yleisyys
Typpipitoiset emäkset ovat aromaattisia heterosyklisiä orgaanisia yhdisteitä, jotka sisältävät typpiatomeja ja jotka osallistuvat nukleotidien muodostumiseen.
Typpipitoisen emäksen, pentoosin (eli 5-hiiliatomia sisältävän sokerin) ja fosfaatti- ryhmän, nukleotidien, hedelmät ovat molekyyliyksiköitä, jotka muodostavat DNA- ja RNA-nukleiinihapot.
DNA: ssa typpipohjaiset emäkset ovat: adeniini, guaniini, sytosiini ja tymiini; RNA: ssa ne ovat samat, lukuun ottamatta tymiiniä, jonka paikassa on typpipohjainen urasiili.
Toisin kuin RNA: n, DNA: n typpipitoiset emäkset muodostavat pariliitos- tai emäsparit. Näiden pariliitosten läsnäolo on mahdollista, koska DNA: lla on kaksisäikeinen nukleotidirakenne.
Geenin ilmentyminen riippuu typpeä sisältävien emästen sekvenssistä yhdistettynä DNA-nukleotideihin.
Mitkä ovat typpipohjaiset emäkset?
Typpipitoiset emäkset ovat orgaanisia molekyylejä, jotka sisältävät typpeä, jotka osallistuvat nukleotidien muodostumiseen.
Kukin muodostuu typpipohjasta, sokerista, jossa on 5 hiiliatomia (pentoosi) ja fosfaatti- ryhmä, nukleotidit ovat molekyyliyksiköitä, jotka muodostavat DNA- ja RNA-nukleiinihapot .
Nukleiinihapot DNA ja RNA ovat biologisia makromolekyylejä, joissa elävän olennon solujen kehittyminen ja oikea toiminta riippuvat.
NUKLEISEN HAPPIEN NITROGENIN PERUSTEET
Typpipitoiset emäkset, jotka muodostavat DNA- ja RNA-nukleiinihapot, ovat: adeniini, guaniini, sytosiini, tymiini ja urasiili .
Adeniini, guaniini ja sytosiini ovat yhteisiä molemmille nukleiinihapoille, eli ne ovat osa sekä DNA-nukleotideja että RNA-nukleotideja. Tymiini on yksinomainen DNA: lle, kun taas urasiili on yksinomaan RNA: n suhteen .
Lyhyt yhteenveto sitten, typpipohjaiset emäkset, jotka muodostavat nukleiinihapon (olipa kyseessä sitten DNA tai RNA), kuuluvat neljään eri tyyppiin.
NITROGEN-PERUSTEIDEN RATKAISUT
Kemistit ja biologit pitivät aiheellisena lyhentää typpipitoisten emästen nimiä yhdellä kirjaimella. Tällä tavoin he ovat tehneet nukleiinihappojen esityksen ja kuvauksen teksteistä helpommaksi ja nopeammaksi.
Adeniini vastaa suuria kirjaimia A; guaniini suurella kirjaimella G; sytosiini suurella kirjaimella C; tymiini suurilla kirjaimilla T; lopuksi urasiili, jossa on isoin kirjain U.
Luokat ja rakenne
On olemassa kaksi typpipohjaista luokkaa: typpipohjien luokka, joka on peräisin pyrimidiinistä ja puriinista peräisin olevien typpipohjaisten emästen luokka.
Kuvio: pyrimidiinin ja puriinin yleinen kemiallinen rakenne.
Pyrimidiinista peräisin olevat typpipitoiset emäkset tunnetaan myös vaihtoehtoisilla nimillä: pyrimidiini tai pyrimidiini-typpipohjaiset emäkset ; kun taas puriinista peräisin olevat typpipitoiset emäkset tunnetaan myös vaihtoehtoisilla sanoilla: puriini- tai puriinityppiset emäkset .
Sytosiini, tymiini ja urasiili kuuluvat pyrimidiinityppisten emästen luokkaan; adeniini ja guaniini muodostavat toisaalta puriinityppisten emästen luokan.
Esimerkkejä puriinijohdannaisista, muut kuin DNA: n ja RNA: n typpipohjaiset emäkset
Puriinijohdannaisista on myös orgaanisia yhdisteitä, jotka eivät ole DNA: n ja RNA: n typpipohjaisia emäksiä. Tähän luokkaan kuuluvat esimerkiksi yhdisteet, kuten kofeiini, ksantiini, hypoksantiini, teobromiini ja virtsahappo.
MITÄ ON AZOTE PERUSTEET KEMIALLISESTÄ NÄKYMÄTÄ?
Orgaaniset kemistit määrittävät typpipitoiset emäkset ja kaikki puriini- ja pyrimidiinijohdannaiset heterosyklisiksi aromaattisiksi yhdisteiksi .
- Heterosyklinen yhdiste on orgaaninen rengas (tai syklinen) yhdiste, jossa edellä mainitussa renkaassa on yksi tai useampi muu atomi kuin hiili. Puriinien ja pyrimidiinien tapauksessa muut atomit kuin hiili ovat typpiatomeja.
- Aromaattinen yhdiste on rengasmainen orgaaninen yhdiste, jolla on rakenteellisia ja toiminnallisia ominaisuuksia, jotka ovat samanlaisia kuin bentseenin.
RAKENNE
Kuva: bentseenin kemiallinen rakenne.