一般性
ヌクレオチドは、DNAおよびRNAの核酸を構成する有機分子です。
核酸は生物の生存にとって基本的に重要な生体高分子であり、ヌクレオチドはそれらの構成要素です。
すべてのヌクレオチドは、リン酸基、ペントース（つまり、5炭素糖）、および窒素塩基の3つの分子要素を含む一般的な構造を持っています。
DNAでは、ペントースはデオキシリボースです。一方、RNAではリボースです。
DNA中のデオキシリボースとRNA中のリボースの存在は、これら2つの核酸を構成するヌクレオチド間の主な違いを表しています。
2番目の重要な違いは窒素塩基に関するものです。DNAとRNAのヌクレオチドは、共通して、それらに関連する4つの窒素塩基のうち3つしか持っていません。
ヌクレオチドとは何ですか？
ヌクレオチドは、DNAおよびRNA核酸のモノマーを構成する有機分子です。
別の定義によれば、ヌクレオチドは、核酸DNAおよびRNAを構成する分子単位です。
化学的および生物学的モノマーは、長い線形鎖に配置されて、ポリマーとしてよく知られている大きな分子（高分子）を形成する分子単位を定義します。
一般的な構造
ヌクレオチドは、次の3つの要素を含む分子構造を持っています。
- リン酸の誘導体であるリン酸基。
- 炭素原子が5個の糖、つまりペントース。
- 芳香族複素環式分子である窒素塩基。
ペントースは、リン酸基と窒素塩基が結合するため、ヌクレオチドの中心的な要素を表します。
図：核酸の一般的なヌクレオチドを構成する要素。見てわかるように、リン酸基と窒素塩基は糖に結合します。
ペントースとリン酸基を一緒に保持する化学結合はホスホジエステル結合（またはホスホジエステル結合）であり、ペントースと窒素塩基を結合する化学結合はN-グリコシド結合（またはN-グリコシド結合）です。
ペントースのどの石炭がさまざまなリンクに関与していますか？
前提：化学者は、研究と説明を簡素化するような方法で、有機分子を構成する炭素に番号を付けることを考えました。ここで、ペントースの5つの炭素は、炭素1、炭素2、炭素3、炭素4、炭素5になります。番号を割り当てる基準は非常に複雑であるため、除外するのが適切であると考えます。
ヌクレオチドのペントースを形成する５つの炭素のうち、窒素塩基およびリン酸基との結合に関与するものは、それぞれ、炭素１および炭素５である。
- ペントース炭素1→N-グリコシド結合→窒素塩基
- ペントース炭素5→ホスホジエステル結合→リン酸基
ヌクレオチドは、リン酸基を持つヌクレオシドです
図：ペントースの構造、その構成炭素の番号付け、および窒素塩基とリン酸基との結合。
リン酸基元素がないと、ヌクレオチドはヌクレオシドになります。
実際、ヌクレオシドは有機分子であり、ペントースと窒素塩基の結合に由来します。
この注釈は、ヌクレオチドのいくつかの定義を説明するのに役立ちます。「ヌクレオチドは、炭素5に結合した1つ以上のリン酸基を持つヌクレオシドです」。
DNAとRNAの違い
DNAとRNAのヌクレオチドは、構造的な観点から互いに異なります。
主な違いはペントースにあります。DNAでは、ペントースはデオキシリボースです。一方、RNAではリボースです。
デオキシリボースとリボースは1つの原子だけが異なります。実際、デオキシリボースの炭素2には酸素原子がありません（NB：c "は水素のみです）。逆に、リボースの炭素2には酸素原子があります（NB：ここで、酸素は水素に結合し、ヒドロキシル基（OH）を形成します。
この違いだけでも、生物学的に非常に重要です。DNAは、生物の細胞の発達と適切な機能が依存する遺伝的遺産です。一方、RNAは、主にDNA遺伝子のコーディング、デコード、制御、および発現に関与する生体高分子です。
