Nukleotidy ve struktuře DNA: Srovnávací analýza napříč ní

Nukleotidy ve struktuře DNA jsou základní monomerní jednotky nebo můžeme říci stavební kameny DNA. Zde budeme diskutovat o všech možných aspektech nukleotidů ve struktuře DNA.

Nukleotidy jsou v podstatě estar nukleosidových a fosfátových skupin. Nukleotidy ve struktuře DNA se skládají ze tří hlavních složek, jako je deoxyribózový cukr, dusíkatá báze (purin nebo pyrimidin) a fosfátová jednotka. Podle existující dusíkaté báze jsou ve struktuře DNA čtyři nukleotidy, jako např.

Adenosin monofosfát (AMP) nebo (dAMP)

Adenosinmonofosfát (AMP) nebo (dAMP) je jednou ze čtyř monomerních jednotek polynukleotidové DNA. AMP má ve své struktuře tři hlavní složky, jako je deoxyribózový cukr, purinová báze adenin (A) a fosfátová skupina. Purinová báze adenin (A) AMP tvoří komplementární pár bází s pyrimidinovou bází thymin (T). To je důvod, proč adenin (A) AMP nukleotidů kteréhokoli řetězce DNA vytváří vodíkové dvojné vazby s thyminem (T) jiného řetězce stejné DNA.

Guanosin monofosfát (GMP) nebo (dGMP)

Guanosinmonofosfát (GMP) nebo (dGMP) je jednou ze čtyř monomerních jednotek polynukleotidové DNA. GMP se typicky skládá ze tří různých jednotek, jako je deoxyribózový cukr, purinová báze guanin a fosfátová skupina. Purinová báze guanin (G) tvoří komplementární pár bází s pyrimidinovou bází cytosin (C). To je důvod, proč guanin (G) GMP kteréhokoli řetězce DNA vytváří vodíkové trojné vazby se základním cytosinem (C) druhého řetězce stejné DNA.

Cytidinmonofosfát (CMP) nebo (dCMP)

Cytidinmonofosfát (CMP) nebo (dCMP) je jednou ze čtyř monomerních jednotek polynukleotidové DNA. CMP se typicky skládá ze tří různých jednotek, jako je cukr deoxyribóza, a pyrimidinová báze cytosin (C) a fosfátová skupina. Pyrimidinová báze cytosin (c) tvoří komplementární pár bází s purinovou bází guanin (G). To je důvod, proč cytosin (C) CMP kteréhokoli řetězce DNA vytváří vodíkové trojné vazby se základním guaninem (G) druhého řetězce stejné DNA.

thymidinmonofosfát (TMP) nebo (dTMP)

Thymidinmonofosfát (TMP) nebo (dTMP) je jednou ze čtyř monomerních jednotek polynukleotidové DNA. TMP se typicky skládá ze tří různých jednotek, jako je deoxyribózový cukr, pyrimidinová báze thymin (T) a fosfátová skupina. Pyrimidinová báze thymin (T) je komplementární k purinové bázi adeninu (A). To je důvod, proč thymin (T) z TMP kteréhokoli vlákna DNA vytváří vodíkové dvojné vazby se základním adeninem (A) druhého vlákna stejné DNA.

Tyto čtyři nukleotidy připojené k sobě v některých specifických sekvencích vytvořily polynukleotidové řetězce DNA. Existují dva puriny (adenin a guanin), které vytvářejí komplementární vodíkové vazby s pyrimidiny (cytosin a thymin). Nukleotidy jsou k sobě připojeny vytvořením fosfodiesterových vazeb mezi deoxyribózovým cukrem a fosfátovou skupinou každého prvního a druhého nukleotidu. The 3' uhlík prvního nukleotidu deoxyribózový cukr, je připojen k 5' uhlíku druhého nukleotidu, čímž vznikne šroubovice polynukleotidové DNA.

Nukleotidy ve struktuře DNA

Nukleotidy ve struktuře DNA z Wikimedia Commons

Jak se tyto čtyři nukleotidy DNA liší strukturou?

Na vědět, jak jsou čtyři nukleotidy v DNA strukturou se od sebe liší, zde je porovnáváme v různých aspektech jednotlivě.

