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核苷酸

核苷酸的定义

核酸定义:核酸的基本组成部分


点评人:托德·史密斯博士


核苷酸的定义

名词,复数:核苷酸
(ν·cle·o·潮,ˈnjuːklɪəˌtaɪd)

它是的基本构建块核酸;一个有机化合物由一个氮基, 一种磷酸盐基

核苷酸也以核苷三磷酸的形式提供化学能。此外,它们参与细胞信号传递,并在细胞过程中形成第二信使。

词源:“核蛋白“-(“核心”)+–ide(化学后缀)

概观

核苷酸被认为是核酸的基本组成部分(例如。脱氧核糖核酸核糖核酸)。一种核酸,反过来,是生物分子的主要群体(其它的是碳水化合物,蛋白质和氨基酸)中的一个。核酸都参与了保存,复制和的遗传信息的表达。

特点

核苷酸是有机化合物由三个亚基:一氮基,一个五碳磷酸盐基。糖的成分可能是核糖脱氧核糖。核糖是构成RNA的核苷酸中的糖成分。脱氧核糖是DNA的糖成分。每个磷酸基连接着两个相邻的核苷酸单体的糖环。磷酸基团和糖分子构成核酸的主链。在DNA中,两条链的方向是相反的。这是为了允许碱基成分之间的互补碱基配对。除了核酸的长链外,核苷酸也以环状的形式出现。当磷酸基与糖的部分,特别是与组成糖的两个羟基连在一起时,就形成了环核苷酸。

核苷酸除了作为核酸的亚基外,也是能量载体。他们携带化学能量,细胞使用燃料的各种细胞活动。三磷酸腺苷(ATP)是迄今为止最广泛使用的。

核苷与核苷酸

核苷酸不应该与核苷,它们也是5-碳糖与氮基。核苷没有一个磷酸基团。当核苷结合到磷酸基团,它产生的核苷酸。(参考文献1)因此,核苷酸也被称为一磷酸核苷(如果只有一个磷酸基)二磷酸核苷(含两个磷酸基),或三磷酸核苷(当与三个磷酸基团)。根据不同的戊糖部件上,核苷可以是核糖核苷或脱氧核糖核苷。一种核糖核苷是具有核糖(糖成分)的核苷。基于核碱基部件上,核糖核苷可以是腺苷,鸟嘌呤核苷,胞嘧啶核苷,尿苷,或5-methyluridine。一种脱氧核糖核酸是脱氧核糖核苷。类似地,基于核碱基部件上,脱氧核糖核苷可以是脱氧腺苷,脱氧鸟苷,脱氧胞苷,脱氧胸苷,或脱氧尿苷. 此外,根据核碱基成分的不同,核苷可分为“双环”嘌呤或“单环”嘧啶。

分类

最根本的核苷酸被分成嘌呤嘧啶基于氮基。嘌呤碱基包括腺嘌呤和鸟嘌呤,而嘧啶碱基胸腺嘧啶是和胞嘧啶和尿嘧啶。在RNA尿嘧啶内容替换胸腺嘧啶(胸腺嘧啶是通过将甲基尿嘧啶生产)。(参考文献2)

组成核酸核碱基被用来从RNA分子的DNA区分开。在DNA中,胸腺嘧啶互补对与腺嘌呤,而在RNA,尿嘧啶与腺嘌呤匹配。核碱基C-G和A-T(或A-U中的RNA)的配对被称为基地补充

类型

只有一个磷酸基的核苷酸示例:

含有两个磷酸基的核苷酸:

  • 二磷酸腺苷(ADP)
  • 鸟苷二磷酸(GDP)
  • 胞嘧啶核苷二磷酸(CDP)
  • 尿苷二磷酸(UDP)
  • 脱氧腺苷二磷酸(dADP)
  • 脱氧鸟苷二磷酸(dGDP)
  • 脱氧胞苷二磷酸(dCDP)
  • 脱氧胸苷二磷酸(dTDP)

三个磷酸基的核苷酸:

从头合成途径

核苷酸是自然产生的从头合成途径或补救途径。(参考文献4)在人类中,基本核苷酸的从头合成途径主要发生在肝脏。在嘧啶生物合成中,环是通过一系列步骤形成的,这些步骤始于氨甲酰磷酸酯的形成。(参考文献1)首先,氨甲酰磷酸酯是由涉及碳酸氢盐、谷氨酰胺、ATP(用于磷酸化)和水分子的生化反应产生的。催化反应的酶是位于胞浆中的氨甲酰磷酸合成酶II。接下来,氨甲酰磷酸酯被天冬氨酸转氨酶转化为氨甲酰天冬氨酸。然后,环通过分子内缩合而闭合,通过二氢叶酸酶将氨甲酰磷酸酯转化为二氢甲酚酸盐。最后,二氢月桂酸脱氢酶(线粒体内膜中的一种完整的膜蛋白)被氧化后转化为口香酸。嘧啶环形成后,5-磷酸-α-D-核糖基-1-焦磷酸(PRPP),一种磷酸核糖,与口香酸反应生成5-单磷酸口香糖(OMP)。然后OMP被酶OMP脱羧酶脱羧生成一磷酸尿苷(UMP)。最终,尿苷二磷酸(UDP)和尿苷三磷酸(UTP)通过atp的激酶和去磷酸化沿着生物合成途径产生。UTP经CTP合成酶的胺化反应可转化为三磷酸胞苷(CTP)。(参考文献5)

