Nükleotid ve Nükleozit
 

NÜKLEOTÝT

Biyokim. Nükleik asitlerde rastlanan nükleozitlerin monofosfat esterlerinin genel adý.
—ANSÝKL. Nükleotitlerin asit karakteri, riboza ya da dezoksiriboza baðlý fosforik asit molekülünden ileri gelir. Ribozdan türeyenler (adenilik asit, guanidilik asit, sitidilik asit ve uridilik asit) ile dezoksiribozdan türeyenler (dezoksiadenilik asit, dezoksisitidilik asit, dezoksiguanidilik asit ve dezoksitimidilik asit) olarak iki çeþidi vardýr. Riboz ya da dezoksiribozun 3' konumunda tutulmuþ OH grubunun, bir baþka nükleotitin 5' konumundaki OP03H2 grubu ile esterleþerek yoðuþmasý ribo- nükleik ve dezoksiribonükleik asitlere yol açar.

NÜKLEOZÝT

Biyokim. ve Org. kim. Bir pürik baz (adenin, guanin) ya da pirimidik baz (sitozin, timin ya da urasil) ile bir pentozun (riboz ya da dezoksiriboz) ozidik birleþmesinden oluþan bileþik. (Pürinli nükleozitlerin adlarý -ozin, pirimidinlilerinki -idin ile sona erer.)

DNA’nýn en küçük yapý birimine nükleotit denir.
Nükleotitler DNA`nýn temel yapý birimleridir. Bir nükleotidin yapýsýnda aþaðýdaki gibi fosfat, seker ve organik baz bulunur.
https://www.msxlabs.org/forum/attachments/50362d1465479120-dna-deoksiribo-nukleik-asit-dna1.jpg
Organik bazlar adenin (A), timin (T), sitozin (C) ve guanin (G)`dir. Nükleotidler hangi organik bazý içeriyorlarsa o bazýn ismiyle adlandýrýlýrlar.

• Nükleotitin yapýsýnda bulunan þeker 5 karbonlu olup Deoksiriboz þekeridir.
• Fosfatlar DNA ya asitsi özelliði kazandýrýrlar.
• Nükleik asitler iki çeþittir. DNA ve RNA dýr.
• Her bir Nükleik asidin (DNA) yapýsýndaki 4 çeþit nükleotidin farklý sýra , miktar ve farklý kullanýmý sonucu farklý kalýtsal þifrelere sahip nükleik asitler (DNA) oluþur.

https://www.msxlabs.org/forum/attachments/50363d1465479311-dna-deoksiribo-nukleik-asit-dna2.jpg https://www.msxlabs.org/forum/attachments/50364d1465479311-dna-deoksiribo-nukleik-asit-dna4.jpg
https://www.msxlabs.org/forum/attachments/50365d1465479311-dna-deoksiribo-nukleik-asit-dna3.jpg
Nükleotit, gen, DNA, kromozom, çekirdek, hücre, doku, organ, sistem, canlý..... basitten karmaþýða doðru sýralanýþý bu þekilde olmaktadýr.

