Нуклеатыд - гэта што такое? Склад, будынак, лік і паслядоўнасць нуклеатыдаў ў ланцугу ДНК

Ўсё жывое на планеце складаецца з мноства клетак, якія падтрымліваюць ўпарадкаванасць сваёй арганізацыі за кошт якая змяшчаецца ў ядры генетычнай інфармацыі. Яна захоўваецца, рэалізуецца і перадаецца складанымі высокамалекулярныя злучэнні - нуклеінавых кіслот, якія складаюцца з мономерных звёнаў - нуклеатыдаў. Ролю нуклеінавых кіслот немагчыма пераацаніць. Стабільнасцю іх структуры вызначаецца нармальная жыццядзейнасць арганізма, а любыя адхіленні ў будынку немінуча прыводзяць да змены клеткавай арганізацыі, актыўнасці фізіялагічных працэсаў і жыццяздольнасці клетак у цэлым.

Паняцце нуклеатыдаў і яго ўласцівасці

Кожная малекула ДНК або РНК сабраная з больш дробных мономерных злучэнняў - нуклеатыдаў. Іншымі словамі, нуклеатыд - гэта будаўнічы матэрыял для нуклеінавых кіслот, каферментаў і многіх іншых біялагічных злучэнняў, якія вельмі неабходныя клетцы ў працэсе яе жыццядзейнасці.

Да асноўных уласцівасцях гэтых незаменных рэчываў можна аднесці:

• захоўванне інфармацыі аб структуры бялку і спадчынных прыкметах;
• ажыццяўленне кантролю над ростам і рэпрадукцыяй;
• удзел у метабалізме і многіх іншых фізіялагічных працэсах, якія праходзяць у клетцы.

склад нуклеатыдаў

Гаворачы аб нуклеатыдаў, нельга не спыніцца на такім важным пытанні, як іх структура і склад.

Кожны нуклеатыд складаецца з:

• цукровага астатку;
• азоцістай падставы;
• фасфатнай групы або астатку фосфарнай кіслаты.

Можна сказаць, што нуклеатыд - гэта складанае арганічнае злучэнне. У залежнасці ад відавога складу азоцістых падстаў і тыпу пентозы ў структуры нуклеатыдаў нуклеінавыя кіслаты падпадзяляюцца на:

• дэзаксірыбануклеінавая кіслата, або ДНК;
• рібанукляінавай кіслату, або РНК.

Склад нуклеінавых кіслот

У нуклеінавых кіслотах цукар прадстаўлены пентозы. Гэта пятиуглеродный цукар, у ДНК яго называюць дезоксирибозой, у РНК - рыбоза. Кожная малекула пентозы мае пяць атамаў вугляроду, чатыры з іх разам з атамам кіслароду ўтвараюць пяцічленныя кальцо, а пяты ўваходзіць у групу АЛЕ-СН2.

Становішча кожнага атама вугляроду ў малекуле пентозы пазначаецца арабскай лічбай контурных (1C', 2C', 3C', 4C', 5C'). Паколькі ўсе працэсы счытвання спадчыннай інфармацыі з малекулы нуклеінавых кіслаты маюць строгую накіраванасць, нумарацыя атамаў вугляроду і іх размяшчэнне ў коле служаць свайго роду паказальнікам правільнага напрамкі.

Па гидроксильной групе да трэцяга і пятага вугляродным атама (3С' і 5С') далучаны рэшту фосфарнай кіслаты. Ён і вызначае хімічную прыналежнасць ДНК і РНК да групы кіслот.

Да першага вугляроднага атаму (1С') у малекуле цукру далучана азоцістых падстаў.

Відавы склад азоцістых падстаў

Нуклеатыдаў ДНК па азоцістых падстаў прадстаўлены чатырма відамі:

• аденином (А);
• Гуанінь (Г);
• цитозином (Ц);
• тимином (Т).

Першыя два ставяцца да класа пуринов, два апошнія - пиримидинов. Па малекулярнай масе пурынавых заўсёды цяжэй пиримидиновых.

Нуклеатыдаў РНК па азоцістых падстаў прадстаўлены:

• аденином (А);
• Гуанінь (Г);
• цитозином (Ц);
• урацилом (У).

Урацил гэтак жа, як і тимин, з'яўляецца пиримидиновым падставай.

У навуковай літаратуры нярэдка можна сустрэць і іншае абазначэнне азоцістых падстаў - лацінскімі літарамі (A, T, C, G, U).

Больш падрабязна спынімся на хімічнай структуры пуринов і пиримидинов.

Пиримидины, а менавіта цитозин, тимин і урацил, у сваім складзе прадстаўлены двума атамамі азоту і чатырма атамамі вугляроду, якія ўтвараюць шестичленное пярсцёнак. Кожны атам мае свой нумар ад 1 да 6.

Пурины (аденин і Гуанінь) складаюцца з пиримидина і имидазола або двух гетероциклов. Малекула пурынавых падстаў прадстаўлена чатырма атамамі азоту і пяццю атамамі вугляроду. Кожны атам пранумараваны ад 1 да 9.

У выніку злучэння азоцістай падставы і астатку пентозы утворыцца нуклеозид. Нуклеатыд - гэта злучэнне нуклеозида і фасфатнай групы.

Адукацыя фосфодиэфирных сувязяў

Важна разабрацца ў пытанні аб тым, як злучаюцца нуклеатыдаў у полипептидную ланцуг і ўтвараюць малекулу нуклеінавых кіслаты. Адбываецца гэта за кошт так званых фосфодиэфирных сувязяў.

