Nukleotide

Ein Nukleotid ist ein Molekül, das als kleinster Baustein von Nukleinsäuren fungiert und auch im genetischen Code verwendet wird. Die Riesenmoleküle DNA und RNA sind aus vier verschiedenen Sorten von Nukleotiden zusammengesetzt, die in beliebiger Reihenfolge mit Hilfe von Atombindungen zum jeweiligen Makromolekül verknüpft werden können. Drei miteinander verbundene Nukleotide bilden die kleinste Informationseinheit, die in der DNA und RNA zur Kodierung der genetischen Information zur Verfügung steht.

Ein Nukleotid ist aus drei Bestandteilen aufgebaut:

• einer Phosphorsäure (P),
• einem Monosaccharid (Zucker) mit 5 C-Atomen, auch Pentose (Z) genannt,
• einer von fünf Nukleobasen, nämlich Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C), Thymin (T) oder Uracil (U).

In der DNA werden nur vier dieser Basen (A, G, C, T) verwendet, in der RNA ist eine der Basen (T) gegen die fünfte (U) ausgetauscht. Die Nukleotide unterscheiden sich also nur durch die Base, die jeweils eingebaut ist und durch den Zucker (die Pentose), der bei der DNA die Desoxyribose und bei der RNA die Ribose ist.

Die Basen sind im Einzelnen:

freie Base	Nukleosid	Nukleotid
Adenin (A)	Adenosin	Adenosinmonophosphat (AMP)
Guanin (G)	Guanosin	Guanosinmonophosphat (GMP)
Cytosin (C)	Cytidin	Cytidinmonophosphat (CMP)
Thymin (T)	Thymidin	Thymidinmonophosphat (TMP)
Uracil (U)	Uridin	Uridinmonophosphat (UMP)

Nukleosid = Base + Zucker (Desoxyribose bei der DNA, Ribose bei der RNA)

Nukleotid = Base + Zucker + Phosphatrest

Die Nukleotide sind über die Phosphorsäure und das Monosaccharid verkoppelt:

    C   G   C   T
    |   |   |   |
    Z   Z   Z   Z 
   / \ / \ / \ / \
  P   P   P   P   P

Auf diese Weise bilden sie einen Einzelstrang der doppelsträngigen DNA. Zur Bildung des Doppelstranges wird dieser nun quasi gespiegelt, wobei einer Base des einen DNA-Einzelstrangs jeweils eine komplementäre Base des anderen Einzelstrangs gegenüberliegt. Als komplementär werden die Basenpaare C und G sowie A und T bezeichnet: Gegenüber einem Nukleotid, das eine Cytosinbase am Ende trägt, liegt immer ein Nukleotid mit einer Guaninbase (und umgekehrt), das gleiche gilt für Adenin und Thymin:

  P   P   P   P   P
   \ / \ / \ / \ /
    Z   Z   Z   Z 
    |   |   |   |
    G   C   G   A
    *   *   *   *
    C   G   C   T
    |   |   |   |
    Z   Z   Z   Z 
   / \ / \ / \ / \
  P   P   P   P   P

Die sich in der DNA-Doppelhelix gegenüberliegenden Basen der Nukleotide werden dabei durch Wasserstoffbrückenbindungen miteinander verknüpft, wobei zwischen den Basen G und C je drei, zwischen A und T je zwei Wasserstoffbrückenbindungen ausgebildet werden.

RNA-Moleküle sind ähnlich aus Nukleotiden aufgebaut, nur mit dem Unterschied, dass anstelle der Base Thymin bei ihnen Uracil auftritt und keine Doppelhelices, sondern nur Einzelstränge ausgebildet werden, die allerdings gelegentlich so gefaltet sind, dass sich in bestimmten Abschnitten Wasserstoffbrücken zwischen den Basen des gleichen Einzelstranges ausbilden können. Dies ist z.B. in tRNA-Molekülen der Fall.

Siehe auch: DNA-Basen