generalitet
De nitrogenholdige basene er aromatiske heterocykliske organiske forbindelser, som inneholder nitrogenatomer, som deltar i dannelsen av nukleotider.
Frukt av foreningen av en nitrogenbasert base, en pentose (dvs. et sukker med 5 karbonatomer) og en fosfatgruppe, nukleotider er molekylenhetene som utgjør nukleinsyrene DNA og RNA.
I DNA er nitrogenbasisene: adenin, guanin, cytosin og tymin; i RNA er de de samme, med unntak av thymin, i hvilket sted det er en nitrogenbasert base kalt uracil.
I motsetning til de av RNA danner de nitrogenbaserte basene av DNA parring eller basepar. Tilstedeværelsen av disse sammenkoblingen er mulig fordi DNA har en dobbeltstrenget nukleotidstruktur.
Genuttrykk avhenger av sekvensen av nitrogenbaserte baser kombinert med DNA-nukleotider.
Hva er nitrogenbaserte baser?
De nitrogenholdige basene er de organiske molekylene, som inneholder nitrogen, som deltar i dannelsen av nukleotider .
Hver dannet fra en nitrogenbasert base, et sukker med 5 karbonatomer (pentose) og en fosfatgruppe, er nukleotider molekylenhetene som utgjør nukleinsyrene DNA og RNA .
Nukleinsyrene DNA og RNA er de biologiske makromolekylene, hvor utviklingen og riktig funksjon av cellene i et levende vesen er avhengig.
NITROGEN BASER AV NUCLEISKE Syrer
De nitrogenbaserte basene som utgjør nukleinsyrene DNA og RNA er: adenin, guanin, cytosin, tymin og uracil .
Adenin, guanin og cytosin er felles for begge nukleinsyrer, dvs. de er en del av både DNA-nukleotider og RNA-nukleotider. Thymine er eksklusivt for DNA, mens uracil er eksklusivt for RNA .
Å lage en kort oppsummering tilhører så de nitrogenbaserte basene som danner en nukleinsyre (det være seg DNA eller RNA) til 4 forskjellige typer.
AVSNITTELSER AV NITROGEN BASER
Kjemikere og biologer mente det var hensiktsmessig å forkorte navnene på nitrogenbasene med et enkelt bokstav i alfabetet. På denne måten har de gjort representasjon og beskrivelse av nukleinsyrer på tekster enklere og raskere.
Adeninen faller sammen med hovedbokstavene A; guanin med bokstaven G; cytosin med et bokstav C; thymin med store bokstaver T; Til slutt, uracilet med bokstaven U.
Klasser og struktur
Det er to klasser av nitrogenholdige baser: klassen av nitrogenbasene som kommer fra pyrimidin og klassen av nitrogenbasene som kommer fra purinen .
Figur: Generisk kjemisk struktur av en pyrimidin og en purin.
De nitrogenholdige baser som kommer fra pyrimidin er også kjent med de alternative navnene på: pyrimidin eller pyrimidin nitrogenbaserte baser ; mens de nitrogenbaserte basene som kommer fra purinen, også er kjent med alternative ord av: purin eller purin nitrogenbaser .
Cytosin, tymin og uracil tilhører klassen av pyrimidin-nitrogenbaserte baser; adenin og guanin, derimot, utgjør klassen av purine nitrogenbaserte baser.
Eksempler på purinderivater, unntatt nitrogenbasene av DNA og RNA
Blant purinderivatene er det også organiske forbindelser som ikke er nitrogenholdige baser av DNA og RNA. For eksempel faller forbindelser som koffein, xantin, hypoksantin, teobromin og urinsyre inn i denne kategorien.
HVA ER AZOTE BASER FRA DEN KEMISKE VISNINGSPUNKTEN?
Organiske kjemikere definerer nitrogenbasene og alle purin- og pyrimidinderivater som heterocykliske aromatiske forbindelser .
- En heterocyklisk forbindelse er en organisk ring (eller cyklisk) forbindelse som i den nevnte ring har ett eller flere andre atomer enn karbon. For puriner og pyrimidiner er andre atomer enn karbon nitrogenatomer.
- En aromatisk forbindelse er en ringformet organisk forbindelse som har strukturelle og funksjonelle egenskaper som ligner på benzen.
STRUKTUR
Figur: Kjemisk struktur av benzen.
