تعريف النوكليوتيدات في علم الأحياء. هيكل وخصائص ووظائف بيولوجية للنيوكليوتيدات. مقتطفات توصيف النيوكليوتيدات

يحتوي جسم الإنسان على عدد كبير من المركبات العضوية، والتي بدونها يستحيل تخيل مسار ثابت لعمليات التمثيل الغذائي التي تدعم الوظائف الحيوية للجميع. إحدى هذه المواد هي النيوكليوتيدات - وهي استرات الفوسفور من النيوكليوسيدات، والتي تلعب دورًا حاسمًا في نقل بيانات المعلومات، وكذلك التفاعلات الكيميائية مع إطلاق الطاقة داخل الخلايا.

باعتبارها وحدات عضوية مستقلة، فإنها تشكل التركيبة المملوءة لجميع الأحماض النووية ومعظم الإنزيمات المساعدة. دعونا نلقي نظرة فاحصة على ماهية فوسفات النيوكليوسيد وما هو الدور الذي تلعبه في جسم الإنسان.

مما تتكون مادة النوكليوتيدات؟ يعتبر إستر للغاية، وينتمي إلى مجموعة أحماض الفوسفور والنيوكليوسيدات، والتي تصنف في خواصها الكيميائية الحيوية على أنها جليكوسيدات N وتحتوي على شظايا حلقية غير متجانسة مرتبطة بجزيئات الجلوكوز وذرة النيتروجين.

في الطبيعة، النيوكليوتيدات الأكثر شيوعًا هي الحمض النووي.

بالإضافة إلى ذلك، تتميز أيضًا المواد العضوية ذات الخصائص الهيكلية المماثلة: الريبونوكليوتيدات، وكذلك الديوكسيريبونوكليوتيدات. وجميعها، دون استثناء، عبارة عن جزيئات أحادية تنتمي إلى مواد بيولوجية من نوع البوليمر معقدة البنية.

منها يتكون الحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي (DNA) لجميع الكائنات الحية، بدءًا من أبسط الكائنات الحية الدقيقة والالتهابات الفيروسية وحتى جسم الإنسان.

يشكل ما تبقى من التركيب الجزيئي للفسفور بين فوسفات النيوكليوزيد رابطة إستر مع مجموعتين، ثلاث، وفي بعض الحالات مع خمس مجموعات هيدروكسيل في وقت واحد. جميع النيوكليوتيدات تقريبًا، دون استثناء، هي مواد أساسية تتشكل من بقايا حمض الأرثوفوسفوريك، وبالتالي فإن روابطها مستقرة ولا تتفكك تحت تأثير العوامل غير المواتية للبيئة الداخلية والخارجية.

ملحوظة!دائمًا ما يكون هيكل النيوكليوتيدات معقدًا ويعتمد على الأحاديات. يمكن أن يتغير تسلسل النوكليوتيدات تحت تأثير عوامل الإجهاد.

الدور البيولوجي

تتم دراسة تأثير النيوكليوتيدات على مسار جميع العمليات في جسم الكائنات الحية من قبل العلماء الذين يدرسون التركيب الجزيئي للفضاء داخل الخلايا.

استنادا إلى النتائج المخبرية التي تم الحصول عليها بناء على نتائج سنوات عديدة من العمل من قبل العلماء من جميع أنحاء العالم، يتم تمييز الدور التالي للفوسفات النيوكليوسيد:

• مصدر عالمي للطاقة الحيوية، والذي يتم من خلاله تغذية الخلايا وبالتالي الحفاظ عليها عملية عاديةالأنسجة التي تتشكل اعضاء داخلية، السوائل البيولوجية، الغطاء الظهاري، الجهاز الوعائي؛
• هم ناقلات مونومرات الجلوكوز في الخلايا من أي نوع (وهذا هو أحد أشكال استقلاب الكربوهيدرات، عندما يتحول السكر المستهلك، تحت تأثير الإنزيمات الهضمية، إلى جلوكوز، والذي يتم نقله إلى كل ركن من أركان الجسم مع فوسفات النيوكليوسيد );
• أداء وظيفة الإنزيم المساعد (مركبات الفيتامينات والمعادن التي تساعد على تزويد الخلايا بالمواد المغذية)؛
• أحادية النوكليوتيدات المعقدة والحلقية هي موصلات بيولوجية للهرمونات التي تنتشر مع تدفق الدم، وتعزز أيضًا تأثير النبضات العصبية.
• تنظيم نشاط الإنزيمات الهاضمة التي تنتجها أنسجة البنكرياس بشكل خيفي.

النيوكليوتيدات هي جزء من الأحماض النووية. ترتبط ببعضها بواسطة ثلاث وخمس روابط فوسفوديستر. يواصل علماء الوراثة والعلماء الذين كرسوا حياتهم للبيولوجيا الجزيئية الأبحاث المختبرية حول فوسفات النيوكليوسيد، لذلك يتعلم العالم كل عام أشياء أكثر إثارة للاهتمام حول خصائص النيوكليوتيدات.

تسلسل النوكليوتيدات هو نوع من التوازن الجيني وتوازن ترتيب الأحماض الأمينية في بنية الحمض النووي، وهو ترتيب غريب لوضع بقايا الإستر في تكوين الأحماض النووية.

يتم تعريفه باستخدام الطريقة التقليديةتسلسل المواد البيولوجية المختارة للتحليل.

تي – الثيمين.

أ - الأدينين.

ز - الجوانين؛

ج - السيتوزين.

R – GA الأدينين في مركب مع قواعد الجوانين والبيورين؛

Y - مركبات بيريميدين TC؛

K – نيوكليوتيدات GT التي تحتوي على مجموعة كيتو؛

M - AC مدرج في المجموعة الأمينية؛

S – GC قوي، ويتميز بثلاثة مركبات هيدروجينية؛

W – AT غير مستقرة، وتشكل رابطتين هيدروجينيتين فقط.

قد يتغير تسلسل النيوكليوتيدات، وتكون التسميات بالأحرف اللاتينية ضرورية في الحالات التي يكون فيها ترتيب ترتيب مركبات الأثير غير معروف، أو غير مهم، أو أن نتائج البحث الأولي موجودة بالفعل.

أكبر عدد من المتغيرات ومجموعات فوسفات النيوكليوسيد هو سمة من سمات الحمض النووي. لكتابة مركبات أثير الحمض النووي الريبي (RNA) تكفي الرموز A، C، G، U. الحرف الأخير هو مادة اليوريدين، والتي توجد فقط في الحمض النووي الريبي (RNA). تتم دائمًا كتابة سلسلة من الرموز الرمزية بدون مسافات.

