างกรดนิวคลีอิกนิวคลีโอไทด์จะถูกจัดเรียงเป็น เส้น ยาวคล้ายกับโซ่

นิวคลีโอไทด์แต่ละชนิดที่ก่อตัวเป็นเส้นยาวเหล่านี้จับกับนิวคลีโอไทด์ถัดไปโดยใช้ พันธะ ฟอสฟอสเทอ ริก ระหว่างคาร์บอน 3 ของเพนโทสและกลุ่มฟอสเฟตของนิวคลีโอไทด์ทันที

ENDS

เส้นใยของนิวคลีโอไทด์ (หรือนิวคลีโอไทด์เส้น) ซึ่งเป็นกรดนิวคลีอิกมีสองแขนขารู้จักกันในนาม ปลาย 5 ' (เราอ่าน "จบห้าก่อน") และ สิ้นสุด 3' (เราอ่าน "จบสามครั้งแรก") โดยการประชุมนักชีววิทยาและนักพันธุศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่าปลาย 5 'หมายถึง หัว ของเส้นใยนิวคลีอิกกรดในขณะที่ ปลาย 3' แทน หาง ของมัน

จากมุมมองทางเคมีปลาย 5 'เกิดขึ้นพร้อมกับกลุ่มฟอสเฟตของนิวคลีโอไทด์แรกของห่วงโซ่ในขณะที่ปลาย 3' เกิดขึ้นพร้อมกับกลุ่มไฮดรอกซิล (OH) วางอยู่บนคาร์บอน 3 ของนิวคลีโอไทด์สุดท้าย

มันขึ้นอยู่กับองค์กรนี้ว่าในหนังสือของพันธุกรรมและอณูชีววิทยาโมเลกุลของนิวคลีโอไทด์มีการอธิบายดังนี้ P-5 '→ 3'-OH

* หมายเหตุ: ตัวอักษร P ระบุอะตอมฟอสฟอรัสของกลุ่มฟอสเฟต

บทบาททางชีวภาพ

การ แสดงออกของยีน ขึ้นอยู่กับลำดับดีเอ็นเอนิวคลีโอไทด์ ยีนเป็นส่วนที่ยาวมากหรือน้อยของ DNA (ส่วนนิวคลีโอไทด์) ซึ่งมีข้อมูลที่จำเป็นสำหรับ การสังเคราะห์โปรตีน ประกอบด้วย กรดอะมิโน โปรตีนเป็นโมเลกุลทางชีวภาพซึ่งมีบทบาทพื้นฐานในการควบคุมกลไกเซลล์ของสิ่งมีชีวิต

ลำดับนิวคลีโอไทด์ของยีนที่ระบุระบุลำดับกรดอะมิโนของโปรตีนที่เกี่ยวข้อง