Asas nitrogenous bagaimana mereka pasangan, klasifikasi dan fungsi



The asas nitrogenous mereka adalah sebatian organik bentuk heterosiklik, kaya dengan nitrogen. Mereka adalah sebahagian daripada struktur struktur asid nukleik dan molekul lain yang mempunyai kepentingan biologi, seperti nukleosida, dinucleotides dan utusan intrasel. Dengan kata lain, asas nitrogen adalah sebahagian daripada unit yang membentuk asid nukleat (RNA dan DNA) dan molekul yang lain.

Terdapat dua kumpulan utama nitrogenous bases: asas purine atau purin dan pyrimidine base atau pyrimidine. Kumpulan pertama termasuk adenine dan guanine, sementara timina, sitosin dan uracil adalah pangkalan pyrimidine. Secara asasnya asas ini dilambangkan dengan huruf pertama mereka: A, G, T, C dan U.

Blok DNA adalah A, G, T dan C. Dalam pesanan ini asas semua maklumat yang diperlukan untuk pembinaan dan pembangunan organisma hidup dikodifikasikan. Dalam RNA, komponen adalah sama, hanya bahawa T digantikan oleh U.

Indeks

  • 1 Struktur dan klasifikasi
    • 1.1 Ring pyrimidines
    • 1.2 cincin Purine
  • 2 Sifat-sifat asas nitrogen
    • 2.1 Aromatik
    • 2.2 Penyerapan cahaya UV
    • 2.3 Kelarutan dalam air
  • 3 Nitrogenous base kepentingan biologi
  • 4 Bagaimana mereka berkahwin?
    • 4.1 Peraturan penipuan
  • 5 Fungsi
    • 5.1 Struktur struktur asid nukleik
    • 5.2 Struktur blok triphosphat nukleosida
    • 5.3 Autacoid
    • 5.4 Struktur elemen pengawalseliaan
    • 5.5 Struktur koenzim struktur
  • 6 Rujukan

Struktur dan klasifikasi

Basal nitrogen adalah molekul rata, jenis aromatik dan heterosiklik, yang umumnya berasal dari purin atau pirimidin..

Ring pyrimidines

Cincin pirimidin adalah cincin aromatik heterosiklik dengan enam anggota dan dua atom nitrogen. Atom dikira mengikut arah jam.

Cincin Purine

Cincin purine terdiri daripada sistem dua cincin: satu strukturnya sama dengan cincin pyrimidine dan satu lagi sama dengan cincin imidazole. Sembilan atom ini menyatu menjadi satu cincin.

Cincin piramidin adalah sistem yang rata, sementara purin menyimpang sedikit dari corak ini. Satu lipatan atau kedutan yang sedikit telah dilaporkan antara cincin imidazole dan cincin pyrimidine..

Sifat-sifat asas nitrogen

Aromatik

Dalam kimia organik, a cincin aromatik ia ditakrifkan sebagai molekul yang elektronnya ikatan berganda mempunyai peredaran bebas dalam struktur kitaran. Mobiliti elektron di dalam cincin memberikan kestabilan kepada molekul - jika kita bandingkan dengan molekul yang sama - tetapi dengan elektron yang ditetapkan dalam ikatan berganda.

Sifat aromatik sistem cincin ini memberi mereka kemampuan untuk mengalami fenomena yang disebut keto-enol tautomería.

Iaitu, purin dan pirimidin wujud dalam pasangan tautomerik. Keto tautomers dominan pada pH neutral untuk asas uracil, timin dan guanine. Sebaliknya, bentuk enol adalah utama untuk sitosin, pada pH neutral. Aspek ini adalah asas bagi pembentukan jambatan hidrogen di antara pangkalan.

Penyerapan cahaya UV

Satu lagi harta purin dan pirimidin adalah keupayaan mereka untuk menyerap cahaya ultraviolet (cahaya UV). Corak penyerapan ini adalah akibat langsung dari aromatik cincin heterosikliknya.

Spektrum penyerapan mempunyai jarak maksimum 260 nm. Penyelidik menggunakan corak ini untuk mengukur jumlah DNA dalam sampel mereka.

Kelarutan dalam air

Terima kasih kepada sifat aromatik yang kuat dari asas nitrogen, molekul-molekul ini tidak dapat dibubarkan dalam air.

Asas nitrogen untuk kepentingan biologi

Walaupun terdapat sejumlah besar asas nitrogen, kita hanya mendapati beberapa secara semula jadi dalam persekitaran sel hidup organisma hidup.

Pyrimidine yang paling biasa adalah cytosine, uracil, dan timina (5-methyluracil). Sitosin dan thymine adalah pyrimidines biasanya ditemui dalam heliks ganda dua DNA, manakala sitosin dan urasil adalah biasa dalam RNA. Perhatikan bahawa satu-satunya perbezaan antara uracil dan timin adalah kumpulan metil pada karbon 5.

Begitu juga, purin yang paling biasa adalah adenin (purin 6-amino) dan guanine (2-amino-6-oxy purine). Sebatian ini banyak terdapat di kedua-dua molekul DNA dan RNA.

Ada derivatif lain purin yang kita dapati secara semula jadi di dalam sel, di antaranya xanthine, hypoxanthine dan asid urik. Dua yang pertama dapat dijumpai dalam asid nukleat, tetapi dengan cara yang sangat jarang dan tepat waktu. Sebaliknya, asid urik tidak pernah dijumpai sebagai komponen struktur biomolekul ini.

Bagaimana mereka berkahwin?

Struktur DNA itu dijelaskan oleh penyelidik Watson dan Crick. Terima kasih kepada kajiannya, adalah mungkin untuk membuat kesimpulan bahawa DNA adalah heliks ganda. Ia dibentuk oleh rantai panjang nukleotida yang dikaitkan dengan ikatan fosfodiester, di mana kumpulan fosfat membentuk jambatan antara kumpulan hidroksil (-OH) daripada residu gula.

Struktur yang baru kita nyatakan menyerupai tangga bersama dengan tapak tangan masing-masing. Pangkalan nitrogenous adalah analog pada tangga, yang dikelompokkan dalam heliks ganda dengan cara hidrogen jambatan.

Dalam jambatan hidrogen, dua atom elektronegatif berkongsi proton antara pangkalan. Untuk pembentukan jambatan hidrogen, perlu penyertaan atom hidrogen dengan caj positif yang sedikit dan penerima dengan caj negatif yang kecil.

Jambatan dibentuk di antara H dan O. Hubungan ini lemah, dan mereka mestilah, kerana DNA mesti membuka dengan mudah untuk meniru.

Peraturan Chargaff

pasangan bes membentuk ikatan hidrogen mengikut corak berikut purin pyrimidine mengawan dikenali sebagai peraturan Chargaff: guanine dan sitosin pasangan dengan thymine adenina.

Pasangan GC membentuk tiga atom hidrogen bersama, manakala pasangan AT disambungkan hanya dengan dua jambatan. Oleh itu, kita boleh meramalkan bahawa DNA dengan kandungan GC yang lebih tinggi akan lebih stabil.

Setiap rantai (atau pegangan dalam analogi kita), berjalan dalam arah yang bertentangan: satu 5 '→ 3' dan yang lain 3 '→ 5'.

Fungsi

Blok struktur asid nukleik

Makhluk-makhluk organik menyajikan sejenis biomolekul yang dipanggil asid nukleik. Ini adalah polimer dengan saiz yang besar yang terbentuk daripada monomer berulang: nukleotida, bersatu dengan jenis ikatan khas, dipanggil ikatan fosfodiester. Mereka dikelaskan kepada dua jenis asas, DNA dan RNA.

Setiap nukleotida terdiri daripada kumpulan fosfat, gula (jenis deoxyribose dalam DNA dan ribose dalam RNA), dan salah satu daripada lima nucleobases A, T, G, C dan U. Apabila kumpulan fosfat tidak hadir , molekul itu dipanggil nukleosida.

Dalam DNA

DNA adalah bahan genetik makhluk hidup (kecuali beberapa virus yang menggunakan RNA terutamanya). Menggunakan kod asas 4, DNA mempunyai urutan untuk semua protein yang wujud dalam organisma, selain unsur-unsur yang mengawal ungkapan yang sama.

Struktur DNA mestilah stabil, kerana organisma menggunakannya untuk menyandikan maklumat. Walau bagaimanapun, ia adalah molekul yang terdedah kepada perubahan, yang dipanggil mutasi. Perubahan dalam bahan genetik ini adalah bahan asas untuk perubahan evolusi.

Dalam RNA

Seperti DNA, RNA adalah polimer nukleotida, kecuali bahawa asas T digantikan dengan U. Molekul ini adalah dalam bentuk band tunggal dan memenuhi pelbagai fungsi biologi.

Di dalam sel, terdapat tiga RNA utama. RNA Rasul adalah perantara antara pembentukan DNA dan protein. Dia bertanggungjawab menyalin maklumat dalam DNA dan membawanya ke jentera terjemahan protein. RNA ribosom, jenis kedua, membentuk bahagian struktur jentera kompleks ini.

Jenis ketiga, atau pemindahan RNA, bertanggung jawab untuk membawa residu asid amino yang sesuai untuk sintesis protein.

Selain RNA tiga "tradisional", satu siri RNA kecil yang terlibat dalam peraturan gen, seperti dalam sel tidak boleh konsisten daftar dan setakat yang sama gen dikodkan DNA.

Adalah perlu bahawa organisma mempunyai cara untuk mengawal gen mereka, iaitu, menentukan sama ada mereka dinyatakan atau tidak. Secara analog, bahan genetik hanya terdiri daripada kamus kata-kata dalam bahasa Sepanyol, dan mekanisme peraturan membolehkan pembentukan karya sastera.

Blok struktur daripada trifosfat nukleosida

Basal nitrogen adalah sebahagian daripada trifosfat nukleosida, molekul yang, seperti DNA dan RNA, adalah kepentingan biologi. Sebagai tambahan kepada asas, ia terdiri daripada kumpulan pentos dan tiga kumpulan fosfat yang dihubungkan bersama dengan ikatan tenaga tinggi..

Berkat ikatan ini, triphosphat nukleosida adalah molekul yang kaya dengan tenaga dan merupakan produk utama laluan metabolik yang mencari pembebasan tenaga. Antara yang paling banyak digunakan ialah ATP.

ATP adenosina trifosfat atau terdiri daripada adenina yang nucleobase, yang dikaitkan dengan yang terletak di kedudukan 1 daripada gula jenis karbon pentosa: ribose. Dalam kedudukan lima karbohidrat ini, tiga kumpulan fosfat dikaitkan.

Secara umum, ATP adalah mata wang tenaga sel, kerana ia boleh digunakan dan diperbaharui dengan cepat. Banyak laluan metabolik yang biasa di kalangan makhluk-makhluk organik menggunakan dan menghasilkan ATP.

"Kuasa "nya didasarkan pada ikatan tenaga yang tinggi, dibentuk oleh kumpulan fosfat. Tuntutan negatif kumpulan ini adalah penolakan yang berterusan. Terdapat sebab lain yang mengganggu hidrolisis dalam ATP, termasuk penstabilan oleh resonans dan solvation..

Autakoid

Walaupun kebanyakan nukleosida tidak mempunyai aktiviti biologi yang ketara, adenosin adalah pengecualian yang ketara dalam mamalia. Ini berfungsi sebagai autacoid, sama dengan "hormon tempatan" dan sebagai neuromodulator.

nucleoside ini bebas beredar melalui aliran darah dan bertindak secara tempatan, dengan kesan yang berbeza dalam mengembangkan salur darah, pengecutan otot licin, pelepasan neuron, melepaskan neurotransmitter dan metabolisme lemak. Ia juga berkaitan dengan peraturan denyutan jantung.

Molekul ini juga terlibat dalam peraturan pola tidur. Kepekatan adenosine meningkat dan menggalakkan keletihan. Inilah sebab mengapa kafein membantu menjaga kita terjaga: ia menghalang interaksi neuron dengan adenosina extracellular.

Blok struktur elemen pengawalseliaan

Sejumlah besar jalur metabolik yang biasa di dalam sel mempunyai mekanisme pengawalseliaan berdasarkan tahap ATP, ADP dan AMP. Dua molekul terakhir etas mempunyai struktur ATP yang sama, tetapi telah kehilangan satu dan dua kumpulan fosfat.

Seperti yang telah kita sebutkan di bahagian sebelumnya, ATP adalah molekul yang tidak stabil. Sel ini hanya menghasilkan ATP apabila ia memerlukannya, kerana ia mesti menggunakannya dengan cepat. ATP itu sendiri adalah juga merupakan elemen yang mengawal laluan metabolik, kerana kehadirannya menunjukkan bahawa sel tidak boleh menghasilkan lebih banyak ATP.

Sebaliknya, derivatif hidrolisisnya (AMP), memberi amaran sel yang ATP habis dan harus menghasilkan lebih banyak. Oleh itu, AMP mengaktifkan jalur metabolik pengeluaran tenaga, seperti glikolisis.

Begitu juga, banyak tanda-tanda jenis hormon (seperti terlibat dalam metabolisme glikogen) merupakan pengantara intracellularly molekul kem (kitaran adalah c) atau varian yang sama tetapi guanine dalam struktur: cGMP.

Blok struktur koenzim

Dalam pelbagai langkah metabolik, enzim tidak boleh bertindak sendirian. Mereka memerlukan molekul tambahan untuk memenuhi fungsi mereka; unsur-unsur ini dipanggil coenzymes atau co-substrates, istilah terakhir lebih sesuai, kerana koenzim tidak aktif.

Dalam tindak balas pemangkin ini, terdapat keperluan untuk memindahkan elektron atau kumpulan atom ke substrat lain. Molekul tambahan yang menyertai fenomena ini adalah koenzim.

Pangkalan nitrogenous adalah unsur struktur para cofactors. Antara yang paling dikenali ialah nukleotida pyrimidine (NAD)+, NADP+), FMN, FAD dan coenzyme A. Ini mengambil bahagian dalam laluan metabolik yang sangat penting, seperti glikolisis, kitaran Krebs, fotosintesis, antara lain.

Sebagai contoh, nukleotida pyrimidine adalah koenzim yang sangat penting bagi enzim dengan aktiviti dehidrogenase, dan bertanggungjawab untuk pengangkutan ion hidrida.

Rujukan

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Biologi sel penting. Sains Garland.
  2. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2007). Sel: pendekatan molekul. Washington, DC, Sunderland, MA.
  3. Griffiths, A. J. (2002). Analisis genetik moden: menggabungkan gen dan genom. Macmillan.
  4. Griffiths, A.J., Wessler, S.R., Lewontin, R.C., Gelbart, W.M., Suzuki, D.T., & Miller, J.H. (2005). Pengenalan kepada analisis genetik. Macmillan.
  5. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Biokimia: teks dan atlas. Ed. Panamericana Medical.
  6. Passarge, E. (2009). Teks genetik dan atlas. Ed. Panamericana Medical.