فيديو مفيد: الأحماض النووية (DNA و RNA)

كم عدد النيوكليوتيدات الموجودة في الحمض النووي

لكي تفهم ما نتحدث عنه بأكبر قدر ممكن من التفصيل، يجب أن يكون لديك فهم واضح للحمض النووي نفسه. هذا أنواع منفصلةجزيئات لها شكل ممدود وتتكون من عناصر هيكلية وهي فوسفات النيوكليوزيد. كم عدد النيوكليوتيدات الموجودة في الحمض النووي؟ هناك 4 أنواع من مركبات الأثير من هذا النوع، والتي هي جزء من الحمض النووي. هذه هي الأدينين والثايمين والسيتوزين والجوانين. وتشكل جميعها سلسلة واحدة يتكون منها التركيب الجزيئي للحمض النووي.

تم فك رموز بنية الحمض النووي لأول مرة في عام 1953 من قبل العلماء الأمريكيين فرانسيس كريك وجيمس واتسون. يحتوي جزيء واحد من حمض الديوكسي ريبونوكلييك على سلسلتين من فوسفات النيوكليوزيد. يتم وضعها بطريقة تبدو وكأنها دوامة ملتوية حول محورها.

ملحوظة!عدد النيوكليوتيدات في الحمض النووي ثابت ويقتصر على أربعة أنواع فقط - وهذا الاكتشاف جعل البشرية أقرب إلى فك الشفرة الوراثية البشرية الكاملة.

في هذه الحالة، هيكل الجزيء لديه واحد ميزة مهمة. جميع سلاسل النيوكليوتيدات لها خاصية التكامل. وهذا يعني أن المركبات الأثيرية من نوع معين فقط هي التي يتم وضعها مقابل بعضها البعض.ومن المعروف أن الأدينين يقع دائمًا مقابل الثيمين. لا يمكن العثور على أي مادة أخرى باستثناء الجوانين مقابل السيتوزين. تشكل أزواج النيوكليوتيدات هذه مبدأ التكامل ولا يمكن فصلها.

الوزن والطول

وبمساعدة الحسابات الرياضية المعقدة والدراسات المخبرية، تمكن العلماء من تحديد الخصائص الفيزيائية والبيولوجية الدقيقة لمركبات الأثير التي تشكل التركيب الجزيئي للحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين.

من المعروف أن الطول الممتد لبقايا واحدة داخل الخلايا تتكون من أحماض أمينية في سلسلة بولي ببتيد واحدة هو 3.5 أنجستروم. متوسط ​​كتلة بقايا جزيئية واحدة هو 110 amu.

بالإضافة إلى ذلك، يتم عزل المونومرات من نوع النوكليوتيدات أيضًا، والتي لا تتشكل من الأحماض الأمينية فحسب، بل تحتوي أيضًا على مكونات الأثير. هذه هي مونومرات الحمض النووي والحمض النووي الريبي (RNA). يتم قياس طولها الخطي مباشرة داخل الحمض النووي ويبلغ 3.4 أنجستروم على الأقل. يبلغ الوزن الجزيئي لفوسفات النيوكليوسيد الواحد 345 amu. هذه هي البيانات الأولية التي يتم استخدامها في العمل المختبري العملي المخصص للتجارب، البحوث الجينيةوغيرها من الأنشطة العلمية.

التسميات الطبية

تطور علم الوراثة، كعلم، في فترة لم يكن هناك بحث في بنية الحمض النووي للإنسان والكائنات الحية الأخرى على المستوى الجزيئي. لذلك، خلال فترة علم الوراثة ما قبل الجزيئية، تم تصنيف الروابط النيوكليوتيدية على أنها أصغر عنصر في بنية جزيء الحمض النووي. سواء في السابق أو حاليًا، تم إخضاع المواد الأساسية من هذا النوع. يمكن أن يكون تلقائيًا أو محرضًا، ولهذا السبب يستخدم مصطلح "recon" أيضًا لتعيين فوسفات النيوكليوزيد ذو البنية التالفة.

ولتعريف مفهوم حدوث طفرة محتملة في المركبات النيتروجينية للروابط النيوكليوتيدية، يتم استخدام مصطلح "الموتون". هذه التسميات مطلوبة بشكل أكبر في العمل المختبري باستخدام المواد البيولوجية. يستخدمه أيضًا علماء الوراثة الذين يدرسون بنية جزيئات الحمض النووي وطرق انتقالها معلومات وراثيةوطرق تشفيرها والمجموعات المحتملة من الجينات التي تم الحصول عليها نتيجة اندماج الإمكانات الجينية لشريكين جنسيين.

في تواصل مع

النيوكليوسيدات، بدورها، عبارة عن جليكوسيدات N تحتوي على شاردة حلقية غير متجانسة مرتبطة عبر ذرة نيتروجين بذرة C-1 من بقايا السكر.

في الطبيعة، النيوكليوتيدات الأكثر شيوعًا هي β -N- جليكوسيدات البيورينات أو البيريميدين والبنتوس - D-ribose أو D-2-deoxyribose. اعتمادًا على بنية البنتوز، يتم التمييز بين الريبونوكليوتيدات والنوكليوتيدات منزوعة الأكسجين، وهي مونومرات لجزيئات البوليمرات البيولوجية المعقدة (عديد النيوكليوتيدات)- الحمض النووي الريبي (RNA) أو الحمض النووي (DNA) على التوالي.

عادة ما تشكل بقايا الفوسفات في النيوكليوتيدات رابطة إستر مع مجموعات الهيدروكسيل 2′، 3′، أو 5′ من الريبونوكليوسيدات؛ في حالة 2′-deoxynucleosides، يتم أسترة مجموعات الهيدروكسيل 3′- أو 5′.

معظم النيوكليوتيدات عبارة عن أحاديات حمض الأرثوفوسفوريك، ولكن من المعروف أيضًا أن ثنائيات النيوكليوتيدات يتم فيها استرة بقايا الهيدروكسيل - على سبيل المثال، النيوكليوتيدات الحلقية سيكلودينين وأحادي الفوسفات السيكلوجوانين (cAMP وcGMP). جنبا إلى جنب مع النيوكليوتيدات - استرات حمض الأورثوفوسفوريك (أحادي الفوسفات) وأحادي واسترات حمض البيروفوسفوريك (ثنائي الفوسفات، على سبيل المثال، ثنائي فوسفات الأدينوزين) وأحادي استرات حمض ترايبوليفوسفوريك (ثلاثي الفوسفات، على سبيل المثال، أدينوسين ثلاثي الفوسفات) شائعة أيضًا في الطبيعة.

التسميات

تسمى المركبات التي تتكون من جزيئين من النيوكليوتيدات الدينوكليوتيدات، من أصل ثلاثة - ثلاثي النوكليوتيدات، من عدد صغير - أليغنوكليوتيدات، ومن كثير - متعدد النيوكليوتيدات، أو الأحماض النووية.

أسماء النيوكليوتيدات هي اختصارات في شكل رموز قياسية مكونة من ثلاثة أو أربعة أحرف.

إذا كان الاختصار يبدأ بحرف صغير "د" (eng. د) وهو ما يعني ديوكسيريبونوكليوتيد. غياب الحرف "d" يعني الريبونوكليوتيد. إذا كان الاختصار يبدأ بحرف صغير "ts" (eng. ج)، مما يعني أننا نتحدث عن الشكل الدوري للنيوكليوتيدات (على سبيل المثال، cAMP).

