nucleotidele

generalitate

Nucleotidele sunt moleculele organice care alcătuiesc acizii nucleici ai ADN și ARN.

Acizii nucleici sunt macromolecule biologice de importanță fundamentală pentru supraviețuirea unui organism viu, iar nucleotidele sunt blocurile.

Toate nucleotidele au o structură generală care include trei elemente moleculare: o grupare fosfat, o pentoză (adică 5 atomi de carbon) și o bază azotată.

În ADN, pentoza este deoxiriboză; în ARN, pe de altă parte, este riboza.

Prezența deoxiribozelor, în ADN și riboză, în ARN, reprezintă principala diferență între nucleotidele care constituie acești doi acizi nucleici.

A doua diferență importantă se referă la bazele azotate: nucleotidele ADN și ARN împărtășesc doar 3 din cele 4 baze azotate asociate în comun.

Ce sunt nucleotidele?

Nucleotidele sunt moleculele organice care constituie monomerii acizilor nucleici ADN și ARN .

Conform unei alte definiții, nucleotidele sunt unitățile moleculare care alcătuiesc acizii nucleici ai ADN și ARN.

Chimicalele și biologiile definesc unitățile moleculare ca monomeri, care, fiind aranjate în lanțuri liniare lungi, constituie molecule mari ( macromolecule ), mai bine cunoscute sub denumirea de polimeri .

Structura generală

Nucleotidele au o structură moleculară care include trei elemente:

• O grupare fosfat, care este un derivat al acidului fosforic;
• Un zahăr cu 5 atomi de carbon, adică o pentoză ;
• O bază de azot, care este o moleculă aromatică heterociclică.

Pentoza este elementul central al nucleotidelor, deoarece este asociat cu grupa fosfat și baza azotată.

Figura: Elemente care constituie o nucleotidă generică a unui acid nucleic. După cum se poate observa, gruparea fosfat și baza azotată sunt legate de zahăr.

Legătura chimică care deține pentoza și grupul fosfat împreună este o legătură fosfodiesterică (sau o legătură fosfodiesterică ), în timp ce legătura chimică care se leagă cu pentoza și baza de azot este o legătură N-glicozidică (sau o legătură N-glicozidică). ).

CARE PĂRȚILE PENTOSO SUNT IMPLICATE ÎN BUNURI DIVERSE?

Premisa: chimiștii s-au gândit să numeroteze carbonii care formează moleculele organice, astfel încât să simplifice studiul și descrierea. Apoi, că cei 5 atomi de carbon ai unui pentoză devin: carbon 1, carbon 2, carbon 3, carbon 4 și carbon 5. Criteriul de alocare a numerelor este destul de complex, deci considerăm adecvat să lăsăm acest lucru.

Din cei 5 atomi de carbon care formează pentoza nucleotidelor, cei implicați în legăturile cu baza azotată și grupul fosfat sunt carbonul 1 și carbonul 5 .

• Carbon 1 de pentoză → legătură N-glicozidică → bază azot
• Carbon 5 de pentoză → legătură fosfodiesterică → grupa fosfat

NUCLEOTIDELE SUNT NUCLEOSIDE CU O GRUPA DE FOSFAT

Figura: Structura pentozei, numerotarea cărbunelui său constituent și legăturile cu baza azotată și grupul fosfat.

Fără elementul grupului fosfat, nucleotidele devin nucleozide .

O nucleozidă, de fapt, este o moleculă organică, derivată din uniunea dintre o pentoză și o bază azotată.

Această adnotare servește la explicarea unor definiții ale nucleotidelor, care precizează că "nucleotidele sunt nucleozide care au una sau mai multe grupări fosfatice legate de carbonul 5".

Diferența dintre ADN și ARN

Nucleotidele ADN și ARN diferă una de alta din punct de vedere structural.

Diferența principală constă în pentoză : în ADN, pentoza este deoxiriboză ; în ARN, pe de altă parte, este riboza .

Deoxiriboză și riboză sunt diferite pentru un singur atom: de fapt, pe atomul de carbon 2 al deoxiribozei nu există atom de oxigen (NB: există doar un hidrogen), care, dimpotrivă, este prezent pe carbonul de riboză 2 (NB: oxigenul se combină cu un hidrogen, formând o grupare hidroxil OH).

