általánosság
A nitrogénbázisok aromás heterociklusos szerves vegyületek, amelyek nitrogénatomokat tartalmaznak, és amelyek részt vesznek a nukleotidok képződésében.
A nitrogénbázis, egy pentóz (azaz egy 5 szénatomos cukor) és egy foszfát-csoport, a nukleotidok a molekuláris egységek, amelyek alkotják a DNS és az RNS nukleinsavakat.
DNS-ben a nitrogénbázisok a következők: adenin, guanin, citozin és timin; az RNS-ben ugyanazok, kivéve a timint, akinek a helyén egy uracil nevű nitrogénbázis van.
Az RNS-sel ellentétben a DNS nitrogénbázisai párosítási vagy bázispárokat képeznek. Ezeknek a párosításoknak a jelenléte lehetséges, mert a DNS-nek kettős szálú nukleotid szerkezete van.
A gén expressziója a DNS-nukleotidokkal kombinált nitrogénbázisok szekvenciájától függ.
Mik azok a nitrogénbázisok?
A nitrogénbázisok a nitrogénatomot tartalmazó szerves molekulák, amelyek részt vesznek a nukleotidok képződésében.
Mindegyik nitrogénbázisból, egy 5 szénatomos cukorból (pentóz) és egy foszfátcsoportból áll, a nukleotidok a DNS és az RNS nukleinsavakat alkotó molekuláris egységek.
A DNS és az RNS nukleinsavak a biológiai makromolekulák, amelyeken az élő lény sejtjeinek fejlődése és megfelelő működése függ.
A NUCLEIC ACIDS NITROGEN ALAPAI
A DNS és az RNS nukleinsavakat alkotó nitrogénbázisok az alábbiak: adenin, guanin, citozin, timin és uracil .
Az adenin, a guanin és a citozin közös mindkét nukleinsavra, azaz mind a DNS nukleotidok, mind az RNS nukleotidok részei. A timin kizárólagos a DNS-re, míg az uracil kizárólagos az RNS-re .
Rövid összefoglalás után a nukleinsavat képező nitrogénbázisok (legyen az DNS vagy RNS) 4 különböző típusba tartoznak.
A NITROGÉN ALAPOK MEGOLDÁSOK
A vegyészek és a biológusok helyénvalónak tartották a nitrogénbázisok nevének rövidítése az ábécé egyetlen betűjével. Ily módon könnyebbé és gyorsabbá tették a nukleinsavak reprezentációját és leírását a szövegekben.
Az adenin egybeesik az A nagybetűkkel; a guanine G betűvel; cytosin nagy C betűvel; a timin a T betűkkel; végül az uracil az U nagybetűvel.
Osztályok és szerkezet
A nitrogénbázisok két osztálya: a pirimidinből származó nitrogénbázisok osztálya és a purinból származó nitrogénbázisok osztálya.
Ábra: pirimidin és purin általános kémiai szerkezete.
A pirimidinből származó nitrogénbázisok a következők közül is ismertek: pirimidin vagy pirimidin nitrogén bázisok ; míg a purinból származó nitrogénbázisok a következők: alternatív szavak: purin vagy purin nitrogén bázisok .
A citozin, a timin és az uracil a pirimidin-nitrogénbázisok osztályába tartozik; az adenin és a guanin viszont a purin nitrogénbázisok osztályát alkotják.
Példák a DNS és az RNS nitrogénbázisain kívüli purinszármazékokra
A purinszármazékok között vannak olyan szerves vegyületek is, amelyek nem a DNS és az RNS nitrogénbázisai. Ilyen például a koffein, a xantin, a hipoxantin, a teobromin és a húgysav.
MI AZ AZOTE A KÉMIAI VÉDELEMBŐL?
A szerves kémikusok heterociklusos aromás vegyületekként definiálják a nitrogén bázisokat és az összes purin és pirimidin-származékot.
- A heterociklusos vegyület egy szerves gyűrű (vagy gyűrűs) vegyület, amely a fent említett gyűrűben egy vagy több szénatomtól eltérő atomot tartalmaz. A purinok és a pirimidinek esetében a széntől eltérő atomok nitrogénatomok.
- Aromás vegyület egy gyűrű alakú szerves vegyület, amelynek szerkezeti és funkcionális jellemzői hasonlóak a benzolhoz.
SZERKEZET
Ábra: A benzol kémiai szerkezete.
A pirimidinből származó nitrogénbázisok kémiai szerkezete főként egy 6 gyűrűs gyűrűből áll, amelyek közül 4 szénatom és 2 nitrogénatom.