يشير الحرف الأول الكبير من الاختصار إلى قاعدة نيتروجينية معينة أو مجموعة من القواعد النووية المحتملة، ويشير الحرف الثاني إلى عدد بقايا حمض الفوسفوريك في البنية (M - mono-، D - di-، T - tri-)، و الحرف الثالث الكبير هو دائمًا الحرف F ("-فوسفات"؛ الإنجليزية. ص).

الرموز اللاتينية والروسية للقواعد النووية:

• T - T: الثيمين (5-ميثيلوراسيل)، الموجود في العاثيات في الحمض النووي، يحل محل اليوراسيل في الحمض النووي الريبي (RNA)؛
• U - U: اليوراسيل الموجود في الحمض النووي الريبي (RNA) يحل محل الثايمين في الحمض النووي (DNA).

تتوافق رموز الحروف المقبولة عمومًا لتعيين قواعد النيوكليوتيدات مع التسميات المعتمدة من قبل الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (المختصر باللغة الإنجليزية). الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC).، IUPAC) والاتحاد الدولي للكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية (إنجليزي)الروسية، مختصر - الإنجليزية. IUBMB). إذا كان هناك شك عند تسلسل DNA أو RNA في دقة تحديد نيوكليوتيد معين، بالإضافة إلى الخمسة الرئيسية (A، C، T، G، U)، يتم استخدام حروف أخرى من الأبجدية اللاتينية اعتمادًا على على ما قد تكون النيوكليوتيدات الأكثر احتمالا في مواقف تسلسل معين. يتم استخدام نفس الحروف الإضافية لتعيين المواضع المنحلة (التي لا تتطابق في تسلسلات متماثلة مختلفة)، على سبيل المثال، عند كتابة تسلسل الاشعال لـ PCR.

يُشار إلى طول أقسام الحمض النووي المتسلسلة (الجين، الموقع، الكروموسوم) أو الجينوم بأكمله بأزواج النيوكليوتيدات (bp)، أو الأزواج الأساسية (eng. قاعده ازواج، مختصر بي بي) ويعني بهذا الوحدة الأولية لجزيء الحمض النووي المزدوج السلسلة، المكون من قاعدتين متكاملتين.

الدور البيولوجي

1. المصدر العالمي للطاقة (ATP ونظائرها).

2. هم منشطات وحاملات للمونومرات في الخلية (UDP- الجلوكوز)

6. وهي مونومرات في تركيب الأحماض النووية، متصلة بواسطة روابط 3′-5′-فوسفوديستر.

قصة

في علم الوراثة ما قبل الجزيئية، تم استخدام مصطلح خاص للإشارة إلى أصغر عنصر في بنية الحمض النووي الذي يمكن أن يخضع لطفرة عفوية أو مستحثة إعادة. وقد تبين الآن أن أصغر عنصر هو نيوكليوتيد واحد (أو قاعدة نيتروجينية واحدة داخل النيوكليوتيد)، لذلك لم يعد هذا المصطلح مستخدمًا. لتحديد المفهوم وحدة الطفرةتم استخدام المصطلح موتون. لقد ثبت الآن أن الطفرة يمكن أن تظهر نفسها ظاهريًا حتى عند استبدال نيوكليوتيد واحد (أو قاعدة نيتروجينية داخل النيوكليوتيد)، وبالتالي فإن مصطلح موتون يتوافق مع نيوكليوتيد واحد.

اكتب مراجعة عن مقالة "النيوكليوتيدات"

ملحوظات

أنظر أيضا

روابط

• النيوكليوتيدات- مقال من الموسوعة السوفيتية الكبرى.
• رموز الحروف لقواعد النيوكليوتيدات وفقًا لتسميات IUPAC وIUBMB (إنجليزي)الروسية
• في المجلة الإلكترونية

مقتطفات توصيف النيوكليوتيدات

المذكرة التي قدمها بينيجسن حول الحاجة إلى الهجوم، والمعلومات الواردة من القوزاق حول الجناح الأيسر المكشوف للفرنسيين لم تكن سوى العلامات الأخيرة على ضرورة الأمر بالهجوم، وكان من المقرر الهجوم في الخامس من أكتوبر.
في صباح يوم 4 أكتوبر، وقع كوتوزوف التصرف. قرأها تول على يرمولوف، ودعاه إلى الاهتمام بالأوامر الإضافية.
قال إيرمولوف وغادر الكوخ: "حسنًا، حسنًا، ليس لدي وقت الآن". كان التصرف الذي جمعه تول جيدًا جدًا. تمامًا كما هو الحال في تصرفات أوسترليتز، فقد كُتب، وإن لم يكن باللغة الألمانية:
"Die erste Colonne marschiert [العمود الأول يذهب (بالألمانية)] بهذه الطريقة وذاك، die zweite Colonne marschiert [العمود الثاني يذهب (بالألمانية)] بهذا الاتجاه،" إلخ. وكل هذه الأعمدة على الورق توصلوا إليها مكانهم في الوقت المحدد ودمروا العدو. كان كل شيء، كما هو الحال في جميع التصرفات، مدروسًا تمامًا، وكما هو الحال في جميع التصرفات، لم يصل عمود واحد في وقته وفي مكانه.
وعندما أصبح التصرف جاهزًا بالعدد المطلوب من النسخ، تم استدعاء أحد الضباط وإرساله إلى إرمولوف لإعطائه الأوراق اللازمة للتنفيذ. ذهب ضابط الفرسان الشاب، منظم كوتوزوف، مسرورًا بأهمية المهمة الموكلة إليه، إلى شقة إرمولوف.
أجاب يرمولوف بشكل منظم: "لقد غادرنا". ذهب ضابط الفرسان إلى الجنرال الذي كان يزور إرمولوف كثيرًا.
- لا، وليس هناك عام.
ركب ضابط الفرسان الجالس على ظهور الخيل إلى آخر.
- لا، لقد غادروا.
"كيف لا أكون مسؤولاً عن التأخير! يا للعار! - فكر الضابط. وقام بجولة في المخيم بأكمله. قال البعض إنهم رأوا إرمولوف يذهب إلى مكان ما مع جنرالات آخرين، وقال البعض إنه ربما عاد إلى المنزل مرة أخرى. وقام الضابط دون تناول الغداء بالتفتيش حتى الساعة السادسة مساء. لم يكن يرمولوف في أي مكان ولم يعرف أحد مكانه. تناول الضابط وجبة خفيفة بسرعة مع أحد رفاقه وعاد إلى الطليعة ليرى ميلورادوفيتش. لم يكن ميلورادوفيتش أيضًا في المنزل، ولكن بعد ذلك قيل له أن ميلورادوفيتش كان حاضرًا في حفل الجنرال كيكين، وأن يرمولوف لا بد أن يكون هناك أيضًا.
- أين هي؟
قال الضابط القوزاق، مشيراً إلى منزل مالك أرض بعيد: "هناك، في إيشكينو".
- كيف يبدو الأمر هناك خلف السلسلة؟
- لقد أرسلوا اثنين من أفواجنا إلى السلسلة، هناك الآن مثل هذه الاحتفالات، إنها كارثة! موسيقتان وثلاث جوقات من مؤلفي الأغاني.
ذهب الضابط خلف السلسلة إلى إشكين. من بعيد، يقترب من المنزل، سمع الأصوات الودية والمبهجة لأغنية جندي راقصة.
"في المروج، آه... في المروج!.." - كان يسمع صفيرًا وقعقعة، وأحيانًا يغرقه صراخ الأصوات. شعر الضابط بالبهجة في روحه من هذه الأصوات، لكنه في الوقت نفسه كان يخشى أن يقع عليه اللوم لأنه لم ينقل الأمر المهم الموكل إليه لفترة طويلة. لقد كانت الساعة التاسعة بالفعل. نزل عن حصانه ودخل الشرفة وقاعة المدخل لمنزل مانور كبير سليم يقع بين الروس والفرنسيين. في المخزن وفي الردهة كان المشاة يعجون بالنبيذ والأطباق. كانت هناك كتب الأغاني تحت النوافذ. تم اقتياد الضابط عبر الباب، وفجأة رأى جميع جنرالات الجيش الأكثر أهمية معًا، بما في ذلك شخصية إرمولوف الكبيرة والبارزة. كان جميع الجنرالات يرتدون معاطف مفكوكة الأزرار، ووجوههم حمراء مفعمة بالحيوية ويضحكون بصوت عالٍ، ويقفون في نصف دائرة. في منتصف القاعة، كان هناك جنرال قصير وسيم ذو وجه أحمر يقوم بمهارة ومهارة بصنع الدراس.
- ها ها ها ها! أوه نعم نيكولاي إيفانوفيتش! ها ها ها ها!..
شعر الضابط أنه بدخوله في هذه اللحظة بأمر مهم، فإنه مذنب مضاعف، وأراد الانتظار؛ لكن أحد الجنرالات رآه، وبعد أن علم بما كان عليه، أخبر إرمولوف. ذهب إيرمولوف إلى الضابط بوجه عابس، وبعد الاستماع إليه، أخذ منه الورقة دون أن يخبره بأي شيء.
- هل تعتقد أنه غادر عن طريق الصدفة؟ - تحدث أحد الرفاق لضابط سلاح الفرسان عن إرمولوف في ذلك المساء. - هذه أشياء، كل ذلك عن قصد. قم بتوصيل كونوفنيتسين. انظروا، ما هي الفوضى التي ستكون غدا!

في اليوم التالي، في الصباح الباكر، نهض كوتوزوف البالي، وصلى إلى الله، وارتدى ملابسه، ومع الوعي غير السار الذي كان عليه أن يقود معركة لم يوافق عليها، ركب عربة وخرج من ليتاشيفكا ، على بعد خمسة أميال خلف تاروتين، إلى المكان الذي كان من المقرر أن تتجمع فيه الأعمدة المتقدمة. ركب كوتوزوف وهو نائم ويستيقظ ويستمع ليرى ما إذا كانت هناك أي طلقات على اليمين، وما إذا كانت الأمور قد بدأت؟ ولكن كل شيء كان لا يزال هادئا. كان فجر يوم خريفي رطب وغائم قد بدأ للتو. عند الاقتراب من تاروتين، لاحظ كوتوزوف أن الفرسان يقودون خيولهم إلى الماء عبر الطريق الذي كانت تسير فيه العربة. ألقى كوتوزوف نظرة فاحصة عليهم وأوقف العربة وسأل أي فوج؟ كان الفرسان من الطابور الذي كان ينبغي أن يكون متقدمًا بفارق كبير في الكمين. "قد يكون هذا خطأ"، فكر القائد الأعلى القديم. ولكن بعد أن قاد كوتوزوف إلى أبعد من ذلك، رأى كوتوزوف أفواج مشاة وبنادق في صناديقهم وجنودًا يحملون العصيدة والحطب يرتدون سراويل داخلية. تم استدعاء ضابط. أفاد الضابط أنه لم يكن هناك أمر بالتحرك.
"كيف لا يمكنك..." بدأ كوتوزوف، لكنه صمت على الفور وأمر باستدعاء الضابط الكبير إليه. بعد أن خرج من العربة، ورأسه إلى الأسفل ويتنفس بصعوبة، وينتظر بصمت، سار ذهابًا وإيابًا. عندما ظهر ضابط الأركان العامة المطلوب إيتشين، تحول كوتوزوف إلى اللون الأرجواني، ليس لأن هذا الضابط كان مذنبًا بارتكاب خطأ، ولكن لأنه كان موضوعًا يستحق التعبير عن الغضب. و ، تهتز ، يلهث ، رجل مسنوبعد أن وصل إلى حالة الغضب التي تمكن من الدخول فيها عندما كان مستلقيًا على الأرض في حالة من الغضب، هاجم آيشن وهدده بيديه، وهو يصرخ ويسب بألفاظ بذيئة. شخص آخر حضر، الكابتن بروزين، الذي كان بريئا من أي شيء، عانى من نفس المصير.

4.2.1. الهيكل الأساسي للأحماض النوويةمُسَمًّى تسلسل ترتيب أحاديات النوكليوتيدات في سلسلة DNA أو RNA . يتم تثبيت البنية الأولية للأحماض النووية بواسطة روابط فوسفوديستر مقاس 3،5 بوصة. تتشكل هذه الروابط من خلال تفاعل مجموعة الهيدروكسيل في الموضع 3 بوصة من بقايا البنتوز لكل نيوكليوتيد مع مجموعة الفوسفات من النيوكليوتيدات المجاورة (الشكل 3.2).

وبالتالي، في أحد طرفي سلسلة متعدد النيوكليوتيد توجد مجموعة فوسفات حرة 5 بوصة (نهاية 5 بوصة)، وفي الطرف الآخر توجد مجموعة هيدروكسيل حرة في الموضع 3 بوصة (نهاية 3 بوصة). عادةً ما تتم كتابة تسلسلات النيوكليوتيدات في الاتجاه من الطرف 5 إلى الطرف 3.

الشكل 4.2. هيكل ثنائي النوكليوتيد، والذي يتضمن الأدينوزين 5"-أحادي الفوسفات والسيتيدين 5"-أحادي الفوسفات.

