Nukleotidstruktur: 9 interessante Fakten zu wissen

Inhalte

• Schlüsselkonzept und Begriffe
• Was ist ein Nukleotid? | Woraus bestehen Nukleotide?
• Nukleotidstruktur | Nukleotidmonomer
• Was tun Nukleotide?
• DNA-Nukleotide
• RNA-Nukleotide
• Freie Nukleotide
• Zusammenfassung
• Interview-Fragen und -Antworten zu diesem Thema

Abgesehen von einigen Viren kommt DNA in den lebenden Formen (außer RNA-Viren) ubiquitär vor und fungiert in fast jeder lebenden Form als genetisches Material. Das Nukleotid gilt als Baustein zur Synthese von Nukleinsäuren (RNA und DNA). Neben der Beteiligung an der Synthese von Nukleinsäuren sind Nukleotide abhängig von ihren chemischen und strukturellen Eigenschaften auch an verschiedenen anderen zellulären Funktionen beteiligt.

Schlüsselkonzept und Begriffe

RNA (Ribonukleinsäure): es ist in allen Zellen vorhanden, die Stoffwechselaktivitäten zeigen. Es wird aus der DNA hergestellt und beteiligt sich an der Proteinsynthese nach den Anweisungen der DNA. RNA fungiert als Vermittler zwischen genetischer Information und ihrer Expression. Denn die Expressionsreihenfolge der genetischen Information ist von DNA –> RNA –> Proteine.

DNA (Desoxyribonukleinsäure): die DNA ist ubiquitär in fast allen lebenden Organismen zu finden. Die DNA kann sich selbst replizieren und ihre Kopien synthetisieren. Dieser Replikationsprozess wird jedoch initiiert und abgeschlossen durch a DNA-Polymerase-Enzym. DNA trägt genetische Informationen und ist in fast jeder Zelle unseres Körpers zu finden (in RBCs nicht vorhanden). Die DNA hat eine Struktur wie eine Doppelhelix.

Monomer: Ein Monomer ist eine Einheit (Monomer; „mono“ bedeutet eines), die sich an andere ähnliche Einheiten bindet, um eine größere Einheit (Polymer) zu bilden.

Polymer: Ein Polymer ist eine größere Einheit (Polymer; „poly“ bedeutet viele) oder eine Einheit, die durch Assoziation kleinerer Einheiten (Monomere) gebildet wird.

Purine: Eine doppelringige stickstoffhaltige Grundstruktur ist bekannt als Purin (Guanin und Adenin)

Pyrimidin: Eine einringige stickstoffhaltige Grundstruktur ist bekannt als Pyrimidin (Uracil, Thymin und Cytosin)

Die Pyrimidine und Purine sind die konstituierenden stickstoffhaltigen Basen in DNA und RNA.

Was ist ein Nukleotid? | Woraus bestehen Nukleotide?

Die Nukleotide sind die monomeren Einheiten, die sich zu größeren Molekülen (Polymeren) wie RNA und DNA verbinden. Nukleotide dienen als grundlegende strukturelle und grundlegende Einheit eines Polynukleotidstrangs. Die Nukleotide sind für die Synthese des genetischen Materials in allen Lebensformen auf diesem Planeten verantwortlich.

Unabhängig vom Organismus und Ort des Vorkommens enthält Nukleotid drei grundlegende chemische Komponenten, die wie folgt lauten:

• Phosphatgruppe (mindestens eine)
• Pentosezucker (Fünf-Kohlenstoff-Zucker, der Ribose oder Desoxyribose sein kann)
• Stickstoffhaltige Base (Pyrimidin von Purin)

Die Nukleotide verbinden sich miteinander, um Nukleinsäure- oder Polynukleotidstränge zu erzeugen, die oft als DNA-String angesehen werden.

Nukleotide wirken manchmal unabhängig (Genexpression) oder beteiligen sich an anderen zellulären Prozessen (Katalyse und Signalübertragung).

Nukleotidstruktur | Nukleotidmonomer

Um die vielfältige Funktionsweise der Nukleotide zu verstehen, müssen wir uns darauf konzentrieren, wie sie aufgebaut sind und wie sie sich zu Nukleinsäuren verbinden. 

Nukleotidbasen (stickstoffhaltige Basen)

Die Nukleotide werden aufgrund des Vorhandenseins verschiedener stickstoffhaltiger Basen differenziert und klassifiziert. Es gibt im Allgemeinen fünf Arten von stickstoffhaltigen Basen im Genom jedes Organismus.

