Inhoud
- Wat is nucleoside?
- Nucleosidestructuur | basenucleosidenucleotide | DNA-nucleoside | nucleoside difosfaat
- Nucleoside versus nucleotide | nucleoside 5 monofosfaat | nucleoside monofosfaat
- Nucleoside-trifosfaat
- Deoxyribose nucleoside trifosfaat | nucleoside 5-trifosfaat | nucleoside trifosfaat DNA-replicatie
- Is ATP een nucleoside?
- Guanine nucleoside | deoxyguanosine nucleoside | nucleoside nucleotide en nucleïnezuur
- Nucleosidedifosfaatkinase
- Concentratieve nucleoside transporter
- Alpha mem zonder nucleosiden
- Conclusies
- Veelgestelde vragen
Wat is nucleoside?
De twee structurele componenten van het nucleoside zijn een stikstofhoudende base (ook bekend als nucleobase) en een vijf-koolstof ribosesuiker (ribose in RNA en deoxyribose in het geval van DNA). Vanwege stikstofhoudende base en suikergroepen worden nucleosiden vaak als glycosaminen beschouwd.
Nucleosidestructuur | basenucleosidenucleotide | DNA-nucleoside | nucleoside difosfaat
De stikstofhoudende base die in het nucleoside aanwezig is, zou kunnen zijn purine of pyrimidine. Deze stikstofhoudende basen zijn op vaste posities aan de ribosesuiker gebonden. De purines zijn gekoppeld aan ribosesuiker via een glycosidebinding via hun N9-werk, terwijl pyrimidines via hun N1-positie zijn verbonden.
De anomere koolstof (het koolstofatoom geassocieerd met de carbonylgroep van aldehyde en keton) van de ribosesuiker vormt een glycosidebinding met de stikstofhoudende base.
Soorten nucleosiden
In ons lichaam worden zes basistypen nucleosiden gesynthetiseerd
- adenosine
- guanosine
- Thymidine
- Cytidine
- Uridine
- inosine
Nucleoside versus nucleotide | nucleoside 5 monofosfaat | nucleoside monofosfaat
De eenvoudigste manier om onderscheid te maken tussen een nucleotide en een nucleoside is als volgt:
Nucleoside = stikstofbase + ribosesuiker
Nucleotide = stikstofbase + ribosesuiker + fosfaatgroep
Belangrijke opmerking: Alle bindingen tussen de samenstellende soorten (base-, suiker- en fosfaatgroep) zijn puur covalent. De ribosesuiker ligt op de middelste positie (covalent gebonden aan de stikstofbase aan de ene kant en fosfaatgroep aan de andere kant) in een nucleotide.
De nucleïnezuren (DNA; deoxyribonucleïnezuur, RNA; ribonucleïnezuur) die in elk organisme worden aangetroffen, zijn chemisch nucleotidepolymeren.
Een nucleoside is het nucleotide zonder fosfaatgroep.
Een nucleoside kan worden omgezet in een nucleotide door middel van een proces van fosforylering (toevoeging van een fosfaatgroep). Bovendien kan nucleotide worden omgezet in nucleoside door het proces van defosforylering (verwijdering van een fosfaatgroep).
| Voordelen | Nucleosiden | nucleotiden |
| Rol | In staat om nucleotiden te vormen door het proces van fosforylering | Het zijn de monomere eenheden van de nucleïnezuren (DNA of RNA) die in bijna elke cel van een organisme aanwezig zijn |
| Structurele samenstelling | Ze zijn samengesteld uit een ribosesuiker en een stikstofhoudende basis | Ze zijn samengesteld uit een ribosesuiker, een stikstofhoudende basis en een fosfaatgroep |
| Fysiologisch belang | Ze hebben een enorm antiviraal en kankerpotentieel | Elke verandering in de volgorde of structuur van nucleotiden kan leiden tot verschillende mutaties in een organisme, wat kan resulteren in verschillende afwijkingen (afwezigheid van een eiwit of een enzym dat de fysiologie verandert) |
Nucleoside-trifosfaat
De nucleoside-trifosfaten zijn chemische stoffen die een stikstofhoudende base (purine of pyrimidine), een suikermolecuul met vijf koolstofatomen (deoxyribose of ribose) en drie fosfaatgroepen bevatten. Nucleoside-trifosfaten dienen als de monomere eenheid om nucleïnezuren (DNA of RNA) te synthetiseren.