4.2.2. الحمض النووي (الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين)يوجد في نواة الخلية ويبلغ وزنه الجزيئي حوالي 1011 دا. تحتوي نيوكليوتيداتها على قواعد نيتروجينية الأدينين، الجوانين، السيتوزين، الثايمين الكربوهيدرات ديوكسيريبوز وبقايا حمض الفوسفوريك. يتم تحديد محتوى القواعد النيتروجينية في جزيء DNA بواسطة قواعد شارجاف:

1) عدد قواعد البيورين يساوي عدد قواعد البيريميدين (A + G = C + T)؛

2) كمية الأدينين والسيتوزين تساوي كمية الثيمين والجوانين، على التوالي (A = T؛ C = G)؛

3) يختلف الحمض النووي المعزول من خلايا الأنواع البيولوجية المختلفة عن بعضها البعض في معامل الخصوصية:

(ز + ج) / (أ + ت)

يتم تفسير هذه الأنماط في بنية الحمض النووي من خلال السمات التالية لبنيته الثانوية:

1) يتكون جزيء الحمض النووي من سلسلتين متعدد النوكليوتيدات متصلتين ببعضهما البعض بواسطة روابط هيدروجينية ومضادة للتوازي (أي أن نهاية 3 "من سلسلة واحدة تقع مقابل الطرف 5" من السلسلة الأخرى والعكس صحيح)؛

2) تتشكل الروابط الهيدروجينية بين أزواج القواعد النيتروجينية المكملة. الثيمين مكمل للأدينين. تم تثبيت هذا الزوج بواسطة رابطتين هيدروجينيتين. السيتوزين مكمل للجوانين. يتم تثبيت هذا الزوج بواسطة ثلاث روابط هيدروجينية (انظر الشكل ب). كلما زاد عدد الحمض النووي في الجزيء بخار جي سيكلما زادت مقاومته لدرجات الحرارة المرتفعة والإشعاعات المؤينة؛

الشكل 3.3. الروابط الهيدروجينية بين القواعد النيتروجينية التكميلية.

3) يلتف كلا شريطي DNA في حلزون له محور مشترك. تواجه القواعد النيتروجينية الجزء الداخلي من الحلزون. بالإضافة إلى تفاعلات الهيدروجين، تنشأ أيضًا تفاعلات كارهة للماء. توجد أجزاء فوسفات الريبوز على طول المحيط، وتشكل قلب الحلزون (انظر الشكل 3.4).

الشكل 3.4. مخطط هيكل الحمض النووي.

4.2.3. الحمض النووي الريبي (الحمض الريبي النووي)يوجد بشكل رئيسي في سيتوبلازم الخلية وله وزن جزيئي يتراوح بين 104 - 106 دا. تحتوي نيوكليوتيداتها على قواعد نيتروجينية الأدينين، الجوانين، السيتوزين، اليوراسيل الكربوهيدرات الريبوز وبقايا حمض الفوسفوريك. على عكس الحمض النووي، يتم بناء جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) من سلسلة بولي نيوكليوتيد واحدة، والتي يمكن أن تحتوي على أقسام مكملة لبعضها البعض (الشكل 3.5). يمكن لهذه المناطق أن تتفاعل مع بعضها البعض، وتشكل حلزونات مزدوجة تتناوب مع مناطق غير حلزونية.

الشكل 3.5. مخطط هيكل نقل الحمض النووي الريبي.

بناءً على بنيتها ووظيفتها، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الحمض النووي الريبوزي:

1) رسول الحمض النووي الريبي (mRNA)نقل المعلومات حول بنية البروتين من نواة الخلية إلى الريبوسومات؛

2) نقل الرنا (tRNAs)نقل الأحماض الأمينية إلى موقع تخليق البروتين.

3) الحمض النووي الريبي الريباسي (الرنا الريباسي)هي جزء من الريبوسومات وتشارك في تخليق البروتين.

النيوكليوتيدات هي استرات الفوسفور من النيوكليوسيدات.

تركيبها الكيميائي: القاعدة النيتروجينية (A.O.) + البنتوز + حمض الفوسفوريك

تتشكل استرات الفوسفور بمشاركة مجموعات الهيدروكسيل من البنتوز. عادةً ما يتم تحديد مواقع مجموعات إستر الفوسفور باستخدام الرمز (")، على سبيل المثال: 5" ، 3 "

معلومات موجزة أولية: تلعب النيوكليوتيدات دورًا مهمًا للغاية في حياة الخلية.

تصنيف النيوكليوتيدات

النيوكليوتيدات تتكون من جزيء واحد A.O، البنتوز، حامض الفوسفوريك،وتسمى أحاديات النوكليوتيدات.يمكن أن تحتوي أحاديات النوكليوتيدات على جزيء واحد من حمض الفوسفوريك، وجزيئين أو ثلاثة جزيئات من حمض الفوسفوريك متصلة ببعضها البعض.

مزيج من اثنين من النوكليوتيداتعادة ما يسمى ثنائي النوكليوتيد. في يحتوي الدينوكليوتيد عادة على قواعد نيتروجينية مختلفة أو مركب حلقي آخر، على سبيل المثال، فيتامين.

تلعب أحاديات النوكليوتيدات الحلقية دورًا خاصًا في العمليات الكيميائية الحيوية.

تسمية أحاديات النوكليوتيدات.

الى العنوان نوكليوسيدتضاف على أساس كمية بقايا الفوسفات، ʼʼ أحادي الفوسفاتʼʼ, ثنائي الفوسفاتʼʼ, "ثلاثي الفوسفات"ʼʼ، مع الإشارة إلى موقعها في الدورة الخماسية - التعيين الرقمي للمكان برمز (")،"

موضع مجموعة الفوسفات عند الموضع (5") هو الأكثر شيوعًا ونموذجيًا، لذلك يمكن حذفه (AMP، GTP، UTP، دصندوق النقد العربي، الخ.)

يجب الإشارة إلى المواضع المتبقية (3" - AMP، 2" - AMP، 3" - دصندوق النقد العربي)

5"- أدينوسين أحادي الفوسفات

(5 "- صندوق النقد العربي أو صندوق النقد العربي)

أسماء النيوكليوتيدات الأكثر شيوعا

يمكن أن تحتوي النيوكليوتيدات المتكونة بمشاركة الريبوز على بقايا حمض الفوسفوريك في ثلاثة مواضع (5"، 3"، 2")، وبمشاركة ديوكسي ريبوز - فقط في موقعين (5"، 3")، في الموضع 2" هناك لا توجد مجموعة هيدروكسي، وهذا الظرف مهم جدًا لبنية الحمض النووي.

إن غياب مجموعة الهيدروكسي في الموقع الثاني له نتيجتان مهمتان:

يتناقص استقطاب الرابطة الجليكوسيدية في الحمض النووي ويصبح أكثر مقاومة للتحلل المائي.

لا يمكن لـ 2-O-deoxyribose أن يخضع لأي عملية إبزيم أو تحويل إلى الكيتوز.

في الخلية، يتم تحويل أحادي فوسفات النيوكليوزيد على التوالي إلى ثنائي الفوسفات ثم إلى ثلاثي الفوسفات.

على سبيل المثال: AMP ---> ADP ---> ATP

الدور البيولوجي للنيوكليوتيدات

الجميع ثنائي فوسفات النيوكليوسيدو نوكليوزيد ثلاثي الفوسفاتتنتمي إلى مركبات عالية الطاقة (ماكرورجيك).