在嘌呤生物合成,嘌呤可能来自核苷酸肌苷一磷酸(IMP)。IMP,反过来,从预先存在的核糖磷酸盐产生的主要由氨基酸甘氨酸,谷氨酰胺,和天冬氨酸的形式。核糖与ATP -5-磷酸反应产生5-磷酸核糖基-1-焦磷酸(PRPP)。PRRP具有嘌呤和嘧啶合成作用;它也参与NAD和NADP形成和补救途径。PRRP尽管当PRRP被转换成5-磷酸胺变得致力于尤其涉及嘌呤生物合成(通过具有PRRP的焦磷酸替换为谷氨酰胺的酰胺基)。(参考文献6)IMP然后被转换为任一磷酸腺苷(AMP)或鸟苷一磷酸(GMP)。

降解

嘌呤鸟嘌呤和如下腺嘌呤可能降级:

至于GMP,该化合物首先被水解并转化为鸟苷。然后将后者裂解以释放鸟嘌呤。(Ref。7)

  • 鸟嘌呤(via鸟嘌呤酶黄嘌呤黄嘌呤氧化酶)»尿酸
  • 腺苷»»肌苷(via嘌呤核苷磷酸化酶);次黄嘌呤黄嘌呤氧化酶黄嘌呤黄嘌呤氧化酶)»尿酸

嘌呤降解的结果是,尿酸被产生。在人类中,尿酸从肝脏和其他组织中释放到血液中,通过血液到达。它是那么从身体通过尿液排出体外。

从分解代谢嘌呤可以抢救和重新使用如下:(参考文献6)

  • 腺嘌呤是由酶打捞腺嘌呤磷酸(APRT),通过将其转换到腺苷酸
  • 鸟嘌呤和次黄嘌呤被酶回收次黄嘌呤 - 鸟嘌呤磷酸(HGPRT),通过形成鸟苷酸或IMP

被降解可以通过再循环的嘧啶救助途径。(参考文献1)的核碱基被回收用于再使用后的RNA和DNA降解。嘧啶补救途径如下:

  • 胞嘧啶脱氨转化为尿嘧啶。通过尿苷磷酸化酶,尿嘧啶通过与核糖-1-磷酸酯反应而转化成尿苷。通过酶核苷激酶,尿苷被转换成单磷酸尿苷(UMP)。
  • 通过与胸腺嘧啶反应转化成胸腺嘧啶deoxyribose-1-phosphate通过酶胸苷磷酸化酶。然后胸苷被转换成胸腺嘧啶核苷一磷酸通过酶核苷激酶。特别地,胸苷激酶是一种嘧啶回收途径的酶,它催化胸苷磷酸化为一磷酸胸苷。(Ref.8)

生物学功能

除了担任前体属于核酸,核苷酸也作为重要辅助因子细胞信号传导新陈代谢。这些辅因子小号包括辅酶A,黄素腺嘌呤二核苷酸(时尚),黄素单核苷酸,三磷酸腺苷(三磷酸腺苷),和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(辅酶ii)。特别是核苷三磷酸,它携带的化学能量包用于许多需要能量的细胞活动,例如氨基酸合成、蛋白质合成、细胞分裂、细胞内部和细胞间运动等。

另请参阅

工具书类

  1. 嘌呤和嘧啶。(2020)。Utah.Edu。https://library.med.utah.edu/NetBiochem/pupyr/pp.htm
  2. 贝拉,P. P.,新,M.,Materese,C. K.,桑福德,S. A.,和Lee,T. J.(2016)。机制胸腺嘧啶的天体物理条件和生命起源的影响下形成的。化学物理杂志,144(14), 144308年。https://doi.org/10.1063/1.4945745
  3. 核苷酸。(2020)。Rpi.Edu。https://homepages.rpi.edu/~bellos/nucleotides.htm
  4. 核苷酸挽救-概述|科学直接主题。(2018)。Sciencedirect.Com。https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/nucleotide-salvage
  5. 茶马,K。&Somani,D。(2015)。嘧啶合成。从Slideshare.net网站检索:www.slideshare.net/kskuldeep1995/pyrimidine-biosynthesis-46874172
  6. 伯格,J.M.,Tymoczko教授,J. L.,&卢伯特·斯特赖尔。(2016)。反馈抑制调节核苷酸生物合成的关键步骤。Nih.Gov;W H·弗里曼。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22428/
  7. 第21章:氨基酸,核苷酸和相关分子的合成。(2020)。Bioinfo.Org.Cn。http://www.bioinfo.org.cn/book/biochemistry/chapt21/bio8.htm
  8. 何Q、毛勇、吴杰(2002)。乳腺癌细胞浆胸苷激酶的免疫组化表达。人类癌的免疫组织化学和原位杂交手册,463-469。https://doi.org/10.1016/s1874-5784(04)80056-4

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