biologija

Dušične baze

općenitost

Dušične baze su aromatski heterociklički organski spojevi, koji sadrže dušikove atome, koji sudjeluju u formiranju nukleotida.

Plod ujedinjenja dušične baze, pentoza (tj. Šećer s 5 ugljikovih atoma) i fosfatne skupine, nukleotidi, su molekularne jedinice koje čine nukleinske kiseline DNA i RNA.

U DNA, dušične baze su: adenin, gvanin, citozin i timin; u RNA, oni su isti, osim timina, u čijem se mjestu nalazi dušična baza nazvana uracil.

Za razliku od onih iz RNA, dušične baze DNA tvore parove ili parove baza. Prisutnost ovih uparivanja je moguća jer DNA ima dvolančanu nukleotidnu strukturu.

Ekspresija gena ovisi o sekvenci dušičnih baza u kombinaciji s DNA nukleotidima.

Što su dušične baze?

Dušične baze su organske molekule koje sadrže dušik i koje sudjeluju u stvaranju nukleotida .

Svaka je formirana iz dušične baze, šećera s 5 ugljikovih atoma (pentoza) i fosfatne skupine, nukleotidi su molekularne jedinice koje čine DNA i RNA nukleinskih kiselina .

Nukleinske kiseline DNA i RNA su biološke makromolekule, na kojima ovisi razvoj i pravilno funkcioniranje stanica živog bića.

Dušikove baze nuklearnih kiselina

Dušične baze koje čine DNA i RNA nukleinskih kiselina su: adenin, gvanin, citozin, timin i uracil .

Adenin, gvanin i citozin su zajednički za obje nukleinske kiseline, tj. Dio su i nukleotida DNA i RNA nukleotida. Timin je isključivo za DNA, dok je uracil isključivo za RNA .

Napravivši kratak sažetak, dušične baze koje tvore nukleinsku kiselinu (bilo DNA ili RNA) pripadaju 4 različite vrste.

PREKRIVANJE AZOTNIH BAZA

Kemičari i biolozi smatraju da je prikladno skratiti nazive dušičnih baza s jednim slovom abecede. Na taj su način olakšali i ubrzali prikaz i opis nukleinskih kiselina na tekstovima.

Adenin se podudara s velikim slovima A; gvanin s velikim slovom G; citozin s velikim slovom C; timin s velikim slovima T; konačno, uracil s velikim slovom U.

Klase i struktura

Postoje dvije klase dušikovih baza: klasa dušičnih baza koje potječu od pirimidina i klase dušičnih baza koje potječu od purina .

Slika: generička kemijska struktura pirimidina i purina.

Dušične baze koje potječu od pirimidina su također poznate s alternativnim nazivima: pirimidinske ili pirimidinske dušične baze ; dok su dušične baze koje potječu od purina također poznate s alternativnim riječima: purinske ili purinske dušične baze .

Citozin, timin i uracil spadaju u skupinu pirimidinskih dušičnih baza; adenin i gvanin, s druge strane, čine razred purinskih dušičnih baza.

Primjeri derivata purina, osim dušičnih baza DNA i RNA

Među derivatima purina postoje i organski spojevi koji nisu dušične baze DNA i RNA. Na primjer, spojevi kao što su kofein, ksantin, hipoksantin, teobromin i mokraćna kiselina spadaju u ovu kategoriju.

ŠTO SU AZOTE BAZE IZ KEMIJSKOG POGLEDA?

Organski kemičari definiraju dušične baze i sve derivate purina i pirimidina kao heterocikličke aromatske spojeve .

  • Heterociklički spoj je organski prsten (ili ciklički) spoj koji u gore spomenutom prstenu ima jedan ili više atoma osim ugljika. U slučaju purina i pirimidina, atomi osim ugljika su atomi dušika.
  • Aromatski spoj je prstenasti organski spoj koji ima strukturalne i funkcionalne karakteristike slične onima benzena.

STRUKTURA

Slika: kemijska struktura benzena.

Kemijska struktura dušikovih baza dobivenih iz pirimidina sastoji se uglavnom iz jednog prstena sa 6 atoma, od kojih su 4 ugljika, a 2 su dušik.