• Uracil
• Thymin
• Guanin
• Cytosin
• Adenin

Die Benennung eines Nukleotids wird durch die stickstoffhaltige Base und die Anzahl der darin enthaltenen Phosphatgruppen bestimmt. Wenn beispielsweise ein Nukleotid Guanin und eine Phosphatgruppe enthält, wird das Nukleotid als Guanosinmonophosphat (GMP) bezeichnet. Hier, Guanosin bezieht sich auf Guanin und Monophosphat bezieht sich auf das einzelne Phosphat, das im GMP vorhanden ist. 

Die stickstoffhaltigen Basen werden auf der Grundlage der Anzahl der vorhandenen Ringe grob in zwei Typen eingeteilt, nämlich Purine und Pyrimidine. Purine umfassen Adenin und Guanin (Sie werden Adenosin bzw. Guanosin genannt, wenn sie in DNA oder RNA vorhanden sind. Ihr Name endet im Allgemeinen mit dem Suffix „Sinus“). Im Gegensatz dazu umfassen Pyrimidine Thymin, Cytosin und Uracil (sie werden Thymidin, Cytidin bzw. Uridin genannt, wenn sie in DNA oder RNA vorhanden sind. Ihr Name endet im Allgemeinen mit dem Suffix „Dine“).

Adenin (A): Adenin ist eine stickstoffhaltige Purinbase mit der chemischen Formel C₅H₅N₅. Das Adenin enthaltende Nukleotid wird als Adenosin bezeichnet. Das Adenin bindet mit Hilfe von zwei Wasserstoffbrücken an Thymin. Diese Wechselwirkungen helfen bei der Stabilisierung der DNA- oder RNA-Struktur. Adenin ist auch in ATP . vorhanden (Adenosintriphosphat), die an verschiedenen zellulären Prozessen und energiegetriebenen Reaktionen beteiligt ist.

Cytosin (C): es ist eine stickstoffhaltige Pyrimidinbase mit der chemischen Formel C₄H₅N₃O. Das Nukleotid, das eine Cytosinbase enthält, ist als Cytidin bekannt. Es hat einen aromatischen heterocyclischen Sechsring. Das Cytosin paart sich mit Hilfe von drei Wasserstoffbrücken mit Guanin. Diese Wechselwirkungen helfen bei der Stabilisierung der DNA- oder RNA-Struktur. Die freie Nukleotidform von Cytosin ist häufig an der Katalyse von Reaktionen wie der Umwandlung von ADP in ATP beteiligt.

Guanin (G): Guanin ist eine stickstoffhaltige Purinbase mit der chemischen Formel C₅H₅N₅O. Das Guanin enthaltende Nukleotid ist als Guanosin bekannt. Guanin ist eine Doppelringstruktur mit konjugierten Einfach-Doppelbindungen und bildet mit Cytosin drei Wasserstoffbrückenbindungen und stabilisiert die DNA-Struktur.

Thymin (T): Es ist eine stickstoffhaltige Pyrimidinbase mit der chemischen Formel C₅H₆N₂O₂. Das Nukleotid, das eine Thyminbase enthält, wird als Thymidin bezeichnet. Es sieht aus wie ein verschmolzener Ring und bildet mit Adenin zwei Wasserstoffbrücken, was zur Stabilisierung der DNA-Struktur beiträgt. 

Uracil (U): es ist eine stickstoffhaltige Pyrimidinbase, die ausschließlich in DNA vorkommt. Es wirkt als schwache Säure und hat die chemische Formel C₄H₄N₂O₂. Das Uracil enthaltende Nukleotid ist als Uridin bekannt. Uracil unterscheidet sich von Thymin nur durch das Fehlen einer Methylgruppe; daher ähnelt seine Struktur der von Thymin.

Pentosezucker (Monosaccharide)

Pentosezucker ist ein wesentliches Element bei der Bildung eines Nukleotids, während er auch ein Rückgrat für die Struktur von Nukleinsäuren bildet. Der Pentosezucker enthält fünf Kohlenstoffatome. Nukleotide haben zwei Arten von Pentosezuckern:

• Desoxyribose (in DNA gefunden)
• Ribose (in RNA gefunden)

Phosphatgruppe 

Die in den Nukleotiden vorhandenen Phosphatgruppen leiten sich von Phosphorsäure ab. Es hat die allgemeine Formel (PO₄)^3- und es wird in den Nukleotiden als Mono-, Di- oder Triphosphate gefunden. Das Nukleotid, das ein, zwei und drei Phosphate enthält, ist Monophosphat, Diphosphat und Triphosphat.