نيوكليوسيد ثلاثي الفوسفاتالمشاركة في تركيب الأحماض النووية، وضمان تفعيل المركبات العضوية الحيوية والعمليات الكيميائية الحيوية التي تتطلب استهلاك الطاقة. أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) هو المركب عالي الطاقة الأكثر شيوعًا في جسم الإنسان. يصل محتوى ATP في العضلات الهيكلية للثدييات إلى 4 جم / كجم، المحتوى العامحوالي 125 ᴦ. في البشر، يصل معدل استقلاب ATP إلى 50 كجم/يوم. ينتج التحلل المائي لـ ATP ثنائي فوسفات الأدينوزين(وحدة التغذية التلقائية للمستندات)

اتصالات ماكرورجيك

يحتوي ATP على أنواع مختلفة من الروابط الكيميائية:

N-β-جليكوسيديك

استر

اثنان أنهيدريد (طاقة بيولوجية عالية)

في الظروف في الجسم الحييصاحب التحلل المائي لرابطة ATP عالية الطاقة إطلاق طاقة (حوالي 35 كيلو جول/مول)، مما يوفر عمليات كيميائية حيوية أخرى تعتمد على الطاقة.

ATP + H2O - إنزيم هيدرولاز ATP -> ADP + H3 PO4

في المحاليل المائية ADP وATPغير مستقر . عند درجة حرارة 0 0 يظل SATP ثابتًا في الماء لبضع ساعات فقط، وعند غليه لمدة 10 دقائق.

تحت تأثير القلويات، يتم تحلل الفوسفات الطرفيين (روابط أنهيدريد) بسهولة، ولكن الأخير (رابطة استر) يكون صعبًا. أثناء التحلل المائي الحمضي، يتم تدمير الرابطة N-glycosidic بسهولة.

لأول مرة، تم إطلاق ATP من العضلات 1929 ᴦ. ك. لومان. تم إجراء التركيب الكيميائي في 1948 ᴦ. أ. تود.

النيوكليوتيدات الحلقية هم وسطاء في نقل الإشارات الهرمونية، وتغيير نشاط الإنزيمات في الخلية.

Οʜᴎ تتشكل من نوكليوزيد ثلاثي الفوسفات.

ATP - إنزيم السيكلاز -> cAMP + H4 P2 O7

بعد اكتمال الإجراء، يحدث التحلل المائي للنيوكليوتيدات الحلقية. . يمكن تكوين مركبين، 5"-AMP و3"-AMP، ولكن في ظل الظروف البيولوجية يتم تكوين 5"-AMP فقط،

أحادي فوسفات الأدينوزين الحلقي (cAMP)

11.5. هيكل الأحماض النووية

الهيكل الأساسي للحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي (DNA) هو الاتصال المتسلسل للنيوكليوتيدات في سلسلة متعددة النوكليوتيدات. يتكون الهيكل العظمي لسلسلة بولي نيوكليوتيد من بقايا الكربوهيدرات والفوسفات، وترتبط القواعد النيتروجينية الحلقية غير المتجانسة بالكربوهيدرات من خلال روابط N-β الجليكوسيدية. من وجهة نظر بيولوجية، فإن أهمها هي التوائم الثلاثية، وهي كتل من النيوكليوتيدات تتكون من ثلاث قواعد نيتروجينية، كل واحدة منها تشفر حمضًا أمينيًا أو لها وظيفة إشارات محددة.

يمكن تمثيل هيكل NC بشكل تخطيطي:

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

فوسفات - البنتوز - فوسفات - البنتوز - فوسفات - البنتوز -OH

في البنية الأولية للحمض النووي يبدأيتم تحديد السلاسل بواسطة البنتوز الذي يحتوي على الفوسفات في الموضع 5". ترتبط البنتوزات في سلسلة متعددة النوكليوتيدات من خلال روابط الفوسفات 3 "→ 5". على نهايةالسلاسل الموجودة في الموضع 3"- مجموعة البنتوز OH تظل حرة.

هيكل الحمض النووي ذو الرتبة الأعلى - الحلزون المزدوج

يعد الوصف العلمي للبنية الثانوية للحمض النووي أحد أعظم اكتشافات البشرية في القرن العشرين. عالم الكيمياء الحيوية د. واتسون والفيزيائي واو كريك وفي عام 1953، اقترحوا نموذجًا لبنية الحمض النووي وآلية عملية التضاعف. في عام 1962. لقد حصلوا على جائزة نوبل.

وقد ورد وصف القصة بشكلها الشعبي في كتاب جيمس واتسون "الحلزون المزدوج"، م: مير، 1973. يصف الكتاب تاريخ التعاون بشكل مثير للاهتمام، مع روح الدعابة والسخرية الطفيفة للمؤلف تجاه مثل هذا الحدث الهام، والذي كان "الجناة" السعداء عالمين شابين. منذ اكتشاف بنية الحمض النووي، تلقت البشرية أداة لتطوير اتجاه جديد - التكنولوجيا الحيوية، تخليق البروتين من خلال إعادة التركيب الجيني (يتم إنتاج الهرمونات في الصناعة الطبية عن طريق الأنسولين والإريثروبويتين وغيرها الكثير).

ساهمت الأبحاث في اكتشاف بنية الحمض النووي إي.شارجافا فى علاقة التركيب الكيميائيالحمض النووي. اكتشف:

عدد قواعد البيريميدين يساوي عدد قواعد البيورين

كمية الثايمين تساوي كمية الأدينين، وكمية السيتوزين تساوي

أ = ت ج = ج

أ + ز = ت + ج

أ + ج = ت + ز

وتسمى هذه العلاقة قواعد شارجاف .

يتكون جزيء DNA من حلزونين ملتويين. الهيكل العظمي لكل حلزون عبارة عن سلسلة من بقايا حمض الديوكسي ريبوز وحمض الفوسفوريك بالتناوب. يتم توجيه اللوالب بطريقة تشكل أخاديد لولبية غير متساوية تعمل بالتوازي مع المحور الرئيسي. تمتلئ هذه الأخاديد بالبروتينات هيستون.وتوجد القواعد النيتروجينية داخل الحلزون بشكل متعامد تقريبًا مع المحور الرئيسي وتشكل أزواجًا متكاملة بين السلاسل أ...تي و جي...سي.

يصل الطول الإجمالي لجزيئات الحمض النووي في كل خلية إلى 3 سم، ويبلغ قطر الخلية في المتوسط ​​10-5 م، وقطر الحمض النووي 2 ‣‣‣‣9 م فقط.

المعلمات الأساسية للحلزون المزدوج:

* القطر 1.8 - 2 نانومتر،

* الدوره الواحده تحتوي على 10 نيوكليوتيدات

* ارتفاع درجة الدوران ~ 3.4 نانومتر

* المسافة بين نيوكليوتيدتين 0.34 نانومتر.

تقع القواعد بشكل عمودي على محور السلسلة.

* اتجاهات سلاسل البولينوكليوتيدات غير متوازية

* الاتصال بين دورات فورانوز الديوكسيريبوز عبر

يتم تنفيذ حمض الفوسفوريك من الموضع 3` إلى الموضع 5` بوصة

كل من الدوائر.