De nucleoside-trifosfaten zijn betrokken bij de cellulaire signaalroutes. Ze fungeren ook als een energiebron voor het uitvoeren van vitale lichaamsfuncties (ATP; Adenosinetrifosfaat is een nucleosidetrifosfaat dat de energiemunt van de cel wordt genoemd).
De nucleoside-trifosfaten worden over het algemeen gevormd in onze lichaamscellen omdat ze een zeer slechte opname door de darmen hebben.
De nucleosiden kunnen worden omgezet in nucleotiden door het proces van fosforylering, gefaciliteerd door de werking van specifieke cellulaire kinasen. Bij fosforylering wordt de fosfaatgroep toegevoegd aan de primaire alcoholgroep van de ribosesuiker.
Deoxyribose nucleoside trifosfaat | nucleoside 5-trifosfaat | nucleoside trifosfaat DNA-replicatie
De nucleosidetrifosfaten die deoxyribose bevatten, staan bekend als deoxyribonucleosidetrifosfaat (dNTP's). Voordat ze in het DNA worden opgenomen, worden de twee fosfaatgroepen van het nucleosidetrifosfaat gesplitst. Het resulterende nucleosidemonofosfaat (nucleotide) komt in de DNA-fragment onder synthese tijdens DNA-replicatie.
Er zijn over het algemeen vijf soorten nucleotiden die in het DNA of RNA worden aangetroffen
- deoxyuridinetrifosfaat (dUTP) wordt uitsluitend aangetroffen in RNA
- deoxythymidinetrifosfaat (dTTP) wordt alleen in DNA aangetroffen
- deoxyguanosinetrifosfaat (dGTP) wordt zowel in DNA als in RNA aangetroffen
- deoxycytidinetrifosfaat (dCTP) wordt aangetroffen in zowel DNA als RNA
- deoxyadenosinetrifosfaat (dATP) wordt zowel in DNA als in RNA aangetroffen
De bovengenoemde deoxyribose-nucleoside-trifosfaten worden overvloedig aangetroffen in het genoom van elk organisme, terwijl enkele minder voorkomende dNTP's voor verschillende doeleinden in het DNA worden geïntroduceerd. De minder voorkomende dNTP's omvatten de kunstmatige nucleotiden en tautomere vormen van natuurlijk voorkomende dNTP's.
Het opnemen van de tautomere vormen van dNTP's in het DNA resulteert in de mismatch van de basenparen tijdens het DNA-replicatieproces.
Stel dat de tautomere vorm van cytosine in het DNA wordt opgenomen in plaats van in het cytosine. In dat geval vormt de tautomere vorm van cytosine drie bindingen met het adenine. Het resulteert in een mismatch (cytosine vormt een complementair basenpaar met de guanine, als het een paar vormt met adenine, wordt het als een mismatch beschouwd). Deze mismatch verandert de sequentie van DNA-basenparen in het individu en resulteert uiteindelijk in een mutatie.
De thymine wordt geproduceerd door de deaminering van de 5-methylcytosine in eukaryoten. Het maakt ook een mismatch die kan worden herkend door: DNA-polymerase III en uitgesneden door zijn 3' tot 5' prime exonuclease-activiteit. De exonuclease-activiteit is ook bekend als proefleesactiviteit die de mismatch identificeert en vervangt door de juiste dNTP.
De vier soorten dNTP's (dGTP's, dCTP's, dTTP's en dATP's) zijn uitsluitend betrokken bij het replicatie- en reparatieproces van het DNA. de juiste balans en de juiste complementaire basenparing is vereist voor de nauwkeurige synthese van DNA.
De bovengenoemde dNTP's zijn slechts in minieme hoeveelheden aanwezig in een eukaryote cel, voldoende voor de DNA-replicatieproces. Ze zijn in kleine hoeveelheden aanwezig omdat het enzym ribonucleotidereductase (RNR) pas wordt geactiveerd wanneer de cellen de S-fase van de celcyclus binnengaan. RNR is verantwoordelijk voor het omzetten van ribonucleotiden in deoxyribonucleotiden en ribonucleotidedifosfaten in deoxyribonucleotidedifosfaten. Een lichte toename of afname van de hoeveelheden van deze dNTP's kan leiden tot mutaties in het DNA.
