Tento článok obsahuje informácie o prvkoch všetkých nukleových kyselín, konkrétne o ich monoméroch. Tu nájdete údaje o ich štruktúre, diverzite existujúcich druhov atď.
Nukleová kyselina - čo to je
Najdôležitejšou zložkou každej rastlinnej, živočíšnej, bakteriálnej a dokonca aj vírusovej bunky je nukleová kyselina, ktorá je zodpovedná za prenos, reprodukciu a uchovávanie informácií dedičného typu. Biopolymérne zlúčeniny - nukleové kyseliny - vznikajú kódovaním nukleotidov. Kyselina ribonukleová (RNA) a kyselina deoxyribonukleová (DNA) sú nukleové kyseliny. Monoméry nukleových kyselín sú nukleotidy 5 druhov, z ktorých 3 sú vhodné pre dioxy- aj ribonukleové kyseliny a zvyšné nukleotidy sú rôzne.
Rôzne nukleové kyseliny
DNA a RNA sú zástupcami nukleových kyselín, ale druhá ribonukleová kyselina v súlade s funkciami, na ktoré je v bunke určená, môže mať rôzne tituly, napríklad: transportná ribonukleová kyselina (tRNA) alebo informačná ribonukleová kyselina (mRNA). Táto položka však neovplyvňuje štrukturálne vlastnosti produktu k vám. Čo je to monomér nukleovej kyseliny? Odpoveďou na túto otázku bude vymenovanie prvkov: ribóza a deoxyribóza (druhy cukrov), kyselina HPO3, respektíve jej zvyšky v bázach tymín (uracil) a adenín, guanín a cytozín.
Monoméry
Monoméry nukleových kyselín sú tri zložky, ako už bolo spomenuté, - ide o monosacharid, ktorý má heterocyklické vlastnosti - dusíkaté zásady a kyslý zvyšok HPO3. Kompozitné typy monomérov nukleových kyselín sú purínové deriváty adenínu (A) a guanínu (G) a zložky pyrimidínovej povahy: cytozíny (C), tymíny (T) a uracil (U). Stojí za to vedieť aj o existencii atypických báz, ktoré predstavujú pseudouridíny a dihydrouridíny.
Monoméry nukleových kyselín sú látky zodpovedné za životné funkcie, ktoré sú vlastné prokaryotickým aj eukaryotickým organizmom. Nukleové kyseliny sa klasifikujú podľa toho, o aký monosacharid ide. Ribóza to-ya je reprezentovaná ribózou a nukleové kyseliny reprezentované deoxyribózou sa nazývajú deoxyribóza. Dominantný rozdiel medzi reťazcami RNA a DNA spočíva v prítomnosti tymínu alebo uracilu v reťazci molekuly. DNA nesie pyrimidín tymín a RNA nesie uracil. Tieto dva nukleotidy sú v týchto kyselinách nahradené a stávajú sa komplementárnymi k adenínu.
Monoméry nukleových kyselín sú zlúčeniny na báze chemická väzba- 3,5-fosfodiester, ktorý tvorí lineárne štruktúry a jeho účelom je viazať pentózu v nukleotide. Tento dizajn nukleových kyselín umožňuje tvorbu voľnej 3-OH skupiny na jednom konci reťazca a 5-OH skupiny na opačnom konci reťazca.
RNA a DNA sú univerzálne a jedinečné pre všetky organizmy. Je to spôsobené ich schopnosťou prenášať a uchovávať rôzne informácie, ktoré sú nositeľmi genetickej dedičnosti. Takmer každý živý organizmus súčasne nesie obe kyseliny na báze monosacharidu ribózy aj deoxyribózy a iba vírusy - predstavitelia nebunkovej formy života - obsahujú iba jednu formu nukleovej kyseliny.
DNA je polymérna molekula pozostávajúca z tisícok a dokonca miliónov monomérov - deoxyribonukleotidov (nukleotidov). DNA sa nachádza prevažne v jadre buniek, ako aj malé množstvo v mitochondriách a chloroplastoch.