Valójában egy pirimidin-nitrogénbázis egy pirimidin, amely egy vagy több szubsztituenssel (azaz egy atom vagy egy atomcsoport) kapcsolódik a gyűrű egyik szénatomjához.
Ezzel ellentétben a purinból származó nitrogénbázisok kémiai szerkezete főként egy kettős gyűrűből áll, amely 9 teljes atomot tartalmaz, amelyek közül 5 szénatom és 4 nitrogén. A fent említett kettős gyűrű 9 teljes atommal származik egy piridimingyűrű (azaz a pirimidin gyűrű) egy imidazolgyűrűvel (azaz az imidazol gyűrűjével, egy másik szerves heterociklusos vegyülettel) való fúziójából.
Ábra: imidazol szerkezet.
Mint ismert, a pirimidin gyűrű 6 atomot tartalmaz; míg az imidazolgyűrű 5-öt tartalmaz. Fúzióval a két gyűrű mindegyikének két szénatomja van, és ez magyarázza, miért tartalmaz a végső szerkezet kifejezetten 9 atomot.
A NITROGÓ ATOMÁK HELYZETE PURIN ÉS PYRIMIDINBAN
A szerves molekulák tanulmányozásának és leírásának egyszerűsítése érdekében a szerves kémikusok azt gondolták, hogy azonosító számot rendelnek a hordozókhoz és a hordozószerkezetek összes többi atomjához. A számozás mindig 1-től kezdődik, nagyon specifikus hozzárendelési kritériumokon alapul (ami itt jobb, ha kihagyunk), és az egyes atomok helyzetének meghatározására szolgál a molekulán belül.
A pirimidinek esetében a numerikus hozzárendelési kritériumok megállapítják, hogy a 2 nitrogénatom az 1. és 3. pozíciót foglalja el, míg a 4 szénatom a 2., 4., 5. és 6. pozícióban helyezkedik el.
A purinok esetében viszont a numerikus hozzárendelési kritériumok szerint a 4 nitrogénatom az 1., 3., 7. és 9. pozíciót foglalja el, míg az 5 szénatom a 2., 4., 5., 6. és 8. pozícióban helyezkedik el.
Pozíció a nukleotidokban
A nukleotid nitrogén bázisa mindig a megfelelő pentóz 1-es helyzetében lévő szénhez kapcsolódik egy kovalens N-glikozid kötésen keresztül .
Pontosabban,
- A pirimidinből származó nitrogénbázisok az N-glikozidkötést az 1-es helyzetben lévő nitrogénatomon keresztül alkotják;
- Míg a purinból származó nitrogénbázisok az N-glikozidkötést alkotják, a 9-es helyzetben lévő nitrogénatomon keresztül.
A nukleotidok kémiai szerkezetében a pentóz a központi elem, amelyhez a nitrogénbázis és a foszfátcsoport kötődik.
A kémiai kötés, amely a foszfátcsoportot a pentózzal egyesíti, foszfodiészter típusú, és a foszfátcsoport oxigénjét és a pentóz 5-ös helyzetében lévő szénatomot tartalmaz.
Mikor AZOTE ALAPJÁNAK NUKLEÓZID?
A nitrogénbázis és a pentóz kombinációja szerves molekulát képez, amely a nukleozid nevét veszi át.
Tehát a nukleozidokat nukleotidokká módosító foszfátcsoport hozzáadása.
Ezen túlmenően, a nukleotidok egy meghatározott definíciója szerint ezek a szerves vegyületek "nukleozidok, amelyek egy vagy több foszfátcsoportot tartalmaznak az alkotó pentóz 5 szénatomjához".
Szervezet a DNS-ben
A DNS vagy a dezoxiribonukleinsav egy nagy biológiai molekula, amelyet két nagyon hosszú nukleotidszál (vagy polinukleotid szál ) alkot .
Ezeknek a polinukleotidszálaknak bizonyos jellemzői vannak, amelyek külön említést érdemelnek, mivel szorosan érintik a nitrogénbázisokat is:
- Összekapcsolódnak.
- Ezek ellentétes irányúak ("párhuzamos szálak").
- Csavarják egymást, mintha két spirál lenne.
- Az őket alkotó nukleotidok olyan helyzetben vannak, hogy a nitrogénbázisok az egyes spirálok központi tengelye felé irányulnak, míg a pentózok és a foszfátcsoportok az utóbbiak külső állványát képezik.
A nukleotidok szinguláris elrendezése a két polinukleotid szál minden egyes nitrogénbázisát hidrogénkötéseken keresztül a másik szálon lévő nitrogénbázissal egyesíti. Ez az unió tehát olyan bázisok, kombinációk kombinációját hozza létre, amelyeket a biológiai és genetikusok párosítanak, vagy egy bázispárot .
A fentiekben megállapítottuk, hogy a két szál összekapcsolódik: a két polinukleotid-szál különböző nitrogénbázisai közötti kötések, amelyek meghatározzák az egyesületüket.
A KÖVETKEZŐ ALAPVETŐ ALAPOK KONCEPCIÓJA
A DNS szerkezetének tanulmányozásával a kutatók rájöttek, hogy a nitrogénbázisok párosítása nagyon specifikus . Valójában észrevették, hogy az adenin csak a timinhez csatlakozik, míg a citozin csak a guaninhoz kötődik.
E felfedezés fényében a " nitrogénbázisok közötti komplementaritás " kifejezést jelezték, hogy jelezzék az adenin és a timin, valamint a guaninnal történő citozin együttes kötődését.
A nitrogénbázisok közötti komplementer párosítás azonosítása kulcsfontosságú volt a DNS fizikai dimenzióinak és a két polinukleotid szálak különleges stabilitásának magyarázatához.
Az amerikai biológus, James Watson és az angol biológus, Francis Crick, 1953-ban, döntő szerepet játszott a DNS-szerkezet felfedezésében (a két polinukleotid szál spirális tekercsétől a komplementer nitrogénbázisok párosításáig).
Az úgynevezett " kettős spirálmodell " megfogalmazásával Watson és Crick hihetetlen intuícióval rendelkeztek, ami epochális fordulópontot jelentett a molekuláris biológia és a genetika területén.
Tény, hogy a pontos DNS-struktúra felfedezése lehetővé tette a biológiai folyamatok tanulmányozását és megértését, amelyek főszereplőjeként a dezoxiribonukleinsavat látják: az RNS replikálódása vagy alakulása a fehérjék előállítására.
A KÉSZÜLÉKEK, AMELYEK A LUNG ALKATRÉSZEI EGYÜTT
A DNS-molekulában lévő két nitrogénbázis összekapcsolása, amely a komplementer párosítást képezi, egy sor kémiai kötés, melyet hidrogénkötéseknek neveznek.
Az adenin és a timin kölcsönhatásba lép egymással két hidrogénkötéssel, míg a guanin és a citozin három hidrogénkötéssel.
HOGYAN AZ AZOTÁT ALAPOK CSATLAKOZÁSA AZ EMBERI DNS MOLEKUULÁT?
Az általános humán DNS-molekula körülbelül 3, 3 milliárd bázisos nitrogénpárot tartalmaz, amelyek szálonként körülbelül 3, 3 milliárd nukleotidot tartalmaznak.
Ábra: Adenin és timin, valamint guanin és citozin közötti kémiai kölcsönhatás. Az olvasó tudomásul veszi a két polinukleotid szál nitrogénbázisát összekötő hidrogénkötések helyzetét és számát.
Szervezet az RNS-ben
A DNS-től, az RNS -től vagy a ribonukleinsavtól eltérően, nukleinsav, amely általában egyetlen nukleotid szálból áll.
Ezért a nitrogéntartalmú bázisok "páratlanok".
Meg kell azonban jegyezni, hogy a komplementer nitrogénbázisú szál hiánya nem zárja ki annak lehetőségét, hogy az RNS-nitrogénbázisok a DNS-ekhez hasonlóak legyenek.
Más szavakkal, az egyetlen RNS-szál nitrogénbázisai a nitrogénbázisok komplementaritási törvényei szerint pontosan egyezhetnek a DNS nitrogénbázisaival.
A két különböző RNS molekula nitrogénbázisai közötti komplementer párosítás a fehérjeszintézis fontos folyamatának (vagy a fehérje szintézisének ) alapja.
A URACILE KIEGÉSZÍT A TIMINA-t
Az RNS-ben az uracil nemcsak struktúrában, hanem komplementer párosításban is helyettesíti a DNS-timint: valójában a nitrogén bázis specifikusan kötődik az adeninnel, amikor két különböző RNS-molekula funkcionális okokból jelenik meg.
Biológiai szerep
A gének expressziója a DNS nukleotidjaihoz kapcsolódó nitrogénbázisok szekvenciájától függ. A gének többé-kevésbé hosszú DNS-szegmensek (azaz nukleotidszegmensek), amelyek a fehérjeszintézishez nélkülözhetetlen információkat tartalmazzák. Aminosavakból álló fehérjék biológiai makromolekulák, amelyek alapvető szerepet játszanak a szervezet sejtmechanizmusainak szabályozásában.
Egy adott gén nitrogénbázisainak szekvenciája meghatározza a kapcsolódó fehérje aminosav-szekvenciáját.
