Cấu trúccủacácnucleotide 1. Cấu trúccủacác nucleoside Các base và đường trong RNA và DNA được nối với nhau thành các đơn vị gọi là nucleoside. Mỗi nucleoside được tạo thành do một base nối với một đường pentose tại vị trí C 1' bằng một liên kết β- N-glycosid . Cụ thể là, nguyên tử carbon C 1' của đường nối với nguyên tử N 1 của pyrimidine hoặc với nguyên tử N 9 của purine (xem các Hình 2.4 - 2.6). Hình 2.4 Cấutrúccủa bốn loại deoxynucleoside trong DNA. Tên gọi chính thức hay danh pháp củacác nucleoside bắt nguồn từ các base tương ứng, trong đó các nucleoside là dẫn xuất của purine có đuôi -osine và các dẫn xuất của pyrimidine có đuôi -idine (Bảng 2.1). 2. Cấu trúccủacácnucleotide Đơn vị cấutrúc cơ sở củacác nucleic acid là các nucleotide. Cácnucleotide là những ester phosphate củacác nucleoside. Hiện tượng ester hoá (esterification) có thể xảy ra ở bất kỳ nhóm hydroxyl tự do nào, nhưng phổ biến nhất là ở các vị trí 5' và 3' trong các nucleic acid. Về cấu trúc, mỗi nucleotide gồm ba thành phần kết dính với nhau như sau: gốc đường pentose nối với một base tại C 1' bằng một liên kết β-glycosid và nối với nhóm phosphate tại C 5' bằng một liên kết phosphomonoester (Hình 2.5 và 2.6). Hình 2.5 Cấutrúccủa một deoxyribonucleotide (dAMP, bên trái) và một ribonucleotide (UMP). Ở đây cho thấy các mối liên kết N-glycosid và ester. Như thế tính phân cực trong cấutrúc một nucleotide thể hiện ở các nhóm hydroxyl thuộc hai vị trí C 5' (tạo liên kết ester với nhóm phosphate trong từng nucleotide) và C 3' (tạo liên kết phosphodiester với nucleotide khác trong chuỗi polynucleotide). Hình 2.6 Cấutrúc chi tiết của bốn loại deoxyribonucleotide trong DNA. Ở đây cũng chỉ ra danh pháp củacác nucleoside và nucleotide. 3. Cấu trúccủacác nucleoside di- và triphosphate Như đã đề cập, mỗi nhóm phosphate (phosphate group) được nối với vòng của gốc đường bằng một liên kết phosphomonoester, và nhiều nhóm phosphate có thể nối nhau thành một dãy bằng các liên kết phosphoanhydride (hình 2.7). Sự ester hoá ở C 5' có thể đi với mono-, di- hoặc triphosphate (nguyên tử phosphor P được đánh dấu tương ứng với các vị trí từ C 5' hướng ra ngoài là α, β và γ). Các nucleoside 5'-triphosphate là những hợp chất cho tổng hợp nucleic acid. Hai nhóm hydroxyl cũng có thể được ester hoá bằng cách nối cùng một nhóm phosphate để sinh ra một nucleotide vòng (cyclic nucleotide), ví dụ cAMP là 3'-5'-cyclic phosphate (đóng vai trò tải nạp tín hiệu, điều hoà dương tính operon lactose; xem chương 6). Bảng 2.1 Danh pháp các nucleoside của RNA và DNA Base Nucleosid e (RNA) Deoxynucleosi de (DNA) Purine Adenine Adenosine = A deoxyadenosine = dA Guanine Guanosine = G deoxyguanosine = dG Hypoxanthine * Inosine* = I Không có Pyrimidine Cytosine Cytidine = C deoxycytidine = dC Thymine Thường không có (deoxy)thymidi ne = dT** Uracil Uridine = U Thường không có Ghi chú: * Đây là dạng hiếm, có mặt trong thành phần củacác RNA vận chuyển. ** Bởi vì thymine thường không có trong RNA, nên tiếp đầu ngữ "deoxy" chỉ cho loại deoxynucleoside này thường được lượt bỏ và gọi tắt là thymidine. Tuy nhiên, trong các RNA vận chuyển thường có ribothymidine chứa đường ribose. (a) (b) Hình 2.7 (a) Cấutrúc chi tiết củacácnucleotide adenosine ở ba trạng thái mono-, di- và triphosphate; và (b) nicotinamide adenosine diphosphate (NADP). Nói chung, cácnucleotide thường có tính acid mạnh và tan trong nước. Các nucleoside monophosphate được xem là các axit đúng như tên gọi phản ảnh (ví dụ AMP là adenylic acid hay adenylate); chúng có sự ion hoá sơ cấp với pKa 1-2 và ion hoá thứ cấp với pKa 6,5-7,0, như sau: -H 2 PO 3 ↔ -HPO 3 - + H + ↔ PO 3 -2 + H + Tất cả các phosphate củacác nucleoside di- và triphosphate đều ion hoá, nhưng chỉ nhóm tận cùng là có ion hoá thứ cấp. Cácnucleotide này đều có ái lực với cation hoá trị hai như Mg 2++ và Ca 2++ (chúng tương tác với các nhóm phosphate α và β hoặc β và γ). . 2.1). 2. Cấu trúc của các nucleotide Đơn vị cấu trúc cơ sở của các nucleic acid là các nucleotide. Các nucleotide là những ester phosphate của các nucleoside Cấu trúc của các nucleotide 1. Cấu trúc của các nucleoside Các base và đường trong RNA và DNA được nối với nhau thành các đơn vị gọi là