Den kjemiske strukturen av nitrogenbasene utledet fra pyrimidin består hovedsakelig i en enkelt ring med 6 atomer, hvorav 4 er karboner og 2 er nitrogen.
Faktisk er en pyrimidin-nitrogenbasert base en pyrimidin med en eller flere substituenter (dvs. et enkeltatom eller en gruppe av atomer) bundet til en av ringens karbonatomer.
I kontrast består den kjemiske strukturen av nitrogenbasene avledet fra purinen hovedsakelig i en dobbeltring med 9 totalt atomer, hvorav 5 er karboner, hvorav 4 er nitrogen. Ovennevnte dobbeltring med 9 totale atomer kommer fra sammensmeltningen av en pyridiminisk ring (dvs. pyrimidinringen) med en imidazolring (dvs. ringen av imidazol, en annen organisk heterocyklisk forbindelse).
Figur: imidazolstruktur.
Som kjent, inneholder pyrimidinringen 6 atomer; mens imidazolringen inneholder 5. Ved fusjon deler de to ringene to karbonatomer hver og dette forklarer hvorfor den endelige strukturen inneholder spesifikt 9 atomer.
Plassering av nitrogenatomer i purine og pyrimidin
For å forenkle studien og beskrivelsen av organiske molekyler har organiske kjemikere tenkt på å tildele et identifikasjonsnummer til kolene og til alle andre atomer av bærestrukturene. Nummereringen starter alltid fra 1, den er basert på meget spesifikke oppdragskriterier (som her er bedre å utelate) og tjener til å fastslå posisjonen til hvert atom, innenfor molekylet.
For pyrimidiner fastslår de numeriske oppdragskriteriene at de 2 nitrogenatomer opptar posisjon 1 og posisjon 3, mens de 4 karbonatomene ligger i posisjonene 2, 4, 5 og 6.
For puriner oppgir de numeriske oppdragskriteriene at de fire nitrogenatomer opptar posisjoner 1, 3, 7 og 9, mens de 5 karbonatomene ligger i posisjonene 2, 4, 5, 6 og 8.
Posisjon i nukleotider
Den nitrogeniske basen av et nukleotid forbinder alltid karbonet i posisjon 1 av den tilsvarende pentose, gjennom en kovalent N-glykosidbinding .
Konkret
- De nitrogenholdige baser som dannes fra pyrimidinen danner N-glykosidbindingen, gjennom nitrogenet i posisjon 1 ;
- Mens de nitrogenbaserte basene som kommer fra purinen danner N-glykosidbindingen, gjennom nitrogenet i posisjon 9 .
I den kjemiske strukturen av nukleotider representerer pentosen det sentrale elementet, som den nitrogenholdige base og fosfatgruppen binder til.
Den kjemiske bindingen som forener fosfatgruppen til pentosen, er av fosfodiester- typen og involverer et oksygen av fosfatgruppen og karbonet i posisjon 5 av pentosen.
NÅR AZOTE BASER FORMER EN NUCLEOSIDE?
Kombinasjonen av en nitrogenbasert base og en pentose danner et organisk molekyl som heter nukleosid .
Således er det tilsetningen av fosfatgruppen som forandrer nukleosider til nukleotider.
Videre, ifølge en bestemt definisjon av nukleotider, ville disse organiske forbindelser være "nukleosider som har en eller flere fosfatgrupper koblet til karbon 5 av den valgte pentose".
Organisasjon i DNA
DNA, eller deoksyribonukleinsyre, er et stort biologisk molekyl, dannet av to meget lange tråder av nukleotider (eller polynukleotidfilamenter ).
Disse polynukleotidfilamenter har noen egenskaper som fortjener en spesiell omtale fordi de også nært berører de nitrogenbaserte basene:
- De er samlet sammen.
- De er orientert i motsatt retning ("antiparallelle filamenter").
- De vikler hverandre, som om de var to spiraler.
- Nukleotidene som utgjør dem har en disposisjon slik at de nitrogenholdige baser er orientert mot hver sin spirals sentrale akse, mens pentosene og fosfatgruppene danner den ytre stillas av den sistnevnte.
Den singulære arrangementet av nukleotidene forårsaker at hver nitrogen-base av et av de to polynukleotidfilamenter forener, gjennom hydrogenbindinger, til en nitrogenbasen som er tilstede på den andre filament. Denne foreningen skaper derfor en kombinasjon av baser, kombinasjoner som biologiske og genetikere kaller sammenkobling eller et par baser .