Această diferență unică are o importanță biologică enormă: ADN-ul este patrimoniul genetic pe care depind dezvoltarea și buna funcționare a celulelor unui organism viu; ARN, pe de altă parte, este macromolecul biologic care este în principal responsabil pentru codificarea, decodificarea, reglarea și exprimarea genelor ADN.

Cealaltă diferență importantă între nucleotidele ADN și ARN se referă la bazele azotate .

Pentru a înțelege pe deplin această a doua inegalitate, este necesar să facem un mic pas înapoi.

Figura: zaharurile cu 5 atomi de carbon care formează nucleotidele de ARN (riboză) și ADN (deoxiriboză).

Bazele azotate sunt molecule de natură organică, care, în acizii nucleici, reprezintă elementul distinctiv al diferitelor tipuri de nucleotide constituente. De fapt, în nucleotidele ADN-ului precum și în nucleotidele ARN, singurul element variabil este baza azotată; scheletul de zahăr-fosfat rămâne neschimbat.

Atât în ​​ADN cât și în ARN, posibilele baze azotate sunt 4; de aceea tipurile de nucleotide, pentru fiecare acid nucleic, sunt în total 4.

Acestea fiind spuse, revenind la cea de-a doua diferență importantă dintre nucleotidele ADN și ARN, acești doi acizi nucleici au în comun doar 3 baze azotate pe 4. În acest caz, adenina, guanina și citozina sunt cele 3 baze azotate prezent atât în ​​ADN cât și în ARN; timina și uracilul, pe de altă parte, sunt, respectiv, a patra bază azotată a ADN-ului și a patra bază a ARN-ului.

Prin urmare, în afară de pentoză, nucleotidele ADN-ului și nucleotidele ARN sunt egale pentru 3 tipuri din 4.

Clasele de apartenență la bazele azotate

Adenina și guanina aparțin clasei de baze azotate cunoscute sub numele de purine . Purinele sunt compuși heterociclici aromatici cu inel dublu.

Thimina, citozina și uracilul, pe de altă parte, aparțin clasei de baze azotate, cunoscute sub numele de pirimidine . Pyrimidinele sunt compuși heterociclici aromatici cu ciclu unic.

ALT DENUMIRE NUCLEOTID DE ADN ȘI ARN

Nucleotidele cu zahăr de deoxiriboză, adică nucleotidele ADN-ului, iau denumirea alternativă de deoxiribonucleotide, tocmai datorită prezenței zahărului menționat mai sus.

Din motive similare, nucleotidele cu zahar de riboză, adică nucleotide ARN, iau denumirea alternativă de ribonucleotidă .

Organizarea în acizi nucleici

În compunerea unui acid nucleic, nucleotidele sunt organizate în filamente lungi, similare cu lanțurile.

Fiecare nucleotidă care formează aceste lanțuri lungi se leagă la următoarea nucleotidă, prin intermediul unei legături fosfodiesterice între carbonul 3 al pentozelor sale și gruparea fosfat a nucleotidei care urmează imediat.

CAPETE

Fiolele nucleotidelor (sau nucleotidice), care formează acizi nucleici, au două extremități, cunoscute sub numele de capetele 5 ' (citim "sfârșitul primului") și capătul 3' (citim "sfârșitul primului"). Prin convenție, biologi și geneticieni au stabilit că capătul 5 'reprezintă capul unui filament de acid nucleic, în timp ce capătul 3' reprezintă coada .

Din punct de vedere chimic, capătul 5 'coincide cu gruparea fosfat a primei nucleotide a lanțului, în timp ce capătul 3' coincide cu gruparea hidroxil (OH) plasată pe carbonul 3 al ultimei nucleotide.

Se bazează pe această organizație care, în cărțile de biologie genetică și moleculară, filamentele nucleotidice sunt descrise după cum urmează: P-5 '→ 3'-OH.

* Notă: litera P indică atomul de fosfor al grupului fosfat.

Rolul biologic

Expresia genelor depinde de secvența de nucleotide ADN. Genele sunt segmente mai mult sau mai puțin lungi ale ADN-ului (deci segmente de nucleotide), care conțin informațiile esențiale pentru sinteza proteinelor . Compusă din aminoacizi, proteinele sunt macromolecule biologice, care joacă un rol fundamental în reglarea mecanismelor celulare ale unui organism.

Secvența nucleotidică a unei gene date specifică secvența de aminoacizi a proteinei asociate.