* بداية السلسلة - تتم فسفرة مجموعة الهيدروكسيل من البنتوز في موضعها

5`، نهاية السلسلة هي مجموعة الهيدروكسيل الحرة من البنتوز في الموضع 3`.

* في DNA و RNA، تكون شظايا النيوكليوسيد في حالة مضادة للتشكل؛ وتقع حلقة البيورين البيورين على يمين الرابطة الجليكوسيدية. يسمح هذا الوضع فقط بتكوين زوج مكمل (انظر صيغ النيوكليوتيدات)

* تحدث ثلاثة أنواع من التفاعلات بين القواعد النيتروجينية:

1. "عرضية" ، وهي عبارة عن أزواج متكاملة من سلسلتين. يحدث النقل "الدوري" للإلكترونات بين قاعدتين نيتروجينيتين (T – A، U – C)، ويتم تشكيل نظام إلكترون إضافي، والذي يوفر تفاعلًا إضافيًا ويحمي القواعد النيتروجينية من التأثيرات الكيميائية غير المرغوب فيها. بين يتم إنشاء روابط هيدروجينية بين الأدينين والثايمين، وثلاث روابط هيدروجينية بين الجوانين والسيتوزين.

2. "عمودي" (التراص)، بسبب التراص، تشارك القواعد النيتروجينية لسلسلة واحدة. حتى أن "التفاعل التراص" قد حدث أكثرأهمية في استقرار الهيكل من التفاعل في أزواج متكاملة

3. يلعب التفاعل مع الماء دورًا مهمًا في الحفاظ على البنية المكانية للحلزون المزدوج، الذي يعتمد الهيكل الأكثر إحكاما لتقليل سطح التلامس مع الماء وتوجيه القواعد الحلقية غير المتجانسة الكارهة للماء إلى الحلزون.

هيكل وتكوين مجمعات البروتين النووي

تشارك عدة أنواع من التفاعلات في ربط الحمض النووي بالبروتين:

كهرباء

روابط هيدروجينية

نافرة من الماء

بناءً على نتائج التحليل الهيكلي بالأشعة السينية، تم إنشاء نماذج حقيقية ثلاثية الأبعاد للحمض النووي والريبوسومات والجسيمات المعلوماتية والأحماض النووية الفيروسية باستخدام النمذجة الحاسوبية.

تتمتع بروتينات الحمض النووي الهستوني بخصائص أساسية متميزة وتتميز بدرجة عالية من الحفظ التطوري. بناءً على نسبة الأحماض الأمينية الأساسية ليسين/أرجينين، يتم تقسيمها إلى 5 فئات: H1، H2A، H2B، H3، H4

النيوكليوتيدات - المفهوم والأنواع. تصنيف وخصائص فئة "النيوكليوتيدات" 2017، 2018.

تتكون كل أشكال الحياة على كوكب الأرض من العديد من الخلايا التي تحافظ على انتظام تنظيمها بفضل المعلومات الجينية التي تحتويها النواة. يتم تخزينه وتنفيذه ونقله بواسطة مركبات معقدة عالية الجزيئية - الأحماض النووية التي تتكون من وحدات أحادية - النيوكليوتيدات. لا يمكن المبالغة في تقدير دور الأحماض النووية. يحدد استقرار بنيتها الأداء الطبيعي للجسم، وأي انحرافات في البنية تؤدي حتما إلى تغييرات في التنظيم الخلوي، ونشاط العمليات الفسيولوجية وقدرة الخلايا على البقاء بشكل عام.

مفهوم النوكليوتيدات وخصائصها

يتم تجميع كل RNA من مركبات أحادية أصغر - النيوكليوتيدات. وبعبارة أخرى، النوكليوتيدات هي مواد البناءللأحماض النووية والإنزيمات المساعدة والعديد من المركبات البيولوجية الأخرى الضرورية للخلية خلال حياتها.

الخصائص الرئيسية لهذه المواد الأساسية تشمل:

تخزين المعلومات حول الخصائص الموروثة؛
. ممارسة السيطرة على النمو والتكاثر؛
. المشاركة في عملية التمثيل الغذائي والعديد من العمليات الفسيولوجية الأخرى التي تحدث في الخلية.

عند الحديث عن النيوكليوتيدات، لا يسع المرء إلا أن يتطرق إلى قضية مهمة مثل هيكلها وتكوينها.

يتكون كل نيوكليوتيد من:

بقايا السكر
. قاعدة نيتروجينية؛
. مجموعة الفوسفات أو بقايا حمض الفوسفوريك.

يمكننا القول أن النوكليوتيدات مركب عضوي معقد. اعتمادا على تكوين الأنواع من القواعد النيتروجينية ونوع البنتوز في بنية النوكليوتيدات احماض نوويةتنقسم إلى:

حمض الديوكسي ريبونوكلييك، أو الحمض النووي؛
. حمض الريبونوكلييك، أو RNA.

تكوين الحمض النووي

في الأحماض النووية، يتم تمثيل السكر بواسطة البنتوز. وهو عبارة عن سكر خماسي الكربون، يسمى ديوكسيريبوز في الحمض النووي وريبوز في الحمض النووي الريبي. يحتوي كل جزيء بنتوز على خمس ذرات كربون، أربع منها مع ذرة الأكسجين تشكل حلقة خماسية، والخامسة جزء من مجموعة HO-CH2.

يُشار إلى موضع كل ذرة كربون في جزيء البنتوز برقم عربي ذو أول (1C´، 2C´، 3C´، 4C´، 5C´). نظرا لأن جميع عمليات القراءة من جزيء الحمض النووي لها اتجاه صارم، فإن ترقيم ذرات الكربون وموقعها في الحلقة بمثابة نوع من مؤشر الاتجاه الصحيح.

في مجموعة الهيدروكسيل، يتم ربط بقايا حمض الفوسفوريك بذرات الكربون الثالثة والخامسة (3C´ و5C´). ويحدد الانتماء الكيميائي للحمض النووي الريبي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA) لمجموعة الأحماض.

ترتبط القاعدة النيتروجينية بذرة الكربون الأولى (1C´) في جزيء السكر.

تكوين الأنواع من القواعد النيتروجينية

يتم تمثيل نيوكليوتيدات الحمض النووي المستندة إلى القاعدة النيتروجينية بأربعة أنواع:

الأدينين (أ) ؛
. الجوانين (ز) ؛
. السيتوزين (ج)؛
. الثيمين (T).

الأولين ينتميان إلى فئة البيورينات، والأخيران ينتميان إلى فئة البيريميدين. من حيث الوزن الجزيئي، البيورينات دائما أثقل من البيريميدين.

يتم تمثيل نيوكليوتيدات RNA المعتمدة على القاعدة النيتروجينية بما يلي:

الأدينين (أ) ؛
. الجوانين (ز) ؛
. السيتوزين (ج)؛
. اليوراسيل (U).

اليوراسيل، مثل الثايمين، هو قاعدة بيريميدين.