Die genaue Benennung der Nukleotide erfolgt unter Berücksichtigung des Zuckers, der stickstoffhaltigen Base und der Anzahl der vorhandenen Phosphatgruppen. ATP ist beispielsweise Adenosintriphosphat, während dGDP Desoxyguanosindiphosphat ist. Der Buchstabe „d“ im Nukleotidnamen weist auf das Vorhandensein von Desoxyribose-Zucker im Nukleotid hin.

Was tun Nukleotide?

Die DNA und RNA eines Individuums bestehen im Allgemeinen aus Nukleinsäureketten (Polynukleotiden). Die Genexpression in den Zellen von Organismen ändert sich jedes Mal ständig, und die Zellen des Organismus wachsen und sterben gleichzeitig.

Nukleotide spielen während dieses gesamten Prozesses eine Schlüsselrolle.

• Die Nukleotide regulieren den Prozess in Kombinationen wie bei Nukleinsäuren
• Die Nukleotide regulieren auch den Stoffwechselprozess, während sie in freier Form vorliegen (nicht mit der Nukleinsäure verbunden)

Wenn Nukleotide eine DNA-Doppelhelixstruktur bilden, bilden sie komplementäre Basenpaarungen zwischen den Nukleotiden, die auf gegenüberliegenden Polynukleotidsträngen vorhanden sind. 

Die Faustregel der Komplementarität lautet, dass das auf einem Strang vorhandene Purin Basenpaare mit dem komplementären Pyrimidin auf dem anderen Strang bildet (Guanin paart sich mit Cytosin und Adenin paart sich mit Thymin). 

• Purine umfassen Guanin und Adenin
• Pyrimidine umfassen Uracil, Thymin und Cytosin

DNA-Nukleotide

Im Folgenden sind die Nukleotide aufgeführt, die DNA bilden:

Desoxyguanosintriphosphat (dGTP): Es ist ein Purinnukleotid, das aus drei Phosphatgruppen, Desoxyribosezucker und einer Guaninbase besteht.

Desoxythymidintriphosphat (dTTP): Es ist ein Pyrimidin-Nukleotid, das aus drei Phosphatgruppen, Desoxyribose-Zucker und einer Thymin-Base besteht.

Desoxycytidintriphosphat (dCTP): Es ist ein Pyrimidin-Nukleotid, das aus drei Phosphatgruppen, Desoxyribose-Zucker und einer Cytosin-Base besteht.

Desoxyadenosintriphosphat (dATP): Es ist ein Purinnukleotid, das aus drei Phosphatgruppen, Desoxyribosezucker und einer Adeninbase besteht.

RNA-Nukleotide

Im Folgenden sind die Nukleotide aufgeführt, die RNA bilden:

Guanosintriphosphat (GTP): Es ist ein Purinnukleotid, das aus drei Phosphatgruppen, einem Ribosezucker und einer Guaninbase besteht.

Uridintriphosphat (UTP): Es ist ein Pyrimidinnukleotid, das aus drei Phosphatgruppen, einem Ribosezucker und einer Uracilbase besteht.

Cytidintriphosphat (CTP): Es ist ein Pyrimidinnukleotid, das aus drei Phosphatgruppen, einem Ribosezucker und einer Cytosinbase besteht.

Adenosintriphosphat (ATP): Es ist ein Purinnukleotid, das aus drei Phosphatgruppen besteht, einer Ribose Zucker und ein Adenin Base.

Freie Nukleotide

Nur Nukleotidtriphosphate vernetzen sich, um Nukleinsäuren zu bilden, Nukleotidmonophosphate und Nukleotiddiphosphate bauen nicht in Polynukleotidstränge ein und sind in der Zelle als freie Nukleotide vorhanden. Mono- und Diphosphatnukleotide sind jedoch an anderen essentiellen zellulären Prozessen und dem Stoffwechsel beteiligt. Die freien Nukleotide wirken auch als Coenzyme für verschiedene Enzyme zur Katalyse biochemischer Reaktionen. 

