Нуклеотид

Нуклеотид — це органічна молекула, що є основним структурним компонентом нуклеїнових кислот (ДНК і РНК), а також важливим енергетичним носієм у клітині (наприклад, АТФ). Нуклеотиди складаються з трьох основних компонентів:

1. Азотиста основа:
   • Це органічна молекула, яка містить атоми азоту. Існують дві основні групи азотистих основ:
     • Пурини: аденін (A) і гуанін (G).
     • Піримідини: цитозин (C), тимін (T) — тільки в ДНК, у РНК замість тиміну — урацил (U).
2. Пентоза (п’ятивуглецевий цукор):
   • Це цукор, що містить п’ять вуглецевих атомів. У складі ДНК це дезоксирибоза, а в РНК — рибоза. Основна різниця між ними — відсутність одного атома кисню в дезоксирибозі (відсюди й назва “дезоксирибоза”).
3. Фосфатна група:
   • Це група, що складається з атома фосфору, зв’язаного з чотирма атомами кисню. Фосфатні групи з’єднуються між собою, утворюючи ланцюг у нуклеїнових кислотах.

Структура нуклеотида

Нуклеотиди можуть мати один, два або три фосфатні залишки, і це важливо для різних їх функцій:

• Моннуклеотиди — містять одну фосфатну групу.
• Ді- та трифосфати — містять два або три фосфатні залишки. Це зазвичай енергетичні молекули, наприклад, АТФ.

Типи нуклеотидів

1. Нуклеотиди ДНК:
   • Аденозинмонофосфат (AMP) — для аденіну.
   • Гуанозинмонофосфат (GMP) — для гуаніну.
   • Цитидінмонофосфат (CMP) — для цитозину.
   • Тимідінмонофосфат (TMP) — для тиміну.
2. Нуклеотиди РНК:
   • Аденозинмонофосфат (AMP).
   • Гуанозинмонофосфат (GMP).
   • Цитидінмонофосфат (CMP).
   • Уридінмонофосфат (UMP) — для урацилу, що замінює тимін у РНК.

Функції нуклеотидів

1. Структурна роль у нуклеїнових кислотах:
   • Нуклеотиди є мономерами, з яких утворюються ДНК (для зберігання та передачі генетичної інформації) та РНК (для транспорту генетичної інформації та її виконання в процесах синтезу білків).
2. Енергетична роль:
   • АТФ (аденозинтрифосфат), ГТФ (гуанозинтрифосфат), ЦТФ (цитидозинтрифосфат), та інші є основними джерелами енергії для клітинних процесів, таких як синтез білків, транспорт молекул через клітинні мембрани та клітинний поділ.
3. Регуляція метаболізму:
   • Нуклеотиди беруть участь у регуляції різних біохімічних шляхів, зокрема через роль у передачі сигналів у клітинах (наприклад, циклічний АМФ — cAMP).
4. Кофактори ферментів:
   • Нуклеотиди часто виступають як коферменти або копротектори для багатьох ферментів, таких як ферменти, що беруть участь у метаболізмі вуглеводів, ліпідів і білків.

Важливість нуклеотидів

1. Передача генетичної інформації: Нуклеотиди є основою для запису генетичної інформації в ДНК і для її реалізації в процесах транскрипції і трансляції.
2. Енергетична функція: Нуклеотиди, зокрема АТФ, забезпечують енергію для численних клітинних процесів.
3. Метаболічна активність: Багато нуклеотидів і їх похідних відіграють важливу роль у клітинному метаболізмі, зокрема у синтезі молекул і клітинному сигнальному процесі.