موضوع مقاله: ریبونوکلئوتید | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # ریبونوکلئوتید | مقدمه: در بیوشیمی، یک ریبونوکلئوتید یک نوکلئوتید است که حاوی ریبوز به‌عنوان جزء پنتوز آن است. | ## بخش 1: ریبونوکلئوتید | دئوکسی ریبونوکلئوتیدها که از احیای ریبونوکلئوتیدها با آنزیم ریبونوکلئوتید ردوکتاز (RNR) تشکیل می‌شوند، بلوک‌های ساختمانی ضروری برای دی‌ان‌ای هستند. چندین تفاوت بین دئوکسی ریبونوکلئوتیدهای دی‌ان‌ای و ریبونوکلئوتیدهای آران‌ای وجود دارد. این مونومرهای ویژه هم در تنظیم سلولی و هم در پیام‌رسانی سلولی همان‌طور که در آدنوزین مونوفسفات (AMP) دیده می‌شود، استفاده می‌شوند. علاوه بر این، ریبونوکلئوتیدها را می‌توان به آدنوزین تری‌فسفات (ATP)، واحد انرژی موجود در جانداران تبدیل کرد. ریبونوکلئوتیدها می‌توانند به آدنوزین مونوفسفات حلقه‌ای (AMP حلقوی) تبدیل شوند تا هورمون‌ها را در جانداران، تنظیم کنند. در موجودات زنده، رایج‌ترین بازهای ریبونوکلئوتیدها آدنین (A)، گوانین (G)، سیتوزین (C) و اوراسیل (U) هستند. نوکلئوبازهای نیتروژنی قابل تعویض از دو ترکیب اصلی پورین و پیریمیدین مشتق می‌شوند. نوکلئوتیدها ترکیبات ناجورحلقه هستند، یعنی حداقل دو عنصر شیمیایی مختلف را به‌عنوان اعضای حلقه‌های آن تشکیل می‌دهند. هم آران‌ای و هم دی‌ان‌ای حاوی دو باز اصلی پورین، آدنین (A) و گوانین (G) و دو پیریمیدین اصلی هستند. در این‌جدول ۴ ریبونوکلئوتید اصلی (ریبونوکلئوزید ۵'-مونوفسفات) که واحدهای ساختاری آران‌ای‌ها هستند، ذکر شده‌اند. نوکلئوتید نمادها نوکلئوزید آدنیلات (آدنوزین ۵'-مونوفسفات) A, AMP آدنوزین گوانیلات (گوانوزین ۵'-مونوفسفات) G, GMP گوانوزین یوریدیلات (اوریدین ۵'-مونوفسفات) U, UMP اوریدین سیتیدیلات (سیتیدین ۵'-مونوفسفات) C, CMP سیتیدین مقایسهٔ دئوکسی ریبونوکلئوتیدها و ریبونوکلئوتیدها در ریبونوکلئوتیدها جزء قندی ریبوز است در حالی‌که در دئوکسی ریبونوکلئوتیدها جزء قندی، دئوکسی‌ریبوز است که به‌جای یک گروه هیدروکسیل در کربن دوم در حلقهٔ ریبوز، یک اتم هیدروژن جایگزین آن می‌شود. هر دو نوع پنتوز در دی‌ان‌ای و آران‌ای به‌شکل β-فورانوز (حلقهٔ پنج‌عضوی بسته) هستند و هویت یک اسید نوکلئیک را مشخص می‌کنند. برخی از نمونه‌ها عبارت‌اند از هایپوگزانتین، دی هیدرو اوراسیل، فرم‌های متیلهٔ اوراسیل، سیتوزین و گوانین، و همچنین نوکلئوزید پسودوریدین اصلاح‌شده. نوکلئوتیدهایی با گروه‌های فسفات در موقعیت‌هایی غیر از روی کربن ۵ نیز مشاهده شده‌اند. | ## بخش 2: ریبونوکلئوتید | برای مثال می‌توان به مونوفسفات‌های حلقوی ریبونوکلئوزید ۲'،۳' که واسطه‌های قابل جداسازی هستند و ریبونوکلئوزید ۳'-مونوفسفات‌ها که محصولات نهایی هیدرولیز آران‌ای توسط ریبونوکلئازهای خاص هستند اشاره کرد. تغییرات دیگر عبارت‌اند از آدنوزین ۳'،۵'-منوفسفات حلقوی (cAMP) و گوانوزین ۳'،۵'-منوفسفات حلقوی (cGMP). پیوند دادن نوکلئوتیدهای متوالی ریبونوکلئوتیدها برای تشکیل رشته‌های آران‌ای از طریق پیوندهای فسفودی‌استر به یکدیگر متصل می‌شوند. گروه ۵'-فسفات یک نوکلئوتید به گروه ۳'-هیدروکسیل نوکلئوتید بعدی متصل می‌شود و ستونی متناوب از فسفات و بقایای پنتوز ایجاد می‌کند. پیوندهای فسفودی‌استر بین ریبونوکلئوتیدها توسط آنزیم آران‌ای پلی‌مراز تشکیل می‌شود. زنجیره آران‌ای از انتهای ۵' تا انتهای ۳' سنتز می‌شود زیرا گروه ۳'-هیدروکسیل آخرین ریبونوکلئوتید در زنجیره به‌عنوان یک هسته‌دوست عمل می‌کند. در پی‌اچ خنثی، اسیدهای نوکلئیک دارای بار زیادی هستند زیرا هر گروه فسفات، حامل بار منفی است. در دی‌ان‌ای و آران‌ای پیوندهای