Пять нуклеотидов обычно используются в биохимии и генетике. Каждый нуклеотид представляет собой полимер, состоящий из трех частей:
- пятиуглеродный сахар (2′-дезоксирибоза в ДНК или рибоза в РНК)
- Молекула фосфата.
- Азотистое (азотсодержащее) основание
Названия нуклеотидов
Пять оснований – это аденин, гуанин, цитозин, тимин и урацил, которые имеют символы A, G, C, T и U соответственно. Название основания обычно используется как название нуклеотида, хотя это технически неверно. Основания соединяются с сахаром, образуя нуклеотиды аденозин, гуанозин, цитидин, тимидин и уридин.
Названия нуклеотидов основаны на количестве содержащихся в них фосфатных остатков. Например, нуклеотид, который имеет адениновое основание и три фосфатных остатка, будет называться аденозинтрифосфатом (АТФ). Если нуклеотид содержит два фосфата, это будет аденозиндифосфат (АДФ). Если есть один фосфат, нуклеотидом является аденозинмонофосфат (AMP).
Более 5 нуклеотидов
Хотя большинство людей изучают только пять основных типов нуклеотидов, есть и другие, включая, например, циклические нуклеотиды (например, 3′-5′-циклический GMP и циклический AMP). Основания также могут быть метилированы с образованием различных молекул.
Как соединяются части нуклеотида
И ДНК, и РНК используют четыре основания, но не все одинаковые. ДНК использует аденин, тимин, гуанин и цитозин, в то время как РНК использует аденин, гуанин и цитозин, но вместо тимина содержит урацил. Спираль молекул образуется, когда два дополнительных основания образуют водородные связи друг с другом. Аденин связывается с тимином (A-T) в ДНК и с урацилом в РНК (A-U). Гуанин и цитозин дополняют друг друга (G-C).
Для образования нуклеотида основание соединяется с первым или первичным углеродом рибозы или дезоксирибозы. Углерод номер 5 в сахаре соединяется с кислородом фосфатной группы. В молекулах ДНК или РНК фосфат одного нуклеотида образует фосфодиэфирную связь с атомом углерода номер 3 в следующем нуклеотидном сахаре.
База аденина
Основания могут иметь одну из двух форм. Пурины состоят из двойного кольца, в котором 5-атомное кольцо соединено с 6-атомным кольцом. Пиримидины представляют собой одиночные 6-атомные кольца.
Пурины – это аденин и гуанин. Пиримидины – это цитозин, тимин и урацил.
Химическая формула аденина: C 5 H 5 N 5. Аденин (A) связывается с тимином (T) или урацилом (U). Это важная основа, потому что она используется не только в ДНК и РНК, но и для молекулы энергоносителя АТФ, кофактора флавинадениндинуклеотида и кофактора никотинамидадениндинуклеотида (НАД).
Аденин vs . Аденозин
Хотя люди склонны ссылаться на нуклеотиды по названиям их оснований, аденин и аденозин – это не одно и то же. Аденин – это название пуриновой основы. Аденозин – это более крупная нуклеотидная молекула, состоящая из аденина, рибозы или дезоксирибозы и одной или нескольких фосфатных групп.
База тимина
Химическая формула тимина пиримидина – C 5 H 6 N 2 O 2 . Его символ – T, и он находится в ДНК, но не в РНК.
Основание гуанина
Химическая формула пуринового гуанина – C 5 H 5 N 5 O. Гуанин (G) связывается только с цитозином (C) как в ДНК, так и в РНК.
Cytosine Base
Химическая формула пиримидин цитозин представляет собой C 4 H 5 N 3 O. Его символ – C. Это основание встречается как в ДНК, так и в РНК. Цитидинтрифосфат (ЦТФ) – кофактор фермента, который может преобразовывать АДФ в АТФ.
Цитозин может спонтанно превращаться в урацил. Если мутация не устранена, в ДНК может остаться остаток урацила.
Основание урацила
Урацил – слабая кислота, имеющая химическая формула C 4 H 4 N 2 O 2 . Урацил (U) содержится в РНК, где он связывается с аденином (A). Урацил представляет собой деметилированную форму основного тимина. Молекула перерабатывает себя через ряд реакций фосфорибозилтрансферазы.
Один интересный факт об урациле заключается в том, что миссия Кассини на Сатурн обнаружила, что его спутник Титан, по-видимому, имеет урацил на поверхности.