charakteristikaAdenosin monofosfát (AMP)Guanosinmonofosfát (GMP)Cytidinmonofosfát (CMP)thymidinmonofosfát (TMP)
DefiniceAMP je nukleotid, typicky ester kyseliny fosforečné a adenosinového nukleosidu.GMP je nukleotid, což je typicky ester kyseliny fosforečné a nukleosid Guanosin.CMP je nukleotid ve struktuře DNA, který je esterem kyseliny fosforečné a nukleotidu Cytidinu.TMP je nukleotid typicky ester kyseliny fosforečné a nukleosid thymidin.
Základní typPurinPurinPyrimidinPyrimidin
Doplňkový základThymineCytosinGuanineAdenine
StrukturaMá ve své struktuře deoxyribózový cukr, nukleobáze adenin (A) a fosfátovou skupinu.Ve své struktuře obsahuje deoxyribózový cukr, nukleobáze guanin (G) a fosfátovou skupinu.Skládá se z deoxyribózového cukru, nukleobáze cytosinu (C) a fosfátové skupiny ve své struktuře.Má ve své struktuře deoxyribózový cukr, nukleobáze thymin (T) a fosfátovou skupinu.
DerivátyAMP je derivátem ATPGMP je derivát GTPCMP je derivátem CTPTMP je derivátem TTP
VzorecC10H14N5O7PC10H14N5O8PC9H14N3O8PC10H14N2O8P1−
Molární HmotaX363.223 g · mol-1323.198 g · mol-1321.2005 g mol − 1
FunkceSlouží hlavně jako zdroj energie pro buňkyPůsobí hlavně jako druhý poselPoužívá se hlavně v procesu syntézy nukleových kyselinPoužívá se hlavně v procesu syntézy nukleových kyselin a působí jako enzym v metabolismu Procesy
Počet vytváření vodíkových vazebDvojité vazbyTrojité vazbyTrojité vazbyDvojité vazby
SynonymaAdenosin 5′-monofosfát, 5′-Adenylová kyselinaKyselina 5′-guanidylová, kyselina 5′-guanylovákyselina cytidylová; 5'-cytidylová kyselina; cytidin 5'-monofosfát; cytidylát;Kyselina 5′-thymidylová
Srovnání nukleotidy ve struktuře DNA

Čtyři nukleotidy ve struktuře DNA mají mezi sebou několik podobností a rozdílů. Pojďme se blíže podívat na srovnávací analýza nukleotidů ve struktuře DNA.

Definice nukleotidů

  • Adenosin monofosfát: Adenosinmonofosfát (AMP) nebo (dAMP) je jednou ze čtyř monomerních jednotek polynukleotidové DNA. AMP je esterová molekula kyseliny fosforečné a adenosinového nukleosidu.
  • Guanosin monofosfát: Guanosinmonofosfát (GMP) nebo (dGMP) je jednou ze čtyř monomerních jednotek polynukleotidové DNA. GMP je esterová molekula, vyrobená z kyseliny fosforečné a nukleosidu Guanosinu.
  • Cytidinmonofosfát: Cytidinmonofosfát (CMP) nebo (dCMP) je jednou ze čtyř monomerních jednotek polynukleotidové DNA. Je to esterová molekula tvořená kyselinou fosforečnou a nukleotidem Cytidinem.
  • thymidinmonofosfát: Thymidinmonofosfát (TMP) nebo (dTMP) je monomerní jednotka, která vytváří polynukleotidovou DNA. Což je typicky ester kyseliny fosforečné a nukleosid thymidin.

Typ nukleobáze

  • Adenosin monofosfát: Je to purinový základ.
  • Guanosin monofosfát: Je to purinový základ.
  • Cytidinmonofosfát: Je to pyrimidinová báze.
  • thymidinmonofosfát: Je to pyrimidinová báze.

Komplementární nukleobáze

  • Adenosin monofosfát: Tvoří komplementární pár bází s nukleobází thymin v DNA. 
  • Guanosin monofosfát: Tvoří komplementární pár bází s nukleobází cytosinem.
  • Cytidinmonofosfát: Tvoří komplementární pár bází s nukleobází guaninem.
  • thymidinmonofosfát: Tvoří komplementární pár bází s nukleobází adeninem.

Struktura

  • Adenosin monofosfát: Má ve své struktuře deoxyribózový cukr, nukleobáze adenin (A) a fosfátovou skupinu.
  • Guanosin monofosfát: Ve své struktuře obsahuje deoxyribózový cukr, nukleobáze guanin (G) a fosfátovou skupinu.
  • Cytidinmonofosfát: 
  • Skládá se z deoxyribózového cukru, nukleobáze cytosinu (C) a fosfátové skupiny ve své struktuře.
  • thymidinmonofosfát: Má ve své struktuře deoxyribózový cukr, nukleobáze thymin (T) a fosfátovou skupinu.

Deriváty

  • Adenosin monofosfát: Adenosinmonofosfát je derivátem molekuly adenosintrifosfátu (ATP).
  • Guanosin monofosfát: Je to derivát molekuly guanosintrifosfátu (GTP).
  • Cytidinmonofosfát: Je to derivát molekuly cytidintrifosfátu (CTP).
  • thymidinmonofosfát: Thymidinmonofosfát je derivátem molekuly thymidintrifosfátu (TTP).

Chemický vzorec

  • Adenosin monofosfát: Chemický vzorec adenosinmonofosfátu je C10H14N5O7P.
  • Guanosin monofosfát: Chemický vzorec guanosinmonofosfátu je C10H14N5O8P.
  • Cytidinmonofosfát: Chemický vzorec cytidinmonofosfátu je C9H14N3O8P. 
  • thymidinmonofosfát: Chemický vzorec thymidinmonofosfátu je C10H14N2O8P1−. 