RNA je polymér, ktorého monomérom je ribonukleotid. RNA sa nachádza v jadre a cytoplazme. RNA je jednovláknová molekula vytvorená rovnakým spôsobom ako jeden z reťazcov DNA. Tri bázy sú presne tie isté DNA: A, G, C, ale namiesto T prítomného v DNA obsahuje RNA U. V RNA je namiesto sacharidu deoxyribózy prítomná ribóza.
^ 13: Nukleové kyseliny: štruktúra a funkcia. Chemická štruktúra monomérov nukleových kyselín (nukleotidy a nukleozidy, puríny a pyrimidíny).
Nukleové kyseliny sú lineárne polyméry, ktorých monoméry sú nukleotidy. Nukleotid je tvorený nukleozidovou skupinou, fosfátom a pentózou. Polyméry sú makromolekuly, ktoré sa skladajú z Vysoké číslo opakujúce sa štruktúrne jednotky - monoméry. Monoméry DNA sú deoxyribonukleotidy, monoméry RNA sú ribonukleotidy.
^ Štruktúra a nomenklatúra nukleotidov. Nukleotid sa skladá z troch zložiek: fosfát - cukor - báza.
sacharidová zložka nukleotidu reprezentovaný ribózou alebo 2'-deoxyribózou s D-konfiguráciou.
^ Dusíkaté zásady sú heterocyklické organické zlúčeniny obsahujúce atómy dusíka. DNA obsahuje 4 typy báz – adenín (A), guanín (G), cytozín (C) a tymín (T), RNA zahŕňa A, G, C a U (uracil). Adenín a guanín sú deriváty purínu, cytozín, tymín a uracil sú deriváty pyrimidínu.
Nomenklatúra. Zlúčenina pozostávajúca zo zásady a sacharidu sa nazýva nukleozid. Dusíkaté bázy sú spojené s 1' atómom uhlíka pentózy β-glykozidovou väzbou.
^ Primárna štruktúra polymér je určený sekvenciou monomérov v reťazci. Nukleotidy sú navzájom spojené 3',5'-fosfodiesterovou väzbou, čím vytvárajú polynukleotidové reťazce stoviek tisíc a miliónov nukleotidov. Krátke reťazce s desiatimi až pätnástimi nukleotidmi sa nazývajú oligonukleotidy. Fosfát spája 3'-OH skupinu jedného nukleotidu s 5'-OH skupinou iného nukleotidu.
^ Genetické funkcie nukleových kyselín:1-
uchovávanie genetickej informácie. 2
- implementácia genetickej informácie (syntéza polypeptidu). 3
- prenos dedičnej informácie na dcérske bunky pri delení buniek a na ďalšie generácie pri rozmnožovaní.
^ 14: Primárna štruktúra DNA (štruktúra a nomenklatúra nukleotidov, tvorba polynukleotidového reťazca, smer reťazca, spojenie medzi nukleotidmi).
DNA je genetickým materiálom všetkých bunkových foriem života, ako aj množstva vírusov. DNA vykonáva všetky funkcie nukleových kyselín. DNA sa vyznačuje množstvom znakov: 1 - schopnosť replikácie. 2 - schopnosť opravy. 3 - schopnosť rekombinácie.
Lokalizácia DNA v bunke: prokaryoty – cytoplazma (nukleoid, plazmidy). Eukaryoty – jadro (chromozómy), organoidy (mitochondrie, plastidy, bunkové centrum).
^ PRIMÁRNA štruktúra DNA- ide o lineárny polymér - reťazec po sebe idúcich nukleotidov (deoxyribonukleotid) spojených 3',5' fosfodiesterovými väzbami.
Zloženie deoxyribonukleotidu zahŕňa jednu z dusíkatých báz (A, G, T alebo C), pentózu - deoxyribózu a fosfátový zvyšok. Deoxyribonukleotidy sa teda líšia iba v dusíkatých bázach.
Nukleotidy sú navzájom spojené 3',5'-fosfodiesterovou väzbou a vytvárajú polynukleotidové reťazce. Krátke reťazce s desiatimi až pätnástimi nukleotidmi sa nazývajú oligonukleotidy. Fosfát spája 3'-OH skupinu jedného nukleotidu s 5'-OH skupinou iného nukleotidu.
