Nukleozidi in nukleotidi

Nukleotidi so monomerne molekule, ki tvorijo molekule nukleinskih kislin. Nukleotidi nosijo zapis za informacijo o tridimenzionalni strukturi nukleinskih kislin in njihovem delovanju v celici. Najpomembnejši in najpogostejši nukleotid v celici je adenozin-5'-monofosfat (AMP).

Struktura

Nukleotid sestavljajo tri komponente:

• oglijkov hidrat (aldopentoza) : V DNA se nahaja 2-deoksiriboza, v RNA pa riboza.

• dušikove baze :purinski bazi adenin (A) in gvanin (G), pirimidinski bazi pa timin (T), citozin (C)in uracil (U).

• fosfatne skupine Povezava ogljikovega hidrata z dušikovo bazo tvori nukleozid. Povežeta se z N-glikozidno vezjo. V naravnih nukleozidih ima N-glikozidna vez β-konfiguracijo.

BAZA	NUKLEOZID	NUKLEOTID
Adenin (A)	adenozin / deoksiadenozin	5'-adenilat / adenozin 5'-monofosfat 5'-deoksiadenilat / deoksiadenozin 5'-monofosfat
Citozin (C)	citidin / deoksicitidin	5'-citidilat / 5'-deoksicitidilat
Gvanin (G)	gvanozin / deoksigvanozin	5'-gvanilat / 5'-deoksigvanilat
Timin (T)	deoksitimidin	5'-deoksitimidilat
Uracil (U)	uridin	5'-uridilat

Sinteza

Fosforilna skupina (5'-fosfat ) se poveže na hidroksilno skupino ogljikovega hidrata (3'-hidroksilno skupino) v nukleozidu. Nastane fosfodiestrska vez. Ena kisla skupina fosfatne skupine je prosta, kar daje nukleinski kislini kisel značaj.V celicah se na nukleotide vežejo kovinski ioni, kot sta Mg+ in Mn+ in s tem nevtralizirajo naboj.

Dve polipeptidni verigi v molekuli DNA, ki tvorita dvojno vijačnico sta povezani antiparalelno. Povezujejo ju vezi med dušikovimi bazami. Adenin se poveže s timinom z dvojno vodikovo vezjo, gvanin pa se poveže s citozinom z trojno vodikovo vezjo. Pri RNA se adenin poveže z uracilom. Vodikove vezi so šibke vezi. Prekinejo se že ob zvišanju temperature. Ta pojav se imenuje denaturacija. Način povezovanja dušikovih baz imenujemo komplementarno povezovanje.

Za dvoverižne nukleinske kisline (DNA) veljajo Chargaffova pravila: Število A = število T Števil G = število C Število purinov (A+G) = število pirimidinov (C+T) Nukleotidi so medseboj povezani z kovalentnimi vezmi. Štiri dušikove organske baze določajo 20 različnih amino kislin. Eno amino kislino določa zaporedje treh nukleotidov, ki ga menujemo kodon. 61 kodonov predstavlja zapis za eno od dvajsetih amino kislin, 3 kodoni pa so stop kodoni. Ti ne nosijo zapisa za amino kislino ampak ustavijo sintezo proteina.

Nukleotidna degradacija

Nukleinske kisline v hrani so izpostavljene kislemu mediju, ki je v želodcu. So namreč degradirane do nukleotidov. Ionske komponente, ki ne morejo prehajati skozi celično membrano, se zato hidrolizirajo do nukleozidov. Ti se lahko direktno absorbirajo skozi črevesno sluznico ali pa se naprej degradirajo do prostih dušikovih baz in riboze preko nukleozidaze ali pa se degradirajo do riboze-1-fosfata z nukleozid fosforilazami:

Nukleozid + H2O + nukleozidaza = baza + riboza

Nukleozid + Pi + nukleozid fosforilaza = baza + riboza-1-P

Uporaba

Sintetični nukleozidi se večinoma uporabljajo za zdravljenje raka in drugih bolezni (tudi AIDSa). Nukleotidi so sestavine kofaktorjev, kot sta koencim A (CoA) in nikotinamidadenindinukleotid (NAD+ in NADP+). GTP, ciklični AMP, ciklični GMP so pomembne signalne molekule. Pomemben je tudi gvanozin-5'-trifosfat, ki je vključen v celično sporočanje. Ribocimi imajo značilno terciarno strukturo, ki se prilagaja spremembam v katalitičnem ciklusu.

Viri

• Boyer, R. Temelji biokemije. Ljubljana: Študentska založba, 2005
• Voet, D. et al. Biochemistry. John Wiley & Sons Inc., 2004.
• Kuhelj, R.Biokemija v praksi: načela in tehnike. UL, FKKT, 2003
• http://en.wikipedia.org/wiki/Nucleotides