Nukleotidstruktur: Bausteine von DNA und RNA

Ein Nukleotid ist das grundlegende Monomer von Nukleinsäuren (DNA und RNA). Jedes Nukleotid besteht aus drei kovalent gebundenen Komponenten:

Drei Komponenten

1. Pentosezucker:
   • DNA: Desoxyribose (fehlt Sauerstoff am 2'-Kohlenstoff)
   • RNA: Ribose (hat Hydroxylgruppe am 2'-Kohlenstoff)
2. Phosphatgruppe: Phosphorsäurerest, der am 5'-Kohlenstoff des Zuckers anknüpft; bildet das Rückgrat über Phosphodiesterbindungen
3. Stickstoffhaltige Base: Am 1'-Kohlenstoff des Zuckers angebracht
   • Purine (doppelringig): Adenin (A), Guanin (G)
   • Pyrimidine (einringig): Cytosin (C), Thymin (T) in DNA; Uracil (U) ersetzt Thymin in RNA

Polymerisation

Nukleotide verbinden sich über Phosphodiesterbindungen zwischen der 3'-Hydroxylgruppe eines Zuckers und der 5'-Phosphatgruppe des nächsten, wodurch eine gerichtete Strang (5'→3') entsteht. Dies bildet Polynukleotide – DNAs Doppelhelix oder RNAs einsträngige Strukturen.

Außerhalb der Genetik

Nukleotide dienen auch als:

• Energieträger (ATP, GTP)
• Enzym-Kofaktoren (NAD+, FAD, CoA)
• Sekundärbotenstoffe (cAMP, cGMP)
• Allosterische Regulatoren

Die Abfolge der stickstoffhaltigen Basen kodiert genetische Informationen, wodurch Nukleotide die molekulare Basis der Vererbung und Proteinsynthese sind.