Sagen wir zum Beispiel, ATP fungiert als energiereiches Molekül und Co-Enzym für viele biochemische Reaktionen. ATP wird oft benötigt, um eine Vielzahl von biochemischen Reaktionen in unserem Körper auszulösen. 

Freie Nukleotide spielen auch eine Rolle bei der zellulären Apoptose. Veränderungen der Nukleotide aktivieren die proteasomale Maschinerie der Zelle, die die Zelle zum programmierten Zelltod, auch Apoptose genannt, führt. Apoptose ist ein wichtiges Phänomen, das in unserem Körper stattfindet. Es verleiht unserem Körper eine richtige Form und schützt unseren Körper vor verschiedenen genetischen Krankheiten.

Zusammenfassung

In diesem Artikel haben wir über die diskutiert Struktur der Nukleotide im Detail. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Bildung des genetischen Materials (DNA und RNA). Sie spielen jedoch auch eine Rolle beim Abbau und Abbau beschädigter Zellbestandteile, die in unseren kommenden Beiträgen diskutiert werden. 

Interview-Fragen und -Antworten zu diesem Thema

F1 Nennen Sie die vier Arten von Nukleotiden?

Antworten: Es gibt fünf Arten von Nukleotiden, die kollektiv in der DNA und RNA vorhanden sind. Nämlich: Adenin, Guanin, Thymin, Cytosin und Uracil. Davon sind Adenin, Guanin und Cytosin unter DNA und RNA üblich. Während die DNA Thymin enthält und die RNA Uracil anstelle von Thymin enthält.

Q2 Nennen Sie die drei Komponenten eines Nukleotids?

Antworten: Ein Nukleotid enthält drei strukturelle Komponenten (Bausteine), die wie folgt lauten:

• eine stickstoffhaltige Base [Purin (Adenin und Guanin) oder Pyrimidin (Thymin und Cytosin)], 
• ein Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen (Ribose-Zucker bei RNA und Desoxyribose-Zucker bei DNA) 
• und eine Phosphatgruppe.

Q3 Welche Funktion haben Nukleotide?

Antwort: Die Hauptfunktion eines Nukleotids besteht darin, DNA und RNA aufzubauen, die die genetische Information eines Organismus speichern. Nukleotide sind auch an zellulären Signalwegen beteiligt (cAMP fungiert als sekundärer Botenstoff). Nukleotide wie ATP und GTP sind häufig an den energiegetriebenen Mechanismen des Körpers beteiligt. Einige der Nukleotide wie NAD, NADH, NADP, NADPH usw. wirken oft als Cofaktor für die Enzyme, die verschiedene Stoffwechselprozesse durchführen.

Q4 Wo werden Nukleotide gefunden?

Antwort: Die Nukleotide sind in der Zelle reichlich vorhanden Zellkern, da sie die Bausteine ​​der DNA sind oder RNS. Einige Nukleotide sind im Zytoplasma vorhanden, da sie auch an den biochemischen Signalwegen beteiligt sind. Schließlich sind Nukleotide, die an den Signalwegen der Zelle beteiligt sind, auch in extrazellulären Umgebungen vorhanden.

F5 Ist DNA ein Nukleotid?

Antworten: DNA umfasst eine große Anzahl von Nukleotiden. Daher ist es als Polynukleotid bekannt. 

F6 Was ist ein Nukleotiddiagramm?

Antworten: Für Details zur Nukleotidstruktur Hier geht es weiter.

F7 Wie wird Nukleotid gebildet?

Antworten: Die Nukleosidbildung ist der primäre Schritt bei der Nukleotidbildung. Ein Nukleosid wird synthetisiert, nachdem ein Pentosezucker über eine N-glycosidische Bindung mit einer stickstoffhaltigen Base verbunden ist. Das gebildete Nukleosid reagiert mit einer Phosphatgruppe und durchläuft eine Veresterungsreaktion, um ein Nukleotid zu erzeugen. Chemisch gesehen ist ein Nukleotid ein Phosphatester des Nukleosids.

Q8 Nukleotid vs. Nukleosid

Antworten: Der grundlegende Unterschied zwischen einem Nukleotid und einem Nukleosid ist das Vorhandensein einer Phosphatgruppe. Das Nukleosid enthält stickstoffhaltige Base und einen Ribosezucker, während stickstoffhaltige Base stickstoffhaltige Base, Ribosezucker und eine Phosphatgruppe enthält.

F9 Welches Nukleotid paart sich mit Cytosin?

Antworten: Guanin bildet mit Cytosin ein komplementäres Basenpaar. Guanin bildet mit Cytosin drei Wasserstoffbrücken. Diese Basenpaarung von Guanin und Cytosin ist eine wichtige stabilisierende Kraft in der DNA.

Q10 Nennen Sie das Nukleotid, das nicht in der RNA gefunden wird?

Antworten: Thymin kommt nicht in der RNA vor. Uracil kommt nur in vor RNA als Ersatz für Thymin. Thymin ist an den Reparaturmechanismen beteiligt, aber in der RNA ist kein solcher Reparaturmechanismus erforderlich. Somit RNA enthält Uracil Anstelle von Thymin.

F11 Welches Nukleotid wird immer mit Thymin gepaart?

Antworten: Adenin paart sich immer mit Thymin. Das komplementäre Basenpaar für Thymin ist im biologischen System Adenin. Adenin eines DNA-Strangs bildet mit Thymin eines anderen DNA-Strangs zwei Wasserstoffbrücken, was zur Stabilisierung der DNA beiträgt.

F12 Wo befindet sich das Nukleotid in der Zelle?

Antworten: Nukleotide befinden sich im gesamten Protoplasma der Zelle. Aber reichlich im Kern gefunden. Nukleotide werden auch im Zytoplasma und in der extrazellulären Umgebung gefunden.

F13 Wo ist das Nukleotid auf einem DNA-Strang?

Antworten: Der DNA-Strang ist als Polynukleotidstrang bekannt; daher besteht es aus mehreren Einheiten von Nukleotiden. Nukleotide finden sich in der gesamten DNA-Länge.

F14 Welches Nukleotid wird sich mit Guanin paaren?

Antworten: Cytosin, das auf dem anderen DNA-Strang vorhanden ist, bildet mit Guanin ein komplementäres Basenpaar. Zwischen Cytosin eines DNA-Strangs und Guanin eines anderen DNA-Strangs werden drei Wasserstoffbrückenbindungen gebildet.

F16. Nennen Sie die drei Komponenten eines einzelnen Nukleotids?

Antworten: Die drei Grundkomponenten eines einzelnen Nukleotids umfassen: eine stickstoffhaltige Base (Purin oder Pyrimidin), einen Ribosezucker (Ribose oder Desoxyribose) und eine Phosphatgruppe.

Frage 18. Wie können Sie Nukleotid- und Stickstoffbasen vergleichen und gegenüberstellen?

Antworten: Nukleotid ist die Grundeinheit der Nukleinsäuren (DNA/RNA), die Stickstoffbase, Ribosezucker und Phosphatgruppe umfasst. Während Stickstoff selbst einer der Bestandteile von Nukleotid ist.

F19. Was bedeutet Nukleotidanalogon?

Antworten: Nukleotidanalogon sind die Derivate von Standardnukleotiden oder strukturell ähnlichen Molekülen, die wie Nukleotide aussehen, aber nicht die Funktion erfüllen, die normalerweise von Nukleotiden ausgeführt wird.

F20. Welche Teile des DNA-Nukleotids sind am wichtigsten?

Antworten: Nukleotide werden basierend auf der Anwesenheit einer Art von stickstoffhaltiger Base charakterisiert. Daher ist die stickstoffhaltige Base der wichtigste Teil eines Nukleotids. DNA speichert genetische Informationen in Form von Nukleotidsequenzen. Das Vorhandensein verschiedener stickstoffhaltiger Basen ist für die Herstellung von Kombinationen und Sequenzen in der DNA verantwortlich.

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Dr. Abdullah Arsalan

Ich bin Abdullah Arsalan und habe meinen Doktortitel in Biotechnologie abgeschlossen. Ich verfüge über 7 Jahre Forschungserfahrung. Ich habe bisher 6 Artikel in international renommierten Fachzeitschriften mit einem durchschnittlichen Impact-Faktor von 4.5 veröffentlicht und einige weitere kommen in Betracht. Ich habe Forschungsarbeiten auf verschiedenen nationalen und internationalen Konferenzen präsentiert. Mein Interessengebiet ist Biotechnologie und Biochemie mit besonderem Schwerpunkt auf Proteinchemie, Enzymologie, Immunologie, biophysikalischen Techniken und Molekularbiologie.