Ўзаемадзеянне двух нуклеатыдаў дае динуклеотид. Адукацыя новага злучэння адбываецца шляхам кандэнсацыі, калі паміж фасфатным астаткам аднаго мономера і гидроксигруппой пентозы іншага ўзнікае фосфодиэфирная сувязь.

Сінтэз полинуклеотида - неаднаразовае паўтарэнне гэтай рэакцыі (некалькі мільёнаў разоў). Полинуклеотидная ланцуг будуецца праз утварэнне фосфодиэфирных сувязяў паміж трэцім і пятым вугляроду цукроў (3С' і 5С').

Зборка полинуклеотида - складаны працэс, працякаючая пры ўдзеле фермента ДНК-полимеразы, якая забяспечвае рост ланцуга толькі з аднаго канца (3') са свабоднай гидроксигруппой.

Структура малекулы ДНК

Малекула ДНК, гэтак жа як і бялку, можа мець першасную, другасную і троесны структуру.

Паслядоўнасць нуклеатыдаў ў ланцугу ДНК вызначае яе першасную структуру. Другасная структура фармуецца за кошт вадародных сувязяў, у аснове ўзнікнення якіх пакладзены прынцып камплементарнай. Іншымі словамі, пры сінтэзе двайны спіралі ДНК дзейнічае пэўная заканамернасць: аденин аднаго ланцуга адпавядае тимину іншы, Гуанінь - цитозину, і наадварот. Пары аденина і тимина або Гуанінь і цитозина ўтвараюцца за кошт двух ў першым і трох у апошнім выпадку вадародных сувязяў. Такое злучэнне нуклеатыдаў забяспечвае трывалую сувязь ланцугоў і роўнае адлегласць паміж імі.

Ведаючы паслядоўнасць нуклеатыдаў аднаго ланцуга ДНК, па прынцыпе камплементарнай або дапаўненні можна дабудаваць другую.

Трацічная структура ДНК ўтворана за кошт складаных трохмерных сувязяў, што робіць яе малекулу больш кампактнай і здольнай размяшчацца ў малым аб'ёме клеткі. Так, напрыклад, даўжыня ДНК кішачнай палачкі складае больш за 1 мм, тады як даўжыня клеткі - менш 5 мкм.

Лік нуклеатыдаў ў ДНК, а менавіта іх колькасныя суадносіны, падпарадкоўваецца правілу Чергаффа (лік пурынавых падстаў заўсёды роўна колькасці пиримидиновых). Адлегласць паміж нуклеатыдаў - велічыня пастаянная, роўная 0,34 нм, як і іх малекулярная маса.

Структура малекулы РНК

РНК прадстаўлена адной полинуклеотидной ланцужком, адукаванай праз кавалентным сувязі паміж пентозы (у дадзеным выпадку рыбоза) і фасфатным астаткам. Па даўжыні яна значна карацей ДНК. Па відавым складзе азоцістых падстаў ў нуклеатыдаў таксама маюцца адрозненні. У РНК замест пиримидинового падставы тимина выкарыстоўваецца урацил. У залежнасці ад функцый, што выконваюцца ў арганізме, РНК можа быць трох тыпаў.

• Рибосомальная (рРНК) - утрымлівае звычайна ад 3000 да 5000 нуклеатыдаў. Як неабходны структурны кампанент прымае ўдзел у фарміраванні актыўнага цэнтра рыбасом, месца ажыццяўлення аднаго з найважнейшых працэсаў у клетцы - біясінтэзу бялкоў.
• Транспартная (тРНК) - складаецца ў сярэднім з 75 - 95 нуклеатыдаў, ажыццяўляе перанос патрэбнай амінакіслоты да месца сінтэзу поліпептыд ў Рыбасомы. Кожны выгляд тРНК (не менш за 40) мае сваю, уласцівую толькі яму паслядоўнасць мономеров або нуклеатыдаў.
• Інфармацыйная (иРНК) - па нуклеотидному складу вельмі разнастайная. Пераносіць генетычную інфармацыю ад ДНК да рібосомам, выступае ў ролі матрыцы для сінтэзу бялковай малекулы.

Ролю нуклеатыдаў ў арганізме

Нуклеатыдаў ў клетцы выконваюць шэраг найважнейшых функцый:

• выкарыстоўваюцца ў якасці структурных блокаў для нуклеінавых кіслот (нуклеатыдаў пурынавых і пиримидинового шэрагаў);
• ўдзельнічаюць у шматлікіх абменных працэсах у клетцы;
• ўваходзяць у склад АТФ - галоўнай крыніцы энергіі ў клетках;
• выступаюць у ролі пераносчыкаў аднаўленчых эквівалентаў у клетках (НАД +, НАДФ +, ФАД, ФМН);
• выконваюць функцыю біярэгулятараў;
• могуць разглядацца як другія веснікі пазаклеткавай рэгулярнага сінтэзу (напрыклад, цамф або цГМФ).

Нуклеатыд - гэта мономерных адзінка, якая ўтварае больш складаныя злучэнні - нуклеінавыя кіслоты, без якіх немагчымая перадача генетычнай інфармацыі, яе захоўванне і прайграванне. Свабодныя нуклеатыдаў з'яўляюцца галоўнымі кампанентамі, якія ўдзельнічаюць у сігнальных і энергетычных працэсах, якія падтрымліваюць нармальную жыццядзейнасць клетак і арганізма ў цэлым.