Hmota

  • Adenosin monofosfát: Tye adenosinmonofosfát má molekulovou hmotnost 347.22 g/mol.
  • Guanosin monofosfát: Guanosinmonofosfát se skládá z molekulové hmotnosti 363.223 g·mol^−1.
  • Cytidinmonofosfát: Cytidinmonofosfát má molekulovou hmotnost 323.198 g·mol^−1. 
  • thymidinmonofosfát: Thymidinmonofosfát má molekulovou hmotnost 321.2005 g mol^−1.

funkce

  • Adenosin monofosfát: Hlavní funkcí adenosinmonofosfátu je sloužit jako zdroj energie pro buňky. Uvolňuje a transportuje energii v buňce.
  • Guanosin monofosfát: Guanosinmonofosfát slouží také jako energetický zdroj buněk. Působí hlavně jako druhý posel v procesu přenosu signálu.
  • Cytidinmonofosfát: Cytidinmonofosfát má také některé aktivity druhého posla v metabolických drahách. Používá se hlavně v procesu syntézy nukleových kyselin.
  • thymidinmonofosfát: Thymidinmonofosfát se používá hlavně pro proces syntézy DNA, ale většina jeho aktivit zůstává dosud neznámá.

Počet vytváření vodíkových vazeb

  • Adenosin monofosfát: Vytváří vodíkové dvojné vazby s thyminem jiného vlákna stejné DNA.
  • Guanosin monofosfát: Vytváří vodíkové trojné vazby s pyrimidinovým cytosinem jiného řetězce stejné DNA.
  • Cytidinmonofosfát: Vytváří komplementární vodíkové trojné vazby s purinovým guaninem jiného řetězce stejné DNA.
  • thymidinmonofosfát: Vytváří komplementární vodíkové dvojné vazby s adeninem jiného řetězce stejné DNA.

Synonyma

  • Adenosin monofosfát: Označuje se také jako adenosin 5′-monofosfát nebo 5′-adenylová kyselina atd.
  • Guanosin monofosfát: Je také známá jako kyselina 5′-guanidylová, kyselina 5′-guanylová.
  • Cytidinmonofosfát: Označuje se také jako kyselina cytidylová; Cytidin 5'-monofosfát nebo Cytidin 5'-fosfát nebo jako Cytidylát;
  • thymidinmonofosfát: Je také známá jako kyselina 5′-thymidylová.

Zde porovnáme všechny nukleotidy mezi sebou a najdeme mezi nimi určité podobnosti a rozdíly. 

Chcete-li se dozvědět více o struktuře nukleotidů, přečtěte si náš článek Struktura nukleotidů | Podrobný pohled a jeho význam

obrázky 2 1

Základní struktura nukleotidů v DNA z Wikimedia Commons

Kde se v DNA nacházejí nukleotidy?

DNA je molekula polymeru složená z několika nukleotidových monomerů.

Nukleotidy se nacházejí ve struktuře DNA, které se navzájem nenáhodně spojují vytvářením fosfodiesterových vazeb mezi nimi. Tvoří cukr fosfátovou kostru řetězce DNA, která poskytuje vláknům podporu. To znamená, že celá DNA je tvořena několika nukleotidovými monomerními jednotkami.

Chcete-li se dozvědět více o struktuře DNA, přečtěte si náš článek na Struktura DNA | Podrobný pohled na všechny důležité aspekty

Jaká je role nukleotidů ve struktuře DNA?

Nukleotidy jsou hlavní částí řetězce DNA. Celá DNA obsahuje nukleotidové monomerní jednotky.

Nukleotidy tvoří celou strukturu DNA. Každý jednotlivý nukleotid působí jako stavební blok pro konstrukci DNA. Drží celou strukturu vytvářením fosfo-diesterových vazeb a také spojuje vlákna DNA párováním bází s vodíkovými vazbami. Každá jednotlivá genetická informace DNA je ve skutečnosti nesena nukleobázemi nukleotidů.

465px 229 Nukleotidy 01 1

Nukleotidy ve struktuře DNA z Wikimedia Commons

Která struktura se nachází v nukleotidech DNA, ale ne v RNA?

DNA i RNA se skládají z několika nukleotidových monomerních jednotek.

DNA se skládá ze čtyř druhů nukleobází, jako je adenin (A), guanin (G), cytosin (C) a thymin (T). The RNA má většinu těchto nukleobází kromě thyminu (T). Místo thyminu (T) má RNA ve své struktuře uracil (U), což znamená, že thymidinmonofosfát (TMP) se nachází ve struktuře DNA, ale chybí v RNA.

Chcete-li se dozvědět více o nukleosidech, přečtěte si náš článek o Nukleosidu | Jeho důležité strukturální vlastnosti s 10 často kladenými dotazy

Jako celek můžeme říci, že nukleotidy ve struktuře DNA jsou stavebními kameny DNA, které konstruují celou nukleovou kyselinu. Ze všech čtyř různých nukleotidů se thymidinmonofosfát nachází pouze v DNA, nikoli v RNA. Zde porovnáme všechny nukleotidy ve struktuře DNA a uvedeme analytické informace jeden po druhém. 

Také čtení: