општост
Азотне базе су ароматична хетероциклична органска једињења, која садрже азотне атоме, који учествују у формирању нуклеотида.
Плод уједињења азотне базе, пентозе (тј. Шећера са 5 атома угљеника) и фосфатне групе, нуклеотиди су молекуларне јединице које чине ДНК и РНК нуклеинских киселина.
У ДНК, азотне базе су: аденин, гванин, цитозин и тимин; у РНК, они су исти, осим тимина, на чијем се месту налази азотна база названа урацил.
За разлику од РНК, азотне базе ДНК формирају упаривање или базне парове. Присуство ових упаривања је могуће јер ДНК има двоструку нуклеотидну структуру.
Експресија гена зависи од секвенце азотних база комбинованих са ДНК нуклеотидима.
Шта су азотне базе?
Азотне базе су органски молекули, који садрже азот, који учествују у формирању нуклеотида .
Свака формирана из азотне базе, шећера са 5 атома угљеника (пентоза) и фосфатне групе, нуклеотиди су молекуларне јединице које чине ДНК и РНК нуклеинских киселина .
Нуклеинске киселине ДНК и РНК су биолошки макромолекули, на којима зависи развој и правилно функционисање ћелија живог бића.
Душикове базе нуклеарних киселина
Азотне базе које чине ДНК и РНК нуклеинских киселина су: аденин, гванин, цитозин, тимин и урацил .
Аденин, гванин и цитозин су заједнички за обе нуклеинске киселине, тј. Они су део и ДНК нуклеотида и РНК нуклеотида. Тимин је искључиво за ДНК, док је урацил искључиво за РНК .
Направивши кратак резиме, дакле, азотне базе које формирају нуклеинску киселину (било ДНК или РНК) припадају 4 различите врсте.
ПРЕКРИВАЊЕ АЗОТНИХ БАЗА
Хемичари и биолози сматрају да је прикладно скратити називе азотних база с једним словом абецеде. На тај начин су лакше и брже приказали и описали нуклеинске киселине на текстовима.
Аденин се поклапа са великим словима А; гванин са великим словом Г; цитозин са великим словом Ц; тимин са великим словима Т; коначно, урацил са великим словом У.
Класе и структура
Постоје две класе азотних база: класа азотних база које потичу од пиримидина и класе азотних база које потичу од пурина .
Слика: генеричка хемијска структура пиримидина и пурина.
Азотне базе које потичу од пиримидина су такође познате са алтернативним именима: пиримидин или пиримидин азотне базе ; док су азотне базе које потичу од пурина такође познате са алтернативним речима: пуринске или пуринске азотне базе .
Цитозин, тимин и урацил спадају у класу пиримидинских азотних база; аденин и гванин, с друге стране, чине класу азотних база пурина.
Примери деривата пурина, осим азотних база ДНК и РНК
Међу дериватима пурина постоје и органска једињења која нису азотне базе ДНК и РНК. На пример, једињења као што су кофеин, ксантин, хипоксантин, теобромин и мокраћна киселина спадају у ову категорију.
ШТА СУ АЗОТЕ БАЗЕ ИЗ ХЕМИЈСКОГ ПОГЛЕДА?
Органски хемичари дефинишу азотне базе и све деривате пурина и пиримидина као хетероциклична ароматична једињења .
- Хетероциклично једињење је органско прстенско (или циклично) једињење које, у горе поменутом прстену, има један или више атома осим угљеника. У случају пурина и пиримидина, атоми осим угљеника су атоми азота.
- Ароматско једињење је органско једињење у облику прстена које има структурне и функционалне карактеристике сличне онима бензена.
СТРУКТУРА
Слика: хемијска структура бензена.
Хемијска структура азотних база добијених из пиримидина се састоји углавном из једног прстена са 6 атома, од којих су 4 угљеник и 2 су азот.
У ствари, пиримидинска азотна база је пиримидин са једним или више супституената (тј. Један атом или група атома) везаних за један од угљеникових атома прстена.
Насупрот томе, хемијска структура азотних база изведених из пурина састоји се, углавном, у двоструком прстену са 9 укупних атома, од којих је 5 угљеника, а 4 су азот. Горе поменути двоструки прстен са 9 укупних атома потиче од фузије пиридиминског прстена (тј. Пиримидинског прстена) са имидазолним прстеном (тј. Прстеном имидазола, другим органским хетероцикличким једињењем).
Слика: имидазолна структура.
Као што је познато, пиримидински прстен садржи 6 атома; док имидазолски прстен садржи 5. Са фузијом, два прстена имају по два атома угљеника, што објашњава зашто коначна структура садржи, конкретно, 9 атома.
ЛОКАЦИЈА АЗОТНИХ АТОМА У ПУРИНУ И ПИРИМИДИНУ
Да би се поједноставило проучавање и описивање органских молекула, органски хемичари су размишљали о додели идентификационог броја угљевима и свим осталим атомима потпорних структура. Нумерирање увек почиње од 1, заснива се на веома специфичним критеријумима задатка (који је овде боље изоставити) и служи за утврђивање положаја сваког атома у молекулу.
За пиримидине, бројчани критеријум задатка утврђује да 2 атома азота заузимају позицију 1 и позицију 3, док 4 атома угљеника живе у положајима 2, 4, 5 и 6.
За пурине, с друге стране, нумерички критеријум задатка наводи да 4 атома азота заузимају позиције 1, 3, 7 и 9, док 5 атома угљеника лежи у положајима 2, 4, 5, 6 и 8.
Положај у нуклеотидима
Азотна база нуклеотида увек спаја угљеник у положају 1 одговарајуће пентозе, преко ковалентне Н-гликозидне везе .
Конкретно,
- Азотне базе које потичу од пиримидина формирају Н-гликозидну везу, преко њиховог азота у положају 1 ;
- Док азотне базе које потичу од пурина формирају Н-гликозидну везу, кроз њихов азот у положају 9 .
У хемијској структури нуклеотида, пентоза представља централни елемент, на који се везују азотна база и фосфатна група.
Хемијска веза која уједињује фосфатну групу са пентозом је фосфодиестарског типа и укључује кисеоник из фосфатне групе и угљеник у положају 5 пентозе.
КАДА АЗОТЕ БАЗЕ ОБЛИКУЈУ НУКЛЕОСИД?
Комбинација азотне базе и пентозе формира органски молекул који узима име нуклеозида .
Дакле, то је додавање фосфатне групе која мења нуклеозиде у нуклеотиде.
Штавише, према одређеној дефиницији нуклеотида, ова органска једињења би била "нуклеозиди који имају једну или више фосфатних група везаних за угљеник 5 састојка пентозе".
Организација у ДНК
ДНК, или деоксирибонуклеинска киселина, је велика биолошка молекула, формирана од два веома дуга низа нуклеотида (или полинуклеотидних филамената ).
Ови полинуклеотидни филаменти имају неке карактеристике, које заслужују посебну пажњу, јер се оне уско односе и на азотне базе:
- Они су спојени заједно.
- Они су оријентисани у супротним правцима ("антипаралелни филаменти").
- Они се умотавају, као да су то две спирале.
- Нуклеотиди који их сачињавају имају диспозицију такву да су азотне базе оријентисане према централној оси сваке спирале, док пентозе и фосфатне групе формирају спољну скелу овог другог.
Сингуларни распоред нуклеотида узрокује да се свака азотна база једног од два полинуклеотидна влакна уједини, преко водикових веза, до азотне базе присутне на другом филаменту. Ова унија, дакле, ствара комбинацију база, комбинација које биолошки и генетичари називају упаривање или пар база .
Горе је речено да су два филамента спојена заједно: то су везе између различитих азотних база двају полинуклеотидних филамената које одређују њихову унију.
КОНЦЕПТ ДОПУНСКОГ ИЗМЕЂУ ОСНОВНИХ ОСНОВА
Проучавајући структуру ДНК, истраживачи су схватили да је упаривање азотних база веома специфично . Заправо, приметили су да се аденин придружује само тимину, док се цитозин везује само за гванин.
У светлу овог открића, сковали су термин " комплементарност између азотних база ", да би указали на једнозначно везивање аденина са тимином и цитозином са гванином.
Идентификација комплементарног упаривања између азотних база била је кључна за објашњавање физичких димензија ДНК и посебне стабилности два полинуклеотидна влакна.
Одлучујући допринос открићу структуре ДНК (од спиралног намотавања два полинуклеотидна ланца до спаривања комплементарних азотних база) дао је амерички биолог Јамес Ватсон и енглески биолог Францис Црицк, 1953. године.
Формулацијом такозваног " модела двоструког хеликса ", Ватсон и Црицк имали су невероватну интуицију, која је представљала епохалну прекретницу у пољу молекуларне биологије и генетике.
Заправо, откриће тачне структуре ДНК омогућило је проучавање и разумевање биолошких процеса који деоксирибонуклеинску киселину виде као протагонисте: од начина на који се РНК реплицира или обликује према томе како генерише протеине.
Везе које држе торњеве плужних база су заједно
Спајање две азотне базе у молекулу ДНК, формирајући комплементарно упаривање, је низ хемијских веза, познатих као водоничне везе .
Аденин и тимин међусобно дјелују помоћу двије водикове везе, док гуанин и цитозин помоћу три водикове везе.
КОЛИКО БРОЈА АЗОТАТСКИХ БАЗА САДРЖЕ МОЛЕКУЛУ ХУМАНЕ ДНК?
Генерички молекул људске ДНК садржи око 3, 3 милијарде основних азотних парова, који су око 3, 3 милијарде нуклеотида по филаменту.
Слика: хемијска интеракција између аденина и тимина и између гванина и цитозина. Читалац може да забележи положај и број водоничних веза које држе заједно азотне базе два полинуклеотидна влакна.
Организација у РНК
За разлику од ДНК, РНК или рибонуклеинске киселине, то је нуклеинска киселина која се обично састоји од једног ланца нуклеотида.
Према томе, азотне базе које га сачињавају су "неспарене".
Међутим, треба истаћи да недостатак комплементарне азотне базе не искључује могућност да се РНК азотне базе могу појавити као оне ДНК.
Другим речима, азотне базе једне РНА филаменте могу да се поклапају, према законима комплементарности између азотних база, баш као и азотне базе ДНК.
Комплементарно упаривање између азотних база двеју различитих молекула РНК је основа важног процеса синтезе протеина (или синтезе протеина ).
УРАКИЛ ЗАМЈЕНА ТИМИНУ
У РНК урацил замењује ДНК тимин не само у структури већ иу комплементарном упаривању: у ствари, то је азотна база која се специфично везује за аденин, када се два различита РНК молекула појаве из функционалних разлога.
Биолошка улога
Експресија гена зависи од секвенце азотних база спојених на нуклеотиде ДНК. Гени су више или мање дуги сегменти ДНК (тј. Нуклеотидни сегменти), који садрже информације неопходне за синтезу протеина. Састављене од аминокиселина, протеини су биолошки макромолекули, који играју основну улогу у регулисању ћелијских механизама организма.
Секвенца азотних база датог гена специфицира аминокиселинску секвенцу сродног протеина.