De activiteit van het RNR-enzym is sterk gereguleerd. De RNR-activiteit wordt allosterisch gereguleerd door dATP. Het wordt geactiveerd in de aanwezigheid van dGTP's, dTTP's en dATP's, en het ondergaat feedback-inhibitie door dATP. De expressie van RNR en de activiteit is relatief laag in cellen die aanwezig zijn in de G1-fase en in niet-delende cellen. De activiteit van RNR en het expressieniveau nemen toe tijdens het DNA-herstelproces en de S-fase van de celcyclus.
De RNR-activiteit wordt ook gereguleerd door de stabiliteit van RNR-subeenheid-eiwitten, transcriptie van verschillende genen die zijn geassocieerd met de celcyclus en enkele remmende eiwitten die specifiek zijn voor RNR.
Naast hun functie bij de DNA-synthese, fungeert het adenosine-5-trifosfaat, samen met andere nucleoside-5-trifosfaten, als substraat in de door enzymen gekatalyseerde reacties van het centrale metabolische proces.
Is ATP een nucleoside?
Een ATP-molecuul heeft drie structurele componenten: een stikstofbase (adenine), een ribosesuiker en drie fosfaatgroepen; daarom is het een nucleotide. Het ATP of adenosine-5-trifosfaat is het belangrijkste molecuul voor het overdragen en opslaan van energie voor cellulaire processen (daarom ook wel energievaluta genoemd). Binnen de pyrofosfaatbinding (hoge energiebinding aanwezig in ATP), wordt de energie opgeslagen, gebruikt voor de cellulaire metabolische reacties, actief transport en andere energieverslindende cellulaire processen.
Elk organisme consumeert voedsel om energie te verkrijgen via het ademhalingsproces. Deze ontvangen energie wordt opgeslagen in de vorm van ATP. Terwijl planten lichtenergie omzetten in chemische energie, wordt deze energie ook opgeslagen en gebruikt in ATP.
De drie fosfaatgroepen zijn met elkaar verbonden door middel van fosfoanhydride-bindingen (hoogenergetische bindingen). Het verbreken van de fosfoanhydride-binding door het hydrolyseproces om energie vrij te maken. Hetzelfde reactieverloop van ATP-hydrolyse wordt hieronder vermeld:
ATP -> ADP + Pi + Energie
Bovendien heeft het ADP (adenosinedifosfaat) ook één fosfoanhydride-binding; het kan dus ook hydrolyse ondergaan om meer energie vrij te maken. Hetzelfde reactieverloop van ADP-hydrolyse wordt hieronder vermeld:
ADP -> AMP + Pi + Energie
Het AMP (adenosinemonofosfaat) dat tijdens de reactie wordt gevormd, kan geen hydrolyse ondergaan omdat het geen fosfoanhydride-binding heeft. Dit AMP wordt weer gerecycled tot ADP en ATP wanneer de cel energie krijgt door ademhaling. De cellulaire metabolische reacties gebruiken en recyclen AMP, ADP en ATP continu.
Guanine nucleoside | deoxyguanosine nucleoside | nucleoside nucleotide en nucleïnezuur
Van de vier nucleobasen die in het RNA of DNA worden aangetroffen, is Guanine er een van. Guanine vormt een complementair basenpaar met het cytosine van een andere polynucleotidestreng door middel van drie waterstofbindingen. Het guanine-nucleoside is ook bekend als guanosine. De guanine is een purinederivaat met een algemene formule C.5H5N5O. De guanine bevat imidazool- en pyrimidinering, gefuseerd via geconjugeerde dubbele bindingen. Het bicyclische molecuul guanine is een schaafmachine vanwege zijn onverzadigde opstelling.
Deoxyguanosine is een van de vier samenstellende deoxyribonucleosiden die in het DNA worden aangetroffen. deoxyguanosine is samengesteld uit stikstofhoudende base guanine (purine nucleobase) en vijf-koolstof deoxyribosesuiker. De guaninebase is via het N9-stikstofatoom verbonden met het C1-koolstofatoom van de deoxyribosesuiker.
Deoxyguanosine heeft een basisstructuur die lijkt op guanosine, maar op de 2'-positie van de ribosesuiker ontbreekt de hydroxylgroep (dus bekend als deoxyribose). De deoxyguanosine vormt deoxyguanosinemonofosfaat wanneer een fosfaatgroep gehecht raakt aan de 5'-positie van de deoxyribosesuiker die aanwezig is in deoxyguanosine.