DNAヌクレオチドとRNAヌクレオチドのその他の重要な違いは、窒素塩基に関するものです。
この2番目の不等式を完全に理解するには、少し後退する必要があります。
図：RNA（リボース）とDNA（デオキシリボース）のヌクレオチドを構成する5炭素糖。
窒素塩基は有機性の分子であり、核酸では、さまざまな種類の構成ヌクレオチドの特徴的な要素を表します。実際、DNAヌクレオチドおよびRNAヌクレオチドでは、唯一の可変要素は窒素塩基です。糖-リン酸基の骨格は変化しません。
DNAとRNAの両方で、可能な窒素塩基は4です。したがって、各核酸のヌクレオチドのタイプはすべて4です。
とはいえ、DNAとRNAのヌクレオチドの2番目の重要な違いに戻ると、これら2つの核酸は共通して4つの窒素塩基のうち3つしか持っていません。この場合、アデニン、グアニン、シトシンが3つの窒素塩基です。一方、DNAとRNAの両方、チミンとウラシルは、それぞれDNAの4番目の窒素塩基とRNAの4番目の塩基です。
したがって、ペントースを除けば、DNAヌクレオチドとRNAヌクレオチドは4種類中3種類で同じです。
窒素塩基のメンバーシップクラス
アデニンとグアニンは、プリンとして知られる窒素塩基のクラスに属しています。プリンは二重環芳香族複素環式化合物です。
一方、チミン、シトシン、ウラシルは、ピリミジンとして知られる窒素塩基のクラスに属しています。ピリミジンは単環芳香族複素環式化合物です。
DNAおよびRNAヌクレオチドの他の名前
デオキシリボース糖を含むヌクレオチド、すなわちDNAヌクレオチドは、まさに前述の糖の存在のために、デオキシリボヌクレオチドの別名をとる。
同様の理由で、RNAのヌクレオチドである糖リボースを含むヌクレオチドは、リボヌクレオチドの別名になります。
- デオキシリボヌクレオチドアデニン
- グアニンデオキシリボヌクレオチド
- デオキシリボヌクレオチドシトシン
- デオキシリボヌクレオチドチミン
- リボヌクレオチドアデニン
- グアニンリボヌクレオチド
- シトシンリボヌクレオチド
- ウラシルリボヌクレオチド
核酸の構成
核酸を構成する際、ヌクレオチドは鎖と同様に長い鎖に組織化されます。
これらの長い鎖を形成する各ヌクレオチドは、そのペントースの炭素3と直後のヌクレオチドのリン酸基との間のホスホジエステル結合によって次のヌクレオチドに結合します。
極限
核酸を構成するヌクレオチド鎖（またはヌクレオチド鎖）は、5 "末端（「5末端プライム」と読む）および3"末端（「3末端プライム」と読む）として知られる2つの末端を持っています。慣例により、生物学者および遺伝学者は、「末端5」が核酸を形成する鎖の頭を表し、「末端3」がその尾を表すことを確立しました。
化学的観点から、「5末端」は鎖の最初のヌクレオチドのリン酸基と一致し、「3末端」は最後のヌクレオチドの炭素3に配置されたヒドロキシル基（OH）と一致します。
遺伝学と分子生物学の本で、ヌクレオチド鎖が次のように記述されているのは、この組織に基づいています：P-5 "→3" -OH。
*注：文字Pは、リン酸基のリン原子を示します。
生物学的役割
遺伝子の発現は、DNAのヌクレオチド配列に依存します。遺伝子は、タンパク質の合成に不可欠な情報を含む、多かれ少なかれ長いDNAのセグメント（つまり、ヌクレオチドのセグメント）です。タンパク質は、アミノ酸で構成され、生物学的高分子であり、生物の細胞メカニズムを調節する上で基本的な役割を果たします。
特定の遺伝子のヌクレオチド配列は、関連するタンパク質のアミノ酸配列を指定します。