U stvari, pirimidinska dušična baza je pirimidin s jednim ili više supstituenata (tj. Jedan atom ili skupina atoma) vezanih na jedan od ugljikovih atoma prstena.

Suprotno tome, kemijska struktura dušičnih baza dobivenih iz purina sastoji se uglavnom iz dvostrukog prstena s ukupno 9 atoma, od kojih je 5 ugljika, a 4 su dušik. Gore spomenuti dvostruki prsten s 9 ukupnih atoma potječe od fuzije piridiminskog prstena (tj. Pirimidinskog prstena) s imidazolnim prstenom (tj. Prstenom imidazola, drugim organskim heterocikličkim spojem).

Slika: imidazolska struktura.

Kao što je poznato, pirimidinski prsten sadrži 6 atoma; dok imidazolski prsten sadrži 5. Sa fuzijom, dva prstena dijele po dva atoma ugljika i to objašnjava zašto konačna struktura sadrži, konkretno, 9 atoma.

LOKACIJA DUŠIČNIH ATOMA U PURINU I PIRIMIDINU

Kako bi se pojednostavilo proučavanje i opisivanje organskih molekula, organski kemičari su razmišljali o dodjeli identifikacijskog broja ugljevima i svim ostalim atomima potpornih struktura. Numeriranje uvijek počinje od 1, temelji se na vrlo specifičnim kriterijima dodjele (koji je ovdje bolje izostaviti) i služi za određivanje položaja svakog atoma unutar molekule.

Za pirimidine, brojčani kriteriji za određivanje utvrđuju da 2 dušikova atoma zauzimaju poziciju 1 i položaj 3, dok 4 ugljikova atoma žive u položajima 2, 4, 5 i 6.

Za purine, s druge strane, brojčani kriteriji dodjeljivanja navode da 4 dušikova atoma zauzimaju položaje 1, 3, 7 i 9, dok 5 ugljikovih atoma leži u položajima 2, 4, 5, 6 i 8.

Položaj u nukleotidima

Dušična baza nukleotida uvijek spaja ugljik u položaju 1 odgovarajuće pentoze, preko kovalentne N-glikozidne veze .

Naime,

  • Dušične baze koje potječu od pirimidina tvore N-glikozidnu vezu, kroz njihov dušik u položaju 1 ;
  • Dok dušične baze koje potječu od purina formiraju N-glikozidnu vezu, kroz njihov dušik u položaju 9 .

U kemijskoj strukturi nukleotida, pentoza predstavlja središnji element, na koji se vežu dušična baza i fosfatna skupina.

Kemijska veza koja spaja fosfatnu skupinu s pentozom je fosfodiesterskog tipa i uključuje kisik fosfatne skupine i ugljik u položaju 5 pentoze.

KADA AZOTE BAZE OBLIKUJU NUKLEOSID?

Kombinacija dušične baze i pentoze čini organsku molekulu koja uzima naziv nukleozida .

Dakle, to je dodavanje fosfatne skupine koja mijenja nukleozide u nukleotide.

Štoviše, prema određenoj definiciji nukleotida, ovi organski spojevi bili bi "nukleozidi koji imaju jednu ili više fosfatnih skupina vezanih na ugljik 5 konstituirajuće pentoze".

Organizacija u DNA

DNA, ili deoksiribonukleinska kiselina, je velika biološka molekula, formirana od dva vrlo duga niza nukleotida (ili polinukleotidnih filamenata ).

Ovi polinukleotidni filamenti imaju neke karakteristike, koje zaslužuju posebno spominjanje, jer se one usko odnose i na dušične baze:

  • Oni su spojeni zajedno.
  • Oni su orijentirani u suprotnim smjerovima ("antiparalelni filamenti").
  • Oni se međusobno umotavaju, kao da su to dvije spirale.
  • Nukleotidi koji ih sačinjavaju imaju dispoziciju takvu da su dušične baze orijentirane prema središnjoj osi svake spirale, dok pentoze i fosfatne skupine oblikuju vanjsku skelu ovog drugog.

    Pojedinačni raspored nukleotida uzrokuje da se svaka dušična baza jednog od dva polinukleotidna vlakna ujedinjuje, preko vodikovih veza, s dušikovom bazom prisutnom na drugom filamentu. Ova unija, dakle, stvara kombinaciju baza, kombinacija koje biološki i genetičari nazivaju uparivanjem ili parom baza .