Nucleosidedifosfaatkinase
Het is ook bekend als nucleoside difosfokinase of polynucleotide kinase. Het is een homohexameer eiwit (bestaande uit 6 identieke subeenheden) samengesteld uit 152 aminozuren. Het heeft 17.7 kilodalton (KDa) (één dalton is gelijk aan één atomaire massa-eenheid). Deze enzym wordt gevonden in mitochondriën en cytoplasma.
Nucleosidedifosfaatkinase katalyseert de omkeerbare overdracht van fosfaatgroepen tussen verschillende nucleosidedifosfaat (NDP) en nucleosidetrifosfaat (NTP). Het nucleoside-trifosfaat doneert de fosfaatgroep (donor) terwijl nucleosidedifosfaat de fosfaatgroep accepteert (acceptor).
De door nucleosidedifosfaatkinase gekatalyseerde reactie volgt een pingpongmechanisme.
YDP + ZTP -> YTP + ZDP
Hier vertegenwoordigen Y en Z verschillende stikstofbasen
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:NDPK_structure_.jpg
Het evenwicht tussen verschillende nucleosidetrifosfaten wordt in stand gehouden door nucleosidedifosfaatkinase; het heeft ook invloed op genexpressie, endocytose, signaaltransductie en andere cellulaire processen.
Concentratieve nucleoside transporter
De concentratieve nucleosidetransporters omvatten drie structurele eiwitten bij mensen, namelijk SLC28A1, SLC28A2 en SLC28A3. SLC28A2 is de co-transporter voor het purinespecifieke Na + -nucleoside tussen deze drie samenstellende eiwitten. De concentratieve nucleoside transporter bevindt zich op het kanaal van de galmembraan. SLC28A1 transporteert echter selectief adenosine- en pyrimidinenucleosiden. SLC28A1 is een natriumafhankelijke nucleosidetransporter. SLC28A1 is ook betrokken bij het transport van antivirale nucleoside-analogen zoals zalcitanine, zidovudine, enz.
Alpha mem zonder nucleosiden
Het minimaal essentiële medium alfa (MEM-α) wordt op grote schaal gebruikt voor de getransfecteerde DHFR-negatieve cellen (dihydrofolaatreductase) en zoogdiercelcultuur. De MEM-a kan worden gebruikt met hechtende zoogdiercellen, menselijke melanoomcellen, primaire astrocyten van de rat, keratinocyten en verschillende suspensies. MEM-α wordt gewoonlijk gemodificeerd voor verschillende doeleinden voor hun uitgebreide celkweektoepassingen.
De algemene wijzigingen die in MEM-α zijn uitgevoerd, zijn als volgt:
- MEM-α wordt vaak gebruikt met L-glutamine en fenolrood
- L-glutamine kan ook worden gebruikt zonder deoxyribonucleosiden en ribonucleosiden
Het minimum essentieel medium (MEM) wordt gemodificeerd door ascorbinezuur, biotine, vitamine B12, liponzuur, natriumpyruvaat en andere niet-essentiële aminozuren toe te voegen om MEM-α te produceren.
MEM-α zonder nucleosiden is ook beschikbaar als een selectief medium voor DHFR-negatieve cellen en DG44-cellen [afgeleid van ovariumcellen van de Chinese hamster (CHO)].
MEM-α bestaat uit Earle's zouten (zouten van calcium en magnesium, bicarbonaatbuffer en fenolrood) en bevat geen groeifactoren, lipiden en eiwitten. MEM-α vereist dus 10% FBS-suppletie (Fetal Bovine Serum) voor een goede celgroei. MEM-α heeft ook een omgeving van 5–10% CO2 nodig voor het handhaven van de fysiologische pH van het kweekmedium en een bicarbonaatbuffersysteem.
Conclusies
In dit artikel wordt de basisstructuur van nucleoside besproken, samen met het belang ervan als groeimedium.
Veelgestelde vragen
Q1 Wat zijn nucleotide en nucleoside?
Antwoord: Het meest fundamentele verschil tussen een nucleotide en een nucleoside is de aanwezigheid van een fosfaatgroep. Nucleoside heeft een stikstofbase en een ribosesuiker, terwijl een nucleotide een stikstofbase, een ribosesuiker en een fosfaatgroep heeft.