Det er blitt sagt ovenfor at de to filamentene er sammenføyet: det er bindingene mellom de forskjellige nitrogenbasene av de to polynukleotidfilamenter som bestemmer deres forening.
BEGREP AV TILLEGG MELLOM BASERTE BASER
Ved å studere DNA-strukturen innså forskerne at sammenkoblingen av nitrogenbaserte baser er svært spesifikk . Faktisk merket de at adenin bare går med tymin, mens cytosin binder seg bare til guanin.
I lys av denne funnene drev de begrepet " komplementaritet mellom nitrogenbaser ", for å indikere univokal binding av adenin med tymin og cytosin med guanin.
Identifikasjonen av komplementær sammenkobling mellom nitrogenbaser var nøkkelen til å forklare de fysiske dimensjonene av DNA og den spesielle stabiliteten som de to polynukleotidfilamenter nydde til.
Et avgjørende bidrag til oppdagelsen av DNA-strukturen (fra spiralviklingen av de to polynukleotidstrenger til parring av komplementære nitrogenbaser) ble gitt av den amerikanske biologen James Watson og den engelske biologen Francis Crick, i 1953.
Med formuleringen av den såkalte " double helix-modellen " hadde Watson og Crick en utrolig intuisjon, som representerte et epokalt vendepunkt innen molekylærbiologi og genetikk.
Faktisk oppdaget oppdagelsen av den eksakte DNA-strukturen studien og forståelsen av de biologiske prosessene som ser deoksyribonukleinsyre som hovedpersonen: fra hvordan RNA repliseres eller formes til hvordan det genererer proteiner.
De bandene som holder koppene av lunge baser sammen
Sammenkobling av to nitrogenbaserte baser i et DNA-molekyl, som danner komplementær sammenkobling, er en rekke kjemiske bindinger, kjent som hydrogenbindinger .
Adenin og tymin interagerer med hverandre ved hjelp av to hydrogenbindinger, mens guanin og cytosin ved hjelp av tre hydrogenbindinger.
Hvor mange kopper AZOTATE BASES INNEHOLDER EN MENNESK DNA MOLECULE?
Et generisk humant DNA-molekyl inneholder ca. 3, 3 milliarder basiske nitrogen-par, som er ca. 3, 3 milliarder nukleotider per filament.
Figur: kjemisk interaksjon mellom adenin og tymin og mellom guanin og cytosin. Leseren kan merke posisjonen og nummeret til hydrogenbindingene som holder sammen de nitrogenbaserte basene av to polynukleotidfilamenter.
Organisasjon i RNA
I motsetning til DNA, RNA eller ribonukleinsyre, er en nukleinsyre vanligvis sammensatt av en enkelt streng av nukleotider.
Derfor er de nitrogenbaserte basene som utgjør det "unpaired".
Imidlertid bør det påpekes at mangelen på en komplementær nitrogenbasestreng ikke utelukker muligheten for at RNA-nitrogenbasene kan virke som DNA-DNA.
Med andre ord kan nitrogenbindene av et enkelt RNA-filament matche, i samsvar med lovene om komplementaritet mellom nitrogenbaserte baser, akkurat som nitrogen-basene av DNA.
Komplementær sammenkobling mellom nitrogenbaserte baser av to forskjellige RNA-molekyler er grunnlaget for den viktige prosessen med proteinsyntese (eller proteinsyntese ).
URACILE ENDRE TIMINA
I RNA erstatter uracil DNA-tymin, ikke bare i struktur, men også i komplementær sammenkobling: Faktisk er det den nitrogenbaserte basen som spesifikt binder til adenin, når to forskjellige RNA-molekyler vises av funksjonelle årsaker.
Biologisk rolle
Ekspresjonen av gener avhenger av sekvensen av nitrogenbaserte forbindelser som er forbundet med DNA-nukleotidene. Gen er mer eller mindre lange segmenter av DNA (dvs. nukleotidsegmenter), som inneholder informasjonen som er avgjørende for proteinsyntese. Utgjøres av aminosyrer, proteiner er biologiske makromolekyler, som spiller en grunnleggende rolle i regulering av en organismes cellulære mekanismer.
Sekvensen av nitrogenbaserte baser av et gitt gen spesifiserer aminosyresekvensen av det relaterte protein.