في الأدبيات العلمية، يمكنك غالبًا العثور على تسمية أخرى للقواعد النيتروجينية - بالأحرف اللاتينية (A، T، C، G، U).

دعونا نتناول المزيد من التفاصيل حول التركيب الكيميائي للبيورينات والبيريميدين.

تتكون البيريميدينات، وهي السيتوزين والثايمين واليوراسيل، من ذرتين نيتروجين وأربع ذرات كربون، وتشكل حلقة سداسية الأعضاء. كل ذرة لها رقمها الخاص من 1 إلى 6.

تتكون البيورينات (الأدينين والجوانين) من بيريميدين وإيميدازول أو حلقتين متغايرتين. يتم تمثيل جزيء قاعدة البيورين بأربع ذرات نيتروجين وخمس ذرات كربون. يتم ترقيم كل ذرة من 1 إلى 9.

نتيجة لاتحاد القاعدة النيتروجينية مع بقايا البنتوز، يتكون النيوكليوسيد. النوكليوتيدات عبارة عن مركب من النيوكليوزيد ومجموعة الفوسفات.

تشكيل روابط فوسفوديستر

من المهم أن نفهم مسألة كيفية ربط النيوكليوتيدات في سلسلة متعددة الببتيد وتشكيل جزيء الحمض النووي. يحدث هذا بسبب ما يسمى بروابط فوسفوديستر.

تفاعل اثنين من النيوكليوتيدات ينتج ثنائي النوكليوتيد. يتم تكوين مركب جديد عن طريق التكثيف، عندما تحدث رابطة فوسفوديستر بين بقايا الفوسفات في أحد المونومرات ومجموعة الهيدروكسي من البنتوز في المونومر الآخر.

يعد تخليق البولينوكليوتيدات تكرارًا متكررًا لهذا التفاعل (عدة ملايين المرات). يتم بناء سلسلة البولينوكليوتيدات من خلال تكوين روابط فوسفوديستر بين ذرة الكربون الثالثة والخامسة من السكريات (3C´ و5C´).

تجميع البولينوكليوتيد هو عملية معقدة تحدث بمشاركة إنزيم بوليميراز الحمض النووي، والذي يضمن نمو سلسلة من طرف واحد فقط (3´) مع مجموعة هيدروكسي حرة.

هيكل جزيء الحمض النووي

يمكن أن يكون لجزيء الحمض النووي، مثل البروتين، بنية أولية وثانوية وثلاثية.

يحدد تسلسل النيوكليوتيدات في سلسلة الحمض النووي تسلسلها الأساسي، ويتكون من روابط هيدروجينية، والتي أساسها مبدأ التكامل. بمعنى آخر، أثناء تصنيع سلسلة مزدوجة، يتم تطبيق نمط معين: الأدينين في إحدى السلاسل يتوافق مع الثيمين في السلسلة الأخرى، والجوانين مع السيتوزين، والعكس صحيح. تتشكل أزواج من الأدينين والثايمين أو الجوانين والسيتوزين بسبب اثنين في الروابط الهيدروجينية الأولى وثلاثة في الحالة الأخيرة. يضمن هذا الارتباط بين النيوكليوتيدات وجود اتصال قوي بين السلاسل ومسافة متساوية بينها.

بمعرفة تسلسل النيوكليوتيدات لشريط DNA واحد، يمكن إكمال الشريط الثاني باستخدام مبدأ التكامل أو الإضافة.

يتكون الهيكل الثلاثي للحمض النووي من روابط معقدة ثلاثية الأبعاد، مما يجعل جزيئه أكثر إحكاما وقدرة على التوافق مع حجم خلية صغير. على سبيل المثال، يبلغ طول الحمض النووي للإشريكية القولونية أكثر من 1 ملم، في حين أن طول الخلية أقل من 5 ميكرون.

عدد النيوكليوتيدات في الحمض النووي، أي النسبة الكمية، يخضع لقاعدة تشيرجاف (عدد قواعد البيورين يساوي دائمًا عدد قواعد البيريميدين). المسافة بين النيوكليوتيدات قيمة ثابتة، تساوي 0.34 نانومتر، وكذلك وزنها الجزيئي.

هيكل جزيء الحمض النووي الريبي (RNA).

يتم تمثيل الحمض النووي الريبي (RNA) بسلسلة بولي نيوكليوتيد واحدة تتكون بين البنتوز (في هذه الحالة الريبوز) وبقايا الفوسفات. وهو أقصر بكثير من طول الحمض النووي. هناك أيضًا اختلافات في تكوين الأنواع من القواعد النيتروجينية في النوكليوتيدات. في الحمض النووي الريبي (RNA)، يتم استخدام اليوراسيل بدلاً من الثايمين الموجود في قاعدة البيريميدين. اعتمادًا على الوظائف التي يؤديها الجسم، يمكن أن يكون الحمض النووي الريبي (RNA) من ثلاثة أنواع.

الريبوسوم (rRNA) - يحتوي عادة على من 3000 إلى 5000 نيوكليوتيدات. باعتباره مكونًا هيكليًا ضروريًا، فإنه يشارك في تكوين المركز النشط للريبوسومات، وهو موقع إحدى أهم العمليات في الخلية - التخليق الحيوي للبروتين.
. النقل (tRNA) - يتكون من 75 - 95 نيوكليوتيدات في المتوسط، ويقوم بنقل الحمض الأميني المرغوب إلى موقع تخليق البولي ببتيد في الريبوسوم. كل نوع من الحمض الريبي النووي النقال (40 على الأقل) له تسلسل فريد خاص به من المونومرات أو النيوكليوتيدات.
. المعلومات (mRNA) - متنوعة جدًا في تكوين النوكليوتيدات. ينقل المعلومات الوراثية من الحمض النووي إلى الريبوسومات ويعمل كمصفوفة لتخليق جزيئات البروتين.

دور النيوكليوتيدات في الجسم

تؤدي النيوكليوتيدات الموجودة في الخلية عددًا من الوظائف المهمة:

تستخدم كوحدات بناء للأحماض النووية (النيوكليوتيدات من سلسلة البيورين والبيريميدين)؛
. المشاركة في العديد من العمليات الأيضية في الخلية.
. هي جزء من ATP - المصدر الرئيسي للطاقة في الخلايا؛
. تعمل كحاملات لتخفيض مكافئاتها في الخلايا (NAD+، NADP+، FAD، FMN)؛
. أداء وظيفة المنظمات الحيوية.
. يمكن اعتبارها رسلًا ثانيًا للتوليف المنتظم خارج الخلية (على سبيل المثال، cAMP أو cGMP).

النوكليوتيدات هي وحدة أحادية تشكل مركبات أكثر تعقيدا - الأحماض النووية، والتي بدونها يكون نقل المعلومات الوراثية وتخزينها وتكاثرها مستحيلا. النيوكليوتيدات الحرة هي المكونات الرئيسية المشاركة في عمليات الإشارة والطاقة التي تدعم الأداء الطبيعي للخلايا والجسم ككل.