Q2 Wat is de primaire functie van nucleïnezuur?
Antwoord: de primaire functie van nucleïnezuren is om de volledige genetische informatie van een organisme op te slaan.
Nucleïnezuur is ook verantwoordelijk voor de overdracht van genetische informatie van ouders naar nakomelingen.
Q3 Wat zijn de drie belangrijkste functies van nucleïnezuren?
Antwoord: De drie belangrijkste functies van nucleïnezuren zijn als volgt:
- Het slaat genetische informatie op
- Het verzendt genetische informatie van ouders naar nakomelingen
- Het is betrokken bij de synthese van RNA, dat een directe rol speelt bij de eiwitsynthese.
Q4 Gebruik van nucleoside-trifosfaten?
Antwoord: De nucleoside-trifosfaten of nucleotiden (gefosforyleerde nucleoside) dienen als monomere eenheden voor de synthese van DNA of RNA door het proces van respectievelijk replicatie en transcriptie. Nucleoside-trifosfaten spelen ook een rol bij celsignalering en metabolische reacties.
Vraag 5 Noem de algemeen gesynthetiseerde nucleosiden in ons lichaam?
Antwoord: Er zijn zes soorten fundamentele nucleosiden die in ons lichaam worden gesynthetiseerd. Inosine, Uridine, Cytidine, Thymidine, Guanosine en adenosine zijn de meest gesynthetiseerde nucleosiden in ons lichaam.
Q6 Hoe worden nucleosiden getransporteerd?
Antwoord: De nucleosiden worden getransporteerd door Concentrative nucleoside transporters. Sommige van de nucleosiden bereiken hun doel via co-transport, zoals bij transport via SLC28A2. Terwijl SLC28A1 selectief transporteert: pyrimidine nucleosiden en adenine.
Q7 De functie van nucleosidedifosfaatkinase?
Antwoord: Nucleosidedifosfaatkinase katalyseert de overdracht van fosfaatgroepen tussen NTP (nucleosidetrifosfaat) en NDP (nucleosidedifosfaat). Het is ook bekend als polynucleotide kinase. Nucleosidedifosfaatkinase katalyseert een reactie door een pingpongmechanisme.
Q8 Wat is MEM?
Antwoord: Het minimaal essentiële medium (MEM) wordt algemeen aanvaard voor het kweken van cellen. Het bevat een basaal medium dat bekend staat als Eagle-medium met essentiële voedingsstoffen. MEM wordt gebruikt om cellen in monolagen te kweken.
Q9 Waarom FBS wordt gebruikt met MEM
Antwoord: De MEM wordt vaak gebruikt met de 10% FBS (Fetal Bovine Serum) om de juiste celgroei aan te vullen. Soms is er ook een atmosfeer van 5-10% CO2 nodig om de juiste fysiologische pH te behouden.
Q10 Samenstelling van MEM alpha
Antwoord: De MEM alpha bevat over het algemeen L-glutamine, fenolrood, 10% FBS (Fetal Bovine Serum) en 5-10% CO2-omgeving. Het bevat geen lipiden, eiwitten en groeifactoren. MEM bevat ook Earle's zouten (zouten van calcium en magnesium met bicarbonaatbuffer).
Lees ook:
- mitosis
- Worden eiwitten gesynthetiseerd uit DNA
- Cytoskelet
- Waaruit zijn chromosomen opgebouwd
- Waarom chromosomen in paren zijn
- Zijn eiwitten moleculen?
- Zijn bacteriën aëroob of anaëroob?
- Hebben eukaryote cellen ribosomen?
- Prokaryotische chromosoomstructuur
- Onafhankelijk assortiment in meiose 2
Ik ben Abdullah Arsalan, heb mijn doctoraat in de biotechnologie afgerond. Ik heb 7 jaar onderzoekservaring. Ik heb tot nu toe zes artikelen gepubliceerd in tijdschriften met een internationale reputatie met een gemiddelde impactfactor van 6, en er zijn er nog een paar in behandeling. Ik heb onderzoekspapers gepresenteerd op verschillende nationale en internationale conferenties. Mijn interessegebied is biotechnologie en biochemie met speciale nadruk op eiwitchemie, enzymologie, immunologie, biofysische technieken en moleculaire biologie.