النيوكليوتيدات

عمومية

النيوكليوتيدات هي الجزيئات العضوية التي تشكل الحمض النووي DNA و RNA.

الأحماض النووية هي جزيئات بيولوجية كبيرة ذات أهمية أساسية لبقاء كائن حي ، والنيوكليوتيدات هي اللبنات الأساسية لها.

تحتوي جميع النيوكليوتيدات على هيكل عام يتضمن ثلاثة عناصر جزيئية: مجموعة فوسفات ، وبنتوز (أي سكر من 5 كربون) وقاعدة نيتروجينية.
في DNA ، البنتوز هو deoxyribose. في RNA ، من ناحية أخرى ، فهو ريبوز.
يمثل وجود deoxyribose في DNA و ribose في RNA الفرق الرئيسي بين النيوكليوتيدات التي تشكل هذين الحمضين النوويين.
يتعلق الاختلاف الثاني المهم بالقواعد النيتروجينية: تشترك نيوكليوتيدات DNA و RNA في 3 فقط من القواعد النيتروجينية الأربعة المرتبطة بها.

ما هي النيوكليوتيدات؟

النيوكليوتيدات هي الجزيئات العضوية التي تشكل مونومرات الحمض النووي DNA و RNA.
وفقًا لتعريف آخر ، فإن النيوكليوتيدات هي الوحدات الجزيئية التي تتكون منها الأحماض النووية DNA و RNA.

تحدد المونومرات الكيميائية والبيولوجية الوحدات الجزيئية التي ، بترتيبها في سلاسل خطية طويلة ، تشكل جزيئات كبيرة (جزيئات كبيرة) ، والمعروفة باسم البوليمرات.

الهيكل العام

تمتلك النيوكليوتيدات بنية جزيئية تتضمن ثلاثة عناصر:

• مجموعة الفوسفات ، وهي مشتق من حامض الفوسفوريك ؛
• سكر مع 5 ذرات كربون ، أي بنتوز ؛
• قاعدة نيتروجينية ، وهي جزيء عطري حلقي غير متجانس.

يمثل البنتوز العنصر المركزي للنيوكليوتيدات ، حيث ترتبط به مجموعة الفوسفات والقاعدة النيتروجينية.

الشكل: العناصر التي تشكل نوكليوتيد عام للحمض النووي. كما يتضح ، ترتبط مجموعة الفوسفات وقاعدة النيتروجين بالسكر.

الرابطة الكيميائية التي تربط البنتوز ومجموعة الفوسفات معًا هي رابطة فوسفوديستر (أو رابطة فوسفوديستر) ، في حين أن الرابطة الكيميائية التي تربط البنتوز والقاعدة النيتروجينية هي رابطة ن-جليكوسيدية (أو رابطة ن-جليكوسيدية).

ما هي حبات البنتوسو التي يتم تضمينها في الروابط المختلفة؟

فرضية: فكر الكيميائيون في ترقيم ذرات الكربون التي تتكون منها الجزيئات العضوية ، بطريقة تسهل دراستها ووصفها. هنا ، إذن ، تصبح الكربونات الخمسة للبنتوز هي: الكربون 1 ، والكربون 2 ، والكربون 3 ، والكربون 4 ، والكربون 5. إن معيار تعيين الأرقام معقد للغاية ، لذلك نعتبر أنه من المناسب استبعاده.
من بين الكاربونات الخمسة التي تشكل بنتوز النيوكليوتيدات ، فإن أولئك المشاركين في الروابط مع القاعدة النيتروجينية ومجموعة الفوسفات هم ، على التوالي ، الكربون 1 والكربون 5.

• كربون بنتوز 1 ← رابطة ن-جليكوسيدية ← قاعدة نيتروجين
• بينتوز كربون 5 ← رابطة فسفودايستر ← مجموعة فوسفات

النيوكليوتيدات هي نيوكليوزيدات مع مجموعة الفوسفات

الشكل: هيكل البنتوز وترقيم الكربون المكون له والروابط مع قاعدة النيتروجين ومجموعة الفوسفات.

بدون عنصر مجموعة الفوسفات ، تصبح النيوكليوتيدات نيوكليوسيدات.
النيوكليوسيد ، في الواقع ، هو جزيء عضوي ، مشتق من الاتحاد بين البنتوز والقاعدة النيتروجينية.
يعمل هذا التعليق التوضيحي على شرح بعض تعريفات النيوكليوتيدات ، والتي تنص على ما يلي: "النيوكليوتيدات هي نيوكليوسيدات تحتوي على مجموعة فوسفات واحدة أو أكثر مرتبطة بالكربون 5".

الفرق بين DNA و RNA

تختلف نيوكليوتيدات الدنا والحمض النووي الريبي عن بعضها البعض ، من وجهة النظر البنيوية.
يكمن الاختلاف الرئيسي في البنتوز: في DNA ، البنتوز هو deoxyribose ؛ في RNA ، من ناحية أخرى ، فهو ريبوز.
يختلف Deoxyribose و ribose بالنسبة لذرة واحدة فقط: في الواقع ، هناك ذرة أكسجين مفقودة في الكربون 2 من deoxyribose (NB: c "هو هيدروجين فقط) ، والذي ، على العكس من ذلك ، موجود في الكربون 2 من الريبوز (ملحوظة: هنا ، ينضم الأكسجين إلى الهيدروجين ، مكونًا مجموعة الهيدروكسيل (OH).
هذا الاختلاف وحده له أهمية بيولوجية هائلة: الحمض النووي هو التراث الجيني الذي يعتمد عليه تطور خلايا الكائن الحي وعملها بشكل مناسب ؛ من ناحية أخرى ، فإن الحمض النووي الريبي هو الجزيء البيولوجي المسؤول بشكل أساسي عن ترميز جينات الحمض النووي وفك تشفيرها وتنظيمها والتعبير عنها.
الاختلاف المهم الآخر بين نيوكليوتيدات DNA و RNA يتعلق بالقواعد النيتروجينية.
لفهم عدم المساواة الثانية بشكل كامل ، من الضروري التراجع قليلاً.

الشكل: السكريات المكونة من 5 كربون والتي تشكل نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي (الريبوز) والحمض النووي (الديوكسيريبوز).

قواعد النيتروجين هي جزيئات ذات طبيعة عضوية ، والتي تمثل ، في الأحماض النووية ، العنصر المميز للأنواع المختلفة للنيوكليوتيدات المكونة. في الواقع ، في نيوكليوتيدات الحمض النووي وكذلك في نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي ، العنصر المتغير الوحيد هو القاعدة النيتروجينية. يبقى الهيكل العظمي لمجموعة السكر والفوسفات دون تغيير.
في كل من الحمض النووي والحمض النووي الريبي ، تكون القواعد النيتروجينية المحتملة هي 4 ؛ وبالتالي فإن أنواع النيوكليوتيدات ، لكل حمض نووي ، موجودة في جميع 4.
بعد قولي هذا ، وبالعودة إلى الاختلاف المهم الثاني بين نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA) ، فإن هذين الحموضين النوويين يشتركان في 3 من أصل 4 قواعد نيتروجينية فقط. في هذه الحالة ، الأدينين والجوانين والسيتوزين هي القواعد النيتروجينية الثلاثة. كل من DNA و RNA ؛ من ناحية أخرى ، يعتبر الثايمين واليوراسيل القاعدة النيتروجينية الرابعة للحمض النووي والقاعدة الرابعة للحمض النووي الريبي على التوالي.
لذلك ، بصرف النظر عن البنتوز ، فإن نيوكليوتيدات الحمض النووي ونيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي هي نفسها في 3 أنواع من أصل 4.

فئات العضوية للقواعد النيتروجينية
ينتمي الأدينين والجوانين إلى فئة القواعد النيتروجينية المعروفة باسم البيورينات. البيورينات عبارة عن مركبات عطرية حلقية مزدوجة الحلقة.
من ناحية أخرى ، ينتمي الثايمين والسيتوزين واليوراسيل إلى فئة القواعد النيتروجينية المعروفة باسم بيريميدين ، وهي مركبات عطرية غير متجانسة أحادية الحلقة.

الاسم الآخر للنيوكليوتيدات DNA و RNA

النيوكليوتيدات التي تحتوي على سكر ديوكسيريبوز ، أي نيوكليوتيدات الحمض النووي ، تأخذ الاسم البديل لـ deoxyribonucleotides ، على وجه التحديد بسبب وجود السكر المذكور أعلاه.
لأسباب مماثلة ، تأخذ النيوكليوتيدات مع ريبوز السكر ، أي نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي ، اسمًا بديلًا للنيوكليوتيدات.

نيوكليوتيدات الحمض النووي نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي

• أدينين ديوكسي ريبونوكليوتيد
• جوانين deoxyribonucleotide
• السيتوزين Deoxyribonucleotide
• ديوكسي ريبونوكليوتيد الثايمين

• أدينين الريبونوكليوتيد
• جوانين ريبونوكليوتيد
• سيتوزين ريبونوكليوتيد
• اليوراسيل ريبونوكليوتيد

التنظيم في الأحماض النووية

في تكوين الحمض النووي ، تنظم النيوكليوتيدات نفسها في خيوط طويلة ، على غرار السلاسل.
كل نيوكليوتيد يشكل هذه الخيوط الطويلة يرتبط بالنيوكليوتيدات التالية عن طريق رابطة فسفودايستر بين الكربون 3 من البنتوز ومجموعة الفوسفات للنيوكليوتيدات التالية مباشرة.

المتطرفون

خيوط النوكليوتيدات (أو خيوط النوكليوتيدات) ، التي تشكل الأحماض النووية ، لها طرفان ، يعرفان باسم 5 "نهاية (اقرأ" خمسة نهاية الأولية ") و 3" نهاية (اقرأ "ثلاثة نهاية الأولية"). وفقًا للاتفاقية ، توصل علماء الأحياء وعلماء الوراثة إلى أن "النهاية 5" تمثل رأس خيط مكونًا للحمض النووي ، بينما يمثل "الطرف 3" ذيله.
من وجهة النظر الكيميائية ، تتطابق "النهاية الخامسة" مع مجموعة الفوسفات الخاصة بالنيوكليوتيدات الأولى في السلسلة ، بينما تتطابق "النهاية الثالثة" مع مجموعة الهيدروكسيل (OH) الموضوعة على الكربون 3 من النيوكليوتيد الأخير.
على أساس هذه المنظمة ، في كتب علم الوراثة والبيولوجيا الجزيئية ، يتم وصف خيوط النيوكليوتيدات على النحو التالي: P-5 "→ 3" -OH.
* ملحوظة: يشير الحرف P إلى ذرة الفوسفور لمجموعة الفوسفات.

الدور البيولوجي

يعتمد التعبير عن الجينات على تسلسل نوكليوتيدات الحمض النووي. الجينات عبارة عن أجزاء طويلة إلى حد ما من الحمض النووي (أي أجزاء من النيوكليوتيدات) ، والتي تحتوي على المعلومات الأساسية لتخليق البروتينات. تتكون البروتينات من الأحماض الأمينية ، وهي جزيئات بيولوجية كبيرة ، والتي تلعب دورًا أساسيًا في تنظيم الآليات الخلوية للكائن الحي.
يحدد تسلسل النوكليوتيدات لجين معين تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين ذي الصلة.