فسفودی‌استر هنگامی‌که هیدرولیز می‌شوند، مقدار قابل‌توجهی انرژی آزاد رها می‌کنند؛ بنابراین، اسیدهای نوکلئیک تمایل دارند خودبه‌خود هیدرولیز شوند و به مونونوکلئوتیدها تبدیل شوند. عملکرد پیش‌سازهای دئوکسی‌ریبونوکلئوتیدها احیای ریبونوکلئوتیدها به دئوکسی ریبونوکلئوتید توسط ریبونوکلئوتید ردوکتاز کاتالیز می‌شود. ریبونوکلئوتید ردوکتاز (RNR) یک آنزیم ضروری برای همهٔ موجودات زنده است زیرا مسئول آخرین مرحله در سنتز چهار دئوکسی ریبونوکلئوتید (dNTPs) لازم برای همانندسازی و ترمیم دی‌ان‌ای است. ریبونوکلئوزید دی‌فسفات (NDP) توسط تیوردوکسین به دی‌اکسی ریبونوکلئوزید دی‌فسفات (dNTP) کاهش می‌یابد. هنگامی‌که dATP به ریبونوکلئوتید ردوکتاز متصل می‌شود، فعالیت کاتالیزوری کلی آنزیم کاهش می‌یابد، زیرا نشان‌دهندهٔ فراوانی دئوکسی‌ریبونوکلئوتیدها است. تمایز ریبونوکلئوتیدی در طول سنتز دی‌ان‌ای، دی‌ان‌ای پلیمرازها باید در مقابل ریبونوکلئوتیدها، در سطوح بسیار بالاتر در مقایسه با دئوکسی‌ریبونوکلئوتیدها، انتخاب شوند. بسیار مهم است که گزینش‌پذیری وجود داشته باشد زیرا همانندسازی دی‌ان‌ای باید دقیق باشد تا ژنوم جاندار حفظ شود. | ## بخش 3: ریبونوکلئوتید | نشان داده شده‌است که سایت‌های فعال دی‌ان‌ای پلیمرازهای خانواده Y مسئول حفظ گزینش‌پذیری بالا در برابر ریبونوکلئوتیدها هستند. اکثر دی‌ان‌ای‌پلیمرازها همچنین مجهز به حذف ریبونوکلئوتیدها از محل فعال خود از طریق یک باقی‌ماندهٔ زنجیرهٔ جانبی حجیم هستند که می‌تواند گروه ۲'-هیدروکسیل حلقهٔ ریبوز را مسدود کند. با این‌حال، بسیاری از دی‌ان‌ای پلیمرازهای تکثیرکننده و ترمیم‌کنندهٔ هسته‌ای، ریبونوکلئوتیدها را در دی‌ان‌ای ترکیب می‌کنند، که نشان می‌دهد مکانیسم حذف کامل نیست. سنتز سنتز ریبونوکلئوتید ریبونوکلئوتیدها را می‌توان در جانداران از مولکول‌های کوچک‌تر از طریق مسیر de novo سنتز کرد یا از طریق مسیر نجات، بازیابی کرد. در مورد مسیر de novo، هم پورین‌ها و هم پیریمیدین‌ها از اجزای مشتق‌شده از پیش‌سازهای اسیدهای آمینه، ریبوز-۵-فسفات‌ها، دی‌اکسید کربن و NH3 سنتز می‌شوند. فردریش میشر، پزشک سوئیسی، در سال ۱۸۶۹، برای نخستین بار مادهٔ هسته‌ای را از هستهٔ گلبول‌های سفید که بعدها «نوکلئین» نامید، جدا و شناسایی کرد و راه را برای کشف دی‌ان‌ای هموار کرد. آلبرشت کوسل، بیوشیمی‌دان آلمانی، پیرو کار میشرز بود که در سال ۱۸۷۸ اجزای غیرپروتئینی «نوکلئین» را جدا کرد و پنج نوکلئوباز موجود در اسیدهای نوکلئیک را کشف کرد که شامل آدنین، سیتوزین، گوانین، تیمین و اوراسیل بود. اگرچه برخی از حقایق اساسی در مورد اسیدهای نوکلئیک به‌دلیل این اکتشافات اولیه شناخته شده بود، ساختار و عملکرد آن یک راز باقی ماند. تنها کشف نوکلئوتیدها در سال ۱۹۱۹ توسط فیبوس لیون، بیوشیمیدان روسی-لیتوانیایی بود که دروازه‌های کشف دی‌ان‌ای را دوباره باز کرد. لیون برای نخستین بار مشخص کرد که جزء کربوهیدرات موجود در آران‌ای مخمر در واقع ریبوز است. با این‌حال، تا زمانی که او کشف کرد که جزء کربوهیدرات موجود در اسید نوکلئیک تیموس نیز یک قند است اما فاقد یک اتم اکسیژن به‌نام دئوکسی‌ریبوز است، کشف او به‌طور گسترده توسط جامعهٔ علمی مورد استقبال قرار گرفت. سرانجام، لیون توانست ترتیب درستی را که اجزای آران‌ای و دی‌ان‌ای در کنار هم قرار می‌گیرند، یک واحد پایهٔ فسفات-قند، که بعدها نوکلئوتید نامید را شناسایی کند. | ## جمع‌بندی | اگرچه ترتیب اجزای نوکلئوتیدی توسط لوین، به‌خوبی درک شده بود، ساختار آرایش نوکلئوتیدی در فضا و رمز ژنتیکی آن همچنان در طول سال‌های ابتدایی کار او یک راز باقی مانده بود.