Nükleotitler (fosforik asit, deoksiriboz pürik ya da pirimidik bazlar) DNA'nýn temel yapý taþlarýdýr. Nükleotitlerin özelliklerini pentozlarýnýn (d-2-deoksiriboz) ve azotlu pürik bazlarý (adenin ve guanin) ile azotlu pirimidik bazlarýnýn (sitozin ve timin) cinsi belirler; bununla birlikte sitozin, faj'larda ve üstün yapýlý bitkilerde 5 konumda metillenmiþ olabilir. DNA’larda, komþu nükleotitlerin pentoz molekülleri, dezoksiribonükleaz denen özgül fosfodi- esterazlarla hidrolizlenmiþ fosforlu diester baðlarýyla birleþtirilmiþtir; bu nedenle DNA’lar hidrojen köprüleriyle ikiþer ikiþer birleþmiþ nükleotitlerden oluþan ve ayný eksen çevresinde helis biçiminde kývrýlan uzun polinükleotit zincirleri oluþturur. Birleþik iki zinciri heliste bir arada tutan hidrojen köprüleri, bir nükleotitteki oksijenli bazýn, öbür nükleotitteki azotlu bazla eþleþmesinden ya da ona baðlanmasýndan doðar (adenin-timin ya da guanin-sitozin gibi). Hidrojen baðlarýyla birbirine baðlanan iki polinükleotit zinciri, týpký basit organik cisimlerde olduðu gibi, belli bir çözülme sýcaklýðýnda birbirinden ayrýlabilir; erime sýcaklýðý denen bu sýcaklýk her DNA’da baþkadýr. Çok iyi belirlenmiþ koþullarda, çözülerek ayrýlmýþ iki DNA zinciri (ya da parçasý) ya da bir DNA parçasýyla bir ribonükleik asit parçasý ya da RNA yeniden birleþtirilebilir; böylece örneðin, RNA-polimeraz enzimi aracýlýðýyla bireþimi saðlanan bir RNA ve DNA parça melezi elde edilir. Sarmal zincirlerin iki ucu genellikle açýktýr ve bunlar bazen o kadar uzun bir iplik meydana getirirler ki, açýldýklarrnda uzunluklarý iki santimetreyi bulur (insan kromozomu DNA’sý); ama DNA’lar özellikle fajlarda ve bakterilerde halka biçiminde kapalý da olabilirler.

DEVAMI DNA (Deoksiribo Nükleik Asit)

Nükleotidlerin bileþenleri

Nükleotidler, bir azotlu baz, bir pentoz ve bir fosfat olmak üzere üç karakteristik komponente sahiptirler. Azotlu baz ve pentozun birbirine P-N-glikozit baðýyla baðlanmasýyla nükleozid oluþur, nükleozide fosfatýn baðlanmasýyla nükleotid (mononükleotid, nükleozid monofosfat) oluþur:

Pentoz ile fosforik asidin birbirine bir ester baðý ile baðlanmasý sonucu oluþan birim de pentid veya ribotid olarak tanýmlanýr.

Nükleotidlerdeki azotlu bazlar

Nükleotidlerdeki azotlu bazlar, pirimidin bazlarý ve pürin bazlarýdýr:

Pürin ve pirimidinler heterosiklik bileþiklerdir. Benzen yapýsýndaki karbon atomlarýndan ikisinin yerine azot atomlarýnýn geçmesiyle pirimidin halkasý oluþmaktadýr; pirimidin ve imidazol halkalarýnýn kondense olmalarýyla da pürin halka sistemi meydana gelmektedir.
Sitozin (C ), Timin (T) ve urasil (U), nükleotidlerde bulunan üç önemli pirimidin bazýdýr; 5- Metilsitozin ve 5-Hidroksimetilsitozin ise doðada nadiren bulunan pirimidin bazlarýdýrla.

Adenin (A) ve guanin (G), nükleotidlerde bulunan iki önemli pürin bazýdýr; hipoksantin ve ksantin ise adenin ve guanin metabolizmasýnda ara ürünlerdir; insanlar pürin katabolizmasýnýn son ürünü olarak okside bir pürin olan ürik asidi atýlýma uðratýrlar:


Kahve, çay ve kakao gibi bitkilerde farmakolojik özellikleri olan metillenmiþ pürinler bulunur:

Serbest pirimidinler ve pürinler, zayýf olarak bazik bileþiklerdir; bu yüzden baz olarak tanýmlanýrlar. Serbest pirimidin ve pürin bazlarý, pH’a baðlý olarak iki veya daha fazla tautomerik formda bulunabilirler. Pirimidin ve pürinler, keto-enol tautomeri göstermektedirler:

Pirimidin bazlarýndan sitozin, hem DNA’da hem RNA’da bulunduðu halde timin yalnýzca DNA’da, urasil yalnýzca RNA’da bulunur. Pürin bazlarýndan adenin ve guanin, hem DNA’da hem RNA’da bulunurlar. DNA’nýnyapýsýnda adenin (A), guanin (G), sitozin (C) ve timin (T) yer almakta; RNA ’nýn yapýsýnda ise adenin (A), guanin (G), sitozin (C) ve ur asil (U) yer almaktadýr.
DNA ve RNA yapýsýnda yer alan pürin ve pirimidin bazlarý ileri derecede konjuge yapýlar olduklarý için nükleik asitlerin yapýsýný, elektron daðýlýmýný ve ýþýk absorpsiyonunu etkilemektedir. Pirimidinler düzlemsel, pür inler ise düzlemsel yapýya yakýn büzülmüþ yapý göstermektedirler.

Nükleotidlerdeki pentozlar

Nükleotidlerdeki pentozlar, D-riboz ve 21-deoksi-D-Ribozdur ki her iki pentoz tipi nükleotidlerde P-furanoz formunda bulunurlar:

DNA’daki nükleotidler 21-deoksi-D-riboz içerir; RNA’daki nükleotidler D-riboz içerirler.

Nükleotidlerdeki fosfat

Nükleositin Fosfatlanmasý
Nükleotidlerdeki fosfat, fosforik asittir (H3PO4); pentozun 5Z-C atomuna ester baðý ile baðlanýr:

Nükleozidler

Nükleozidler, aside oldukça dayanýksýz bir P-N-glikozit baðý ile pürin veya pirimidine baðlanan (pürinlerde N9 konumunda pirimidinlerde N1 konumunda) bir pentozdan (genelde D-riboz veya 2-deoksi-D-riboz) oluþmuþlardýr; içerdikleri azotlu baza göre adlandýrýlýrlar:

Nükleozidler, pürin ve pirimidin bazlarýna baðlý bir pentoz içermektedirler ki beþ karbonlu bir monosakkarit olan D-riboz, RNA yapýsýnda yer alýr; 2-deoksi-D-riboz ise DNA yapýsýnda yer alýr.
Nükleozidlerde N-glikozit baðý etrafýndaki rotasyon ile ilgili olarak sin ve anti konformasyonlarý mümkündür ki doðal olarak bulunan nükleozidlerde anti konformasyonu egemendir:

Nükleotidler (Mononükleotidler)

Nükleotidler, sadece pentozun hidroksil gruplarýnýn fosforillenmiþ olduðu nükleozidlerdir:


Nükleozidlerin fosfat esterleri olan nükleotidler, yapýlarýnda bulunan nükleozide göre adlandýrýlýrlar:



Nükleotidler, bir azotlu baz, bir þeker ve þekerin 5-hidroksil grubuna kovalent bað ile baðlanmýþ bir veya daha çok sayýda fosfat grubu içerirler. Nükleotidler deki fosfat gruplarý, þekerden baþlamak üzere sýrasýyla a, ( ve y olarak adlandýrýlmaktadýr. Nükleotidlerin biyosentez ve enerji dönüþümlerinde kullanýlan aktif þekilleri, difosfat ve trifosfat þekilleridir:

DNA, dAMP, dGMP, dCMP ve dTMP’ýn polimeridir; RNA ise AMP, GMP, CMP ve UMP’ýn polimeridir. Nükleotidlerin yazýlmasýnda kullanýlan d ön takýsý, 2'-deoksi-D-ribozu tanýmlamaktadýr.
Yukarýdaki nükleotid yapýlarýnýn istisnalarý vardýr. Örneðin tRNA ’larda riboz, alýþýlagelmiþ N-C baðýndan ziyade bazen urasilin 5. atomuna C-C baðý ile baðlanýr ki alýþýlmýþýn dýþýndaki bu bileþik psödouridin (yrnridin) ’dir. tRNA ’lar, ek olarak TMP ve y/MP da içerirler. Bazý DNA’larda, adenin, guanin, sitozin, major bazlarýnýn metillenmiþ formlarý olan N6-metil adenin, 5-metil sitozin ve N2-metil guanin de bulunabilir; bazý viral DNA ’larda bazý bazlar hidroksimetillenmiþ veya glikozillenmiþ olabilir ki DNA moleküllerinde böyle deðiþmiþ veya olaðan olmayan bazlar, birçok durumda genetik bilgiyi koruma ve düzenleme için spesifik sinyallerdir. 