    Gore je navedeno da su ta dva vlakna spojena zajedno: to su veze između različitih dušičnih baza dviju polinukleotidnih filamenata koje određuju njihovu uniju.

KONCEPT DOPUNSKOG IZMEĐU OSNOVNIH OSNOVA

Proučavajući strukturu DNA, istraživači su shvatili da je sparivanje dušičnih baza vrlo specifično . Zapravo, primijetili su da se adenin pridružuje samo timinu, dok se citozin veže samo za gvanin.

U svjetlu ovog otkrića, skovali su izraz " komplementarnost između dušičnih baza " kako bi ukazali na jednoznačno vezanje adenina s timinom i citozinom s gvaninom.

Identifikacija komplementarnog sparivanja između dušičnih baza bila je ključna za objašnjavanje fizičkih dimenzija DNA i posebne stabilnosti koju uživaju dva polinukleotidna vlakna.

Odlučujući doprinos otkriću strukture DNK (od spiralnih namotaja dvaju polinukleotidnih lanaca do sparivanja komplementarnih dušičnih baza) dao je američki biolog James Watson i engleski biolog Francis Crick 1953. godine.

Formulacijom takozvanog " modela dvostrukog heliksa " Watson i Crick imali su nevjerojatnu intuiciju, koja je predstavljala epohalnu prekretnicu u području molekularne biologije i genetike.

Zapravo, otkriće egzaktne strukture DNA omogućilo je proučavanje i razumijevanje bioloških procesa koji deoksiribonukleinsku kiselinu vide kao protagoniste: od načina na koji se RNA replicira ili oblikuje prema tome kako stvara proteine.

Vezi koje drže supruge plućnih baza su zajedno

Spajanje dvije dušične baze u molekuli DNA, koje čine komplementarno uparivanje, je niz kemijskih veza, poznatih kao vodikove veze .

Adenin i timin međusobno djeluju pomoću dvije vodikove veze, dok guanin i citozin pomoću triju vodikovih veza.

KOLIKO BROJA AZOTATSKIH BAZA SADRŽE MOLEKULU LJUDSKE DNA?

Generička molekula ljudske DNA sadrži oko 3, 3 milijarde osnovnih dušičnih parova, koji su oko 3, 3 milijarde nukleotida po filamentu.

Slika: kemijska interakcija između adenina i timina te između gvanina i citozina. Čitatelj može zabilježiti položaj i broj vodikovih veza koje drže zajedno dušične baze dvaju polinukleotidnih vlakana.

Organizacija u RNA

Za razliku od DNA, RNA ili ribonukleinske kiseline, to je nukleinska kiselina koja se obično sastoji od jednog lanca nukleotida.

Stoga su dušične baze koje ga sačinjavaju "nesparen".

Međutim, treba naglasiti da nedostatak komplementarnog lanca dušika ne isključuje mogućnost da se RNA azotne baze mogu pojaviti kao one DNA.

Drugim riječima, dušične baze jedne RNA filamente mogu se podudarati, prema zakonima komplementarnosti između dušičnih baza, baš kao i dušične baze DNA.

Komplementarno sparivanje između dušičnih baza dviju različitih molekula RNA temelj je važnog procesa sinteze proteina (ili sinteze proteina ).

URAKIL ZAMJENA TIMINU

U RNA uracil zamjenjuje DNA timin ne samo u strukturi nego iu komplementarnom uparivanju: zapravo, to je dušična baza koja se specifično veže na adenin, kada se dvije različite molekule RNA pojavljuju iz funkcionalnih razloga.

Biološka uloga

Ekspresija gena ovisi o sekvenci dušičnih baza spojenih na nukleotide DNA. Geni su više ili manje dugi segmenti DNA (tj. Nukleotidni segmenti) koji sadrže informacije bitne za sintezu proteina. Sastavljene od aminokiselina, proteini su biološke makromolekule, koje igraju temeljnu ulogu u reguliranju staničnih mehanizama organizma.

Slijed dušikovih baza određenog gena određuje aminokiselinsku sekvencu srodnog proteina.