Tvorbu primárnej štruktúry zabezpečujú dva typy väzieb: glykozidická medzi dusíkatou bázou a sacharidom a fosfodiesterová medzi nukleotidmi.
^15: Watsonov a Crickov model DNA. Parametre a štruktúra dvojzávitnice DNA (princíp komplementarity, vodíkových väzieb a stohovacích interakcií).
Sekundárna štruktúra DNA. Molekula DNA v prokaryotických a eukaryotických bunkách je prítomná len vo forme dvojzávitnice, t.j. pozostáva z dvoch polynukleotidových reťazcov. Tieto reťaze sú komplementárne, antiparalelné a stočené do špirály okolo spoločnej osi. Na jednu otáčku špirály pripadá 10 párov báz, priemer špirály je 2 nm. Cukor-fosfátová kostra je umiestnená vonku (záporne nabitá), dusíkaté bázy sú vo vnútri špirály a naukladané jedna nad druhou. Tento model štruktúry DNA navrhli J. Watson a F. Crick v roku 1953.
^ Pravidlá Chargaff. V roku 1953 Chargaff vytvoril tieto vzory:
čiastka purín báz (A + G) v molekule DNA sa vždy rovná počtu pyrimidín bázy (T + C).
množstvo adenínu sa rovná množstvu tymínu [A=T, A/T= 1]; množstvo guanínu sa rovná množstvu cytozínu [G=C, G/C=1];
pomer množstva guanínu a cytozínu v DNA k množstvu adenínu a tymínu je pre každý typ živého organizmu konštantný: [(G+C)/(A+T)=K, kde K je koeficient špecifickosti].
Chargaffove pravidlá sa spravidla vykonávajú na dvojitej špirále DNA v dôsledku komplementarity adenínu k tymínu a guanínu k cytozínu. V niektorých prípadoch je obsah guanínu vyšší ako obsah cytozínu v dôsledku metylácie niektorých cytozínových zvyškov v DNA.
^ Princíp komplementarity. Dusíkaté bázy v molekule DNA môžu vytvárať kanonické páry: A - T, G - C. To znamená, že vodíkové väzby a molekula DNA vznikajú len medzi komplementárnymi bázami: dve vznikajú medzi adenínom a tymínom, tri vodíkové väzby medzi guanínom a cytozínom .
^ Reťazce DNA sú antiparalelné. Každý reťazec DNA má dva konce, 5' koniec a 3' koniec. Na 5'-konci polynukleotidového reťazca nie je 5-OH skupina deoxyribózy spojená s iným nukleotidom, na druhom konci reťazca nie je 3-OH skupina tiež spojená s iným nukleotidom. Pravidlo antiparalelnosti znamená, že dve vlákna v molekule DNA majú opačné smery. Podľa konvencie sa smer berie ako smer reťaze 5’ → 3’ .
^ Pravidlá písania sekvencie DNA: vo forme postupnosti písmen označujúcich bázy: 5' - GATCCA - 3', alebo vo forme šípok s opačnou orientáciou.
Nukleové kyseliny sú vysokomolekulárne organické zlúčeniny, biopolyméry tvorené nukleotidovými zvyškami. Polymérne formy nukleových kyselín sa nazývajú polynukleotidy. Reťazce nukleotidov sú spojené cez zvyšok kyseliny fosforečnej (fosfodiesterová väzba). Existujú dve triedy nukleových kyselín:
Kyselina deoxyribonukleová (DNA). Cukor - deoxyribóza, dusíkaté zásady: purín - guanín (G), adenín (A), pyrimidín tymín (T) a cytozín (C). DNA často pozostáva z dvoch polynukleotidových reťazcov orientovaných antiparalelne. Model priestorovej štruktúry molekuly DNA vo forme dvojzávitnice navrhli v roku 1953 J. Watson a F. Crick.
Ribonukleová kyselina (RNA). Cukor - ribóza, dusíkaté zásady: purín - guanín (G), adenín (A), pyrimidínuracil (U) a cytozín (C). Štruktúra polynukleotidového reťazca je podobná štruktúre DNA. Kvôli vlastnostiam ribózy majú molekuly RNA často rôzne sekundárne a terciárne štruktúry, ktoré tvoria komplementárne oblasti medzi rôznymi vláknami.