Nükleotidlerin fonksiyonlarý

1) Nükleotidler, nükleik asitlerin alt üniteleridirler.
Pürin ve pirimidin nükleotidleri, DNA ve RNA moleküllerinin monomerik birimleri olarak görev yapmaktadýrlar. Hem DNA’da hem RNA’da nükleotidler, fosfat köprüleri vasýtasýyla art arda baðlanmýþlardýr; özellikle bir nükleotidin 5z-hidroksil grubu sonraki nükleotidin 3z-hidroksil grubuna bir fosfodiester baðý vasýtasýyla baðlanýr. Böylece, nükleik asitlerin kovalent iskeleti, birbiri ardýna gelen fosfat ve pentoz kalýntýlarýndan oluþur; karakteristik bazlar, iskelete düzenli aralýklarla eklenmiþ yan gruplar durumundadýrlar:

Bir nükleotid dizisi, alýþkanlýk olarak, 5'1 ucu solda 3'1 ucu saðda yani 5'1-->3'1 yönünde gösterilir; 5'1 ucu, 5'1 pozisyonunda bir nükleotidden yoksundur ve 31 ucu, 31 pozisyonunda bir nükleotidden yoksundur:

Kýsa bir nükleotid dizisi oligonükleotid olarak tanýmlanýr; 50’den fazla nükleotid içeren uzun bir nükleotid dizisi polinükleotid olarak tanýmlanýr:

Hem DNA’nýn hem RNA’nýn nükleotid dizisinden oluþan iskeleti hidrofiliktir; þeker kalýntýlarýnýn hidroksil gruplarý su ile hidrojen baðlarý oluþturur. Polar iskeletteki fosfat gruplarý, pH 7’de tamamen iyonize ve negatif yüklüdürler; fosfat gruplarýnýn negatif yükleri, genellikle proteinler, metal iyonlarý ve poliaminler üzerindeki pozitif yükler ile iyonik etkileþim vasýtasýyla nötralize edilirler. Bir nükleotid dizisinde bütün fosfodiester baðlarý zincir boyunca ayný yönde bulunurlar ki bu, nükleotid zincirine farklý 51 ve 31 uçlarý ile spesifik bir polarite verir.

2) Nükleotidler, hücrede kimyasal enerjiyi taþýrlar.
Asit anhidrid baðlarý tarafýndan mononükleotidin pentozuna baðlanan ilave fosfatlar, adenozin difosfat (ADP) ve adenozin trifosfat (ATP) gibi nükleozid di- ve tri-fosfatlarý oluþtururlar:

Nükleozid trifosfatlar, biyokimyasal reaksiyonlarýn geniþ bir bölümünü yürütmek için kimyasal enerji kaynaðý olarak kullanýlýrlar. ATP ve diðer nükleozid trifosfatlarýn hidrolizi, trifosfat yapýsýnýn kimyasý nedeniyle enerji veren bir reaksiyondur. Riboz ve a fosfat arasýndaki bað bir ester baðýdýr, alfa - betta ve betta - gamma baðlarý fosforik asit anhidridleridirler:

Ester baðlarýnýn hidrolizi yaklaþýk 14 kJ/mol enerji verdiði halde anhidrid baðlarýnýn her birinin hidrolizi yaklaþýk 30 kJ/mol enerji verir. ATP’nin hidrolizi, biyosentezlerde sýklýkla AGoý>0 olanlar gibi daha az elveriþli metabolik reaksiyonlarý yürütür; ATP’nin hidrolizi pozitif standart serbest enerji deðiþikliðine sahip bir reaksiyona kenetlendiðinde uygun ürün oluþumu için toplam sürecin dengesini deðiþtirir:

Uridin trifosfat (UTP), guanozin trifosfat (GTP) ve sitidin trifosfat (CTP) spesifik reaksiyonlarda rol alýrlar.
Timidin trifosfat (dTTP) da dahil olmak üzere nükleozid trifosfatlar, DNA ve RNA sentezinin aktiflenmiþ prekürsörleri olarak da görev görürler.

3) Nükleotidler, birçok enzim kofaktörlerinin komponentleridirler.
Kimyasal fonksiyonlarýn geniþ bir bölümüne yardým eden enzim kofaktörlerinin bir grubu, yapýlarýnýn bir parçasý olarak adenozin içerir. Bu faktörlerin hiçbirinde adenozin kýsmý primer fonksiyona katýlmaz; fakat yapýdan adenozinin çýkarýlmasý genellikle aktivitelerinde þiddetli bir azalmaya neden olur. Yapýlarýnda adenozin içeren baþlýca koenzimler, koenzim A (CoA), nikotinamid adenin dinükleotid (NAD+ veya NADH) ve flavin adenin dinükleotid (FAD veya FADH2)’dir. Vitamin B12’nin aktif formu 51-deoksiadenozil kobalamin içerir:

Metil grubu vericisi olarak fonksiyon gören S-adenozil metiyonin (SAM) ve inorganik sülfat taþýyýcýsý olarak fonksiyon gören PAPS (3-fosfoadenozin-5-fosfosülfat) da yapýsýnda adenozin içermektedir.

4) Bazý nükleotidler sellüler haberleþmede aracýdýrlar.
Hücreler, hormonlardan veya ortamdaki diðer kimyasal sinyallerden iþaret alarak çevrelerine cevap verirler. Birinci haberci diye tanýmlanan ekstrasellüler uyaranlarýn hücre yüzeyindeki reseptörler ile karþýlýklý etkileþimi, hücre içinde ikinci habercilerin üretimine yol açar; ikinci haberci, hücre içinde adaptif deðiþikliklere yol açar ve böylece hücrenin cevabý oluþur.
En yaygýn ikinci habercilerden biri adenozin 3I,5I-siklik monofosfat (siklik AMP, cAMP)’týr. cAMP, plazma membranýnýn iç yüzünde bulunan adenilat siklaz tarafýndan katalizlenen bir reaksiyonda ATP’den oluþturulur. Guanozin 3I,5I-siklik monofosfat (cGMP) da bir çok hücrede meydana gelir ve düzenleyici fonksiyonlara sahiptir:

Bunlardan baþka, bir pürin analoðu olan allopürinol, gut hastalýðýnýn tedavisinde yaygýn olarak kullanýlmaktadýr. Bazý pirimidin nükleotidleri de UDP-glukoz, UDP-galaktoz ve UDP- glukuronik asit gibi yüksek enerjili ara ürünler þeklinde karbonhidrat metabolizmasýnda; CDP-açilgliserol ve CDP-kolin þeklinde lipid metabolizmasýnda görev yapmaktadýrlar. Ayrýca, DNA ve RNA sentezini inhibe eden nükleotid, nükleozid ve baz analoglarý, kanser hücrelerinin vaya bazý virüslerin çoðalmasýný önlemek için kullanýlmaktadýrlar. Doðal nükleotidlerin yapay analoglarý olan ve kemoterapide kullanýlan bazý nükleotidler, enzimleri inhibe etmekte veya nükleik asitlerin yapýsýndaki nükleotidler ile yer deðiþtirmekte, böylece kanser hücrelerinin ve bazý virüslerin çoðalmasýný engellemektedirler.