DNA-nukleotidit

Mitä ovat DNA-nukleotidit?

Nukleotidit ovat nukleiinihappojen, kuten DNA:n ja RNA:n, peruselementtejä. Yhdistämällä miljoonia yksittäisiä nukleotideja toisiinsa solut voivat muodostaa pitkiä polynukleotidiketjuja. DNA on kaksijuosteinen, kun taas RNA koostuu yhdestä juosteesta ja paljon lyhyemmästä nukleotidiketjusta.

Nukleotideilla voi olla DNA- ja RNA-juosteiden muodostamisen lisäksi toinenkin tärkeä tehtävä: energiavarastomolekyylin rooli. Yleisin energian varastointiin tarkoitettu nukleotidityyppi on nimeltään adenosiinitrifosfaatti eli ATP.

ATP:n kaltaisissa nukleotideissa energia varastoituu kolmen fosfaattiryhmän välisiin fosfoanhydridisidoksiin. Nämä sidokset vaativat energiaa muodostuakseen, joten kehosi solut voivat käyttää näitä sidoksia kuin akkua varastoidakseen ylimääräistä energiaa. Kun solu haluaa käyttää tuota varastoitua energiaa, se poistaa fosfaattiryhmän katkaisemalla fosfoanhydridisidokset energian vapauttamiseksi prosessissa, jota kutsutaan hydrolyysiksi.

Mikä on nukleotidien rakenne?

Nukleotidit koostuvat kolmesta alayksiköstä. Ensimmäinen alayksikkö on emäs, joka sisältää alkuaineen typpi. Näitä typpipitoisia emäksiä on kahta lajia: pyrimidiinijohdannaisia, joihin kuuluvat tymiini ja sytosiini, ja puriinijohdannaisia, joihin kuuluvat guaniini ja adeniini. Näiden emästen välisten vetysidosten ansiosta DNA:n kaksi säiettä voivat sitoutua toisiinsa ja muodostaa kaksoiskierteen. On myös viides emästyyppi, urasiili, joka on pyrimidiinijohdannainen, jota esiintyy vain RNA:ssa.

Nukleotidin toinen alayksikkö on sokerimolekyyli, joka sisältää viiden hiiliatomin renkaan. DNA-nukleotidien sokerimolekyylityyppiä kutsutaan deoksiriboosiksi, jota DNA:n D-kirjain tarkoittaa. RNA-nukleotidit sisältävät erilaista sokeria nimeltä riboosi, minkä vuoksi molekyyliä kutsutaan ribonukleiinihapoksi.

Jos yhdistät typpiperäisen emäksen viiden hiilen sokeriin, saat nukleosidin (s-kirjaimella). Nukleotidin (t-kirjaimella) muodostamiseksi tarvitaan kolmas alayksikkö: fosfaattiryhmä. Fosfaattiryhmä koostuu neljään happiatomiin sitoutuneesta fosforiatomista. Kun nukleotideja ei ole kiinnitetty DNA:han, ne voivat sisältää jopa kolme fosfaattiryhmää. Yhdessä DNA:n nukleotidissa olevien fosfaattien määrä on kuitenkin pienempi: kun nukleotidi on osa DNA-juostetta, se sisältää vain yhden fosfaattiryhmän.

Miten DNA:n nukleotidit parittuvat?

Nukleotidit parittuvat hyvin spesifisellä tavalla riippuen siitä, minkä tyyppistä typpiemästä ne sisältävät. Jokainen DNA-nukleotidipari koostuu yhdestä pyrimidiinistä ja yhdestä puriinista. Eri emästen kemiallisesta rakenteesta johtuen adeniini (A) sitoutuu aina tymiinin (T) kanssa ja guaniini (G) sitoutuu sytosiinin (C) kanssa. Sama pätee myös RNA:ssa, paitsi että A muodostaa aina parin tymiinin lähisukulaisen, urasiilin (U) kanssa.

Linkki, joka yhdistää kaksi emästä, on vetysidos. A-T-emäspareja yhdistää kaksi vetysidosta, kun taas G-C-emäspareja yhdistää kolme vetysidosta. Nämä emäsparit muodostavat DNA:n kierrettyjen tikapuiden (tai kaksoiskierteen) askelmat ja vaikuttavat osaltaan RNA:n taittorakenteeseen.

Millainen rooli DNA-nukleotideilla on DNA:n sekvensoinnissa?

DNA:n nukleotidit sisältävät neljä typpiperäistä emästä: adeniini (A), tymiini (T), guaniini (G) ja sytosiini (C). Nämä emäkset esitetään muodossa As, Ts, Gs ja Cs, kun kuvataan DNA-sekvenssiä. Näiden neljän kirjaimen erityinen järjestys perimässäsi välittää valtavan määrän tietoa, samaan tapaan kuin ykkösten ja nollien sarja voi kertoa tietokoneelle, miten monimutkainen ohjelma suoritetaan.

Tutkijat voivat määrittää nukleotidien järjestyksen DNA-molekyylissä DNA-sekvensoinniksi kutsutun prosessin avulla. DNA:n sekvensoinnin avulla voit saada selville paljon hyödyllistä tietoa itsestäsi, kuten sen, onko sinulla taipumusta tiettyihin sairauksiin ja miltä maantieteellisiltä alueilta esi-isäsi ovat mahdollisesti kotoisin.