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), pirimidinske baze timin (T) (ta samo v DNA), citozin (C)in uracil (U) (ta samo v RNA).

• 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 polinukleotidni verigi v molekuli DNA, ki tvorita dvojno vijačnico, sta povezani antiparalelno. Povezujejo ju vodikove vezi med dušikovimi bazami. Adenin se poveže s timinom z dvema vodikovima vezema, gvanin pa se poveže s citozinom z tremi vodikovimi vezmi. Pri RNA se adenin poveže z uracilom. Vodikove vezi so šibke vezi. Prekinejo se že ob zvišanju temperature. Ta pojav se pri nukleinskih kislinah imenuje denaturacija. Način povezovanja dušikovih baz imenujemo komplementarno povezovanje.

Za dvoverižne nukleinske kisline (DNA) veljajo Chargaffova pravila:
število A = število T
število G = število C
število purinov (A+G) = število pirimidinov (C+T)
Nukleotidi so med seboj povezani z kovalentnimi vezmi.

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 aminokislino ampak ustavijo sintezo proteina.

Razgradnja

Nukleinske kisline v hrani so v želodcu izpostavljene kislini in se zato razgradijo do nukleotidov. Ionske sestavine, ki ne morejo prehajati skozi celično membrano, se hidrolizirajo do nukleozidov. Ti se lahko direktno absorbirajo skozi črevesno sluznico ali pa se nadalje razgradijo do prostih dušikovih baz in riboze (ob delovanju nukleozidaze) oziroma se pretvorijo v riboza-1-fosfat 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
• http://sl.wikipedia.org/wiki/Nukleotid