Molekula DNA je tvorená dvoma polynukleotidovými reťazcami špirálovito stočenými okolo seba a spolu okolo pomyselnej osi, t.j. je dvojitá špirála. Priemer dvojitej špirály DNA je 2 nm, vzdialenosť medzi susednými nukleotidmi je 0,34 nm a na jednu otáčku špirály pripadá 10 párov nukleotidov. Dĺžka molekuly môže dosiahnuť niekoľko centimetrov. Molekulová hmotnosť - desiatky a stovky miliónov. Celková dĺžka DNA v jadre ľudskej bunky je asi 2 m.V eukaryotických bunkách tvorí DNA komplexy s proteínmi a má špecifickú priestorovú konformáciu.
Monomér DNA - nukleotid (deoxyribonukleotid) - pozostáva zo zvyškov troch látok: 1) dusíkatej bázy, 2) päťuhlíkového monosacharidu (pentózy), 3) kyseliny fosforečnej.
Dusíkaté zásady nukleových kyselín patria do tried pyrimidínov a purínov. Pyrimidínové bázy DNA (majú v molekule jeden kruh) - tymín, cytozín. Purínové bázy (majú dva kruhy) - adenín a guanín.
Polynukleotidový reťazec sa vytvára ako výsledok nukleotidových kondenzačných reakcií. V tomto prípade vzniká fosfoesterová väzba medzi 3"-uhlíkom deoxyribózového zvyšku jedného nukleotidu a zvyškom kyseliny fosforečnej druhého (patrí do kategórie silných Kovalentné väzby). Jeden koniec polynukleotidového reťazca končí 5" uhlíkom (nazýva sa 5" koniec), druhý končí 3" uhlíkovým (3" koncom). Proti jednému reťazcu nukleotidov je druhý reťazec. Usporiadanie nukleotidov v týchto dvoch reťazcoch nie je náhodné, ale striktne definované: tymín je vždy umiestnený proti adenínu jedného reťazca v druhom reťazci a cytozín je vždy umiestnený proti guanínu, medzi adenínom a tymínom vznikajú dve vodíkové väzby, tri vodíkové väzby medzi guanínom a cytozínom. Vzorec, podľa ktorého sú nukleotidy rôznych reťazcov DNA striktne usporiadané (adenín - tymín, guanín - cytozín) a selektívne sa navzájom kombinujú, sa nazýva princíp komplementarity. Z princípu komplementarity vyplýva, že nukleotidová sekvencia jedného reťazca určuje nukleotidovú sekvenciu iného reťazca. Reťazce DNA sú antiparalelné (opačné), t.j. nukleotidy rôznych reťazcov sú umiestnené v opačných smeroch, a preto oproti 3 "koncu jedného reťazca je 5" koniec druhého. Molekula DNA sa niekedy prirovnáva k točitému schodisku. "Zábradlie" tohto rebríčka je cukor-fosfátová kostra (striedajúce sa zvyšky deoxyribózy a kyseliny fosforečnej); "kroky" sú doplnkové dusíkaté bázy.
Funkciou DNA je uchovávanie a prenos dedičných informácií.
RNA je polymér, ktorého monoméry sú ribonukleotidy. Na rozdiel od DNA je RNA tvorená nie dvoma, ale jedným polynukleotidovým reťazcom (výnimka – niektoré vírusy obsahujúce RNA majú dvojvláknovú RNA). Nukleotidy RNA sú schopné tvoriť medzi sebou vodíkové väzby. Reťazce RNA sú oveľa kratšie ako reťazce DNA. Monomér RNA - nukleotid (ribonukleotid) - pozostáva zo zvyškov troch látok:
1) dusíkatú zásadu,
2) päťuhlíkový monosacharid (pentóza),
3) kyselina fosforečná.
Dusíkaté bázy RNA tiež patria do tried pyrimidínov a purínov. Pyrimidínové bázy RNA - uracil, cytozín, purínové bázy - adenín a guanín. Nukleotidový monosacharid RNA predstavuje ribóza. Existujú tri typy RNA:
1) informačná (matrix) RNA - mRNA (mRNA),
2) prenos RNA - tRNA,
3) ribozomálna RNA - rRNA.
Všetky typy RNA sú nerozvetvené polynukleotidy, majú špecifickú priestorovú konformáciu a podieľajú sa na procesoch syntézy proteínov. Informácie o štruktúre všetkých typov RNA sú uložené v DNA. Proces syntézy RNA na templáte DNA sa nazýva transkripcia.
Hodnota nukleových kyselín: ukladanie, prenos a dedenie informácií o štruktúre molekúl bielkovín. Stabilita NK je najdôležitejšou podmienkou normálneho fungovania buniek a celých organizmov.
Nukleové kyseliny DNA a RNA sú teda prítomné v bunkách všetkých živých organizmov a vykonávajú najdôležitejšie funkcie ukladania, prenosu a implementácie dedičnej informácie.
Časť B
Časť A
PRÍKLADY ÚLOH
A1. Monoméry DNA a RNA sú
1) dusíkaté zásady 3) aminokyseliny
2) fosfátové skupiny 4) nukleotidy
A2. Funkcia Messenger RNA:
1) zdvojnásobenie informácií
2) odstránenie informácie z DNA
3) transport aminokyselín do ribozómov
4) ukladanie informácií
A3. Označte druhé vlákno DNA komplementárne k prvému: ATT - GCC - TSH
1) UAA - TGG - AAC 3) UCC - GCC - ACG
2) TAA - CHG - AAC 4) TAA - UGG - UUT
A4. Potvrdenie hypotézy, že DNA je genetickým materiálom bunky, je:
1) počet nukleotidov v molekule
2) DNA osobnosť
3) pomer dusíkatých zásad (A \u003d T, G \u003d C)
4) pomer DNA v gamétach a somatických bunkách (1:2)
A5. Molekula DNA je schopná prenášať informácie vďaka:
1) nukleotidové sekvencie
2) počet nukleotidov
3) schopnosť sebazdvojnásobenia
4) špirála molekuly
A6. V akom prípade je správne uvedené zloženie jedného z nukleotidov RNA?
1) tymín - ribóza - fosfát
2) uracil - deoxyribóza - fosfát
3) uracil - ribóza - fosfát
4) adenín - deoxyribóza - fosfát
V 1. Vyberte vlastnosti molekuly DNA
1) Jednoreťazcová molekula
2) Nukleotidy - ATUC
3) Nukleotidy - ATHC
4) Sacharidy – ribóza
5) Sacharidy – deoxyribóza
6) Schopný replikácie
V 2. Vyberte funkcie charakteristické pre molekuly RNA eukaryotických buniek
1) distribúcia dedičných informácií
2) prenos dedičnej informácie na miesto syntézy bielkovín
3) transport aminokyselín do miesta syntézy bielkovín
4) iniciácia replikácie DNA
5) tvorba ribozómovej štruktúry
6) uchovávanie dedičných informácií
C1. Stanovenie štruktúry DNA umožnilo vyriešiť množstvo problémov. Aké to boli podľa vás problémy a ako sa v dôsledku tohto objavu vyriešili?
C2. Porovnajte nukleové kyseliny podľa zloženia a vlastností.
2.4. Štruktúra pro- a eukaryotických buniek. Vzťah štruktúry a funkcií častí a organel bunky je základom jej celistvosti
Hlavné pojmy a koncepty testované v skúške: Golgiho aparát, vakuola, bunková membrána, bunková teória, leukoplasty, mitochondrie, bunkové organely, plastidy, prokaryoty, ribozómy, chloroplasty, chromoplasty, chromozómy, eukaryoty, jadro.
Každá bunka je systém. To znamená, že všetky jeho zložky sú vzájomne prepojené, závislé a vzájomne sa ovplyvňujú. Znamená to tiež, že narušenie činnosti jedného z prvkov tohto systému vedie k zmenám a poruchám vo fungovaní celého systému. Súbor buniek tvorí tkanivá, rôzne tkanivá tvoria orgány a orgány, ktoré interagujú a fungujú všeobecná funkcia tvoria orgánové systémy. Tento reťazec môže pokračovať ďalej a môžete to urobiť sami. Hlavnou vecou je pochopiť, že každý systém má určitú štruktúru, úroveň zložitosti a je založený na interakcii prvkov, ktoré ho tvoria. Nižšie sú uvedené referenčné tabuľky, ktoré porovnávajú štruktúru a funkciu prokaryotických a eukaryotických buniek a tiež analyzujú ich štruktúru a funkciu. Starostlivo analyzujte tieto tabuľky, pretože v skúšobných dokumentoch sa pomerne často kladú otázky, ktoré vyžadujú znalosť tohto materiálu.
Najmä DNA je vo vede pomerne dobre známa. Vysvetľuje sa to tým, že sú to látky bunky, od ktorých závisí ukladanie a prenos jej dedičných informácií. DNA, ktorú objavil už v roku 1868 F. Miescher, je molekula s výraznou kyslé vlastnosti. Vedec ho izoloval z jadier leukocytov – buniek imunitný systém. Počas nasledujúcich 50 rokov sa štúdie nukleových kyselín uskutočňovali sporadicky, pretože väčšina biochemikov považovala proteíny za hlavné organické látky zodpovedné okrem iného aj za dedičné znaky.
Od dekódovania, ktoré vykonali Watson a Crick v roku 1953, sa začal seriózny výskum, ktorý zistil, že kyselina deoxyribonukleová je polymér a nukleotidy slúžia ako monoméry DNA. Ich typy a štruktúru budeme študovať v tejto práci.
Nukleotidy ako štruktúrne jednotky dedičnej informácie
Jednou zo základných vlastností živej hmoty je uchovávanie a prenos informácií o stavbe a funkciách bunky aj celého organizmu. Túto úlohu zohrávajú monoméry DNA - nukleotidy sú akési "tehly", z ktorých je postavená jedinečná štruktúra látky dedičnosti. Uvažujme, aké znamenia viedli Živá príroda vytvorenie supercoil nukleovej kyseliny.
Ako vznikajú nukleotidy?
Na zodpovedanie tejto otázky potrebujeme určité znalosti z oblasti chémie. Organické zlúčeniny. Najmä pripomíname, že v prírode existuje skupina heterocyklických glykozidov obsahujúcich dusík kombinovaných s monosacharidmi - pentózami (deoxyribóza alebo ribóza). Nazývajú sa nukleozidy. Napríklad adenozín a iné typy nukleozidov sú prítomné v cytosóle bunky. Vstupujú do esterifikačnej reakcie s molekulami kyseliny ortofosforečnej. Produktom tohto procesu budú nukleotidy. Každý monomér DNA, a existujú štyri typy, má názov, napríklad guanínový, tymínový a cytozínový nukleotid.
Monoméry purínovej DNA
V biochémii bola prijatá klasifikácia, ktorá rozdeľuje monoméry DNA a ich štruktúru do dvoch skupín: napríklad adenínové a guanínové nukleotidy sú purínové. Obsahujú purínové deriváty - organickej hmoty majúci vzorec C5H4N4. Monomér DNA, guanínový nukleotid, obsahuje aj purínovú dusíkatú bázu spojenú s deoxyribózou N-glykozidovou väzbou v beta konfigurácii.
Pyrimidínové nukleotidy
Dusíkaté zásady nazývané cytidín a tymidín sú deriváty organickej látky pyrimidínu. Jeho vzorec je C4H4N2. Molekula je šesťčlenný planárny heterocyklus obsahujúci dva atómy dusíka. Je známe, že namiesto tymínového nukleotidu obsahujú molekuly ako rRNA, tRNA a mRNA monomér uracilu. V procese transkripcie, počas odpisu informácie z génu DNA do molekuly mRNA, je tymínový nukleotid nahradený adenínom a adenínový nukleotid uracilom v syntetizovanom reťazci mRNA. To znamená, že nasledujúci záznam bude spravodlivý: A - U, T - A.
Chargaffovo pravidlo
V predchádzajúcej časti sme sa už čiastočne dotkli princípov korešpondencie medzi monomérmi v reťazcoch DNA a v komplexe gén-mRNA. Slávny biochemik E. Chargaff stanovil úplne jedinečnú vlastnosť molekúl deoxyribonukleovej kyseliny, a to, že počet adenínových nukleotidov v nich je vždy rovnaký ako tymín a guanín - cytozín. Hlavným teoretickým základom Chargaffových princípov bol výskum Watsona a Cricka, ktorí zistili, ktoré monoméry tvoria molekulu DNA a ktoré priestorová organizácia oni majú. Ďalší vzor, odvodený Chargaffom a nazývaný princíp komplementarity, naznačuje chemický vzťah purínových a pyrimidínových báz a ich schopnosť vytvárať vodíkové väzby pri vzájomnej interakcii. To znamená, že usporiadanie monomérov v oboch reťazcoch DNA je prísne určené: napríklad oproti A prvého reťazca DNA sa môže nachádzať iba T druhého reťazca a medzi nimi vznikajú dve vodíkové väzby. Oproti guanínovému nukleotidu môže byť lokalizovaný iba cytozín. V tomto prípade sa medzi dusíkatými zásadami vytvoria tri vodíkové väzby.
Úloha nukleotidov v genetickom kóde
Na uskutočnenie reakcie biosyntézy proteínov vyskytujúcej sa v ribozómoch existuje mechanizmus na prevod informácií o zložení aminokyselín peptidu z nukleotidovej sekvencie mRNA do sekvencie aminokyselín. Ukázalo sa, že tri susediace monoméry nesú informáciu o jednej z 20 možných aminokyselín. Tento jav sa nazýva riešenie problémov. molekulárna biológia používa sa na určenie zloženia aminokyselín peptidu a na objasnenie otázky: ktoré monoméry tvoria molekulu DNA, inými slovami, aké je zloženie zodpovedajúceho génu. Napríklad AAA triplet (kodón) v géne kóduje aminokyselinu fenylalanín v molekule proteínu a v genetickom kóde bude zodpovedať UUU tripletu v reťazci mRNA.
Interakcia nukleotidov v procese replikácie DNA
Ako už bolo zistené skôr, štruktúrne jednotky, monoméry DNA sú nukleotidy. Ich špecifická sekvencia v reťazcoch je templátom pre proces syntézy dcérskej molekuly deoxyribonukleovej kyseliny. Tento jav sa vyskytuje v S-štádiu bunkovej interfázy. Nukleotidová sekvencia novej molekuly DNA je zostavená na rodičovských reťazcoch pôsobením enzýmu DNA polymerázy, pričom sa berie do úvahy (A - T, D - C). Replikácia sa týka reakcií syntéza matrice. To znamená, že monoméry DNA a ich štruktúra v rodičovských reťazcoch slúžia ako základ, teda matrica pre jej detskú kópiu.
Môže sa zmeniť štruktúra nukleotidu?
Mimochodom, povedzme, že kyselina deoxyribonukleová je veľmi konzervatívna štruktúra bunkového jadra. Existuje na to logické vysvetlenie: jadro uložené v chromatíne musí byť nezmenené a skopírované bez skreslenia. No, bunkový genóm je neustále „pod pištoľou“ faktorov prostredia. Napríklad také agresívne chemické zlúčeniny ako alkohol, drogy, rádioaktívne žiarenie. Všetky z nich sú takzvané mutagény, pod vplyvom ktorých môže akýkoľvek monomér DNA zmeniť svoju chemická štruktúra. Takéto skreslenie v biochémii sa nazýva bodová mutácia. Frekvencia ich výskytu v bunkovom genóme je pomerne vysoká. Mutácie sú korigované dobre fungujúcou prácou bunkového opravného systému, ktorý zahŕňa súbor enzýmov.
Niektoré z nich, napríklad, restriktázy, „vystrihnú“ poškodené nukleotidy, polymerázy zabezpečujú syntézu normálnych monomérov, ligázy „šijú“ obnovené úseky génu. Ak z nejakého dôvodu vyššie opísaný mechanizmus v bunke nefunguje a defektný monomér DNA zostane v jej molekule, mutácia je zachytená procesmi syntézy matrice a fenotypicky sa prejaví vo forme proteínov so zhoršenými vlastnosťami, neschopné vykonávať potrebné funkcie, ktoré sú im vlastné v bunkovom metabolizme. Ide o závažný negatívny faktor, ktorý znižuje životaschopnosť bunky a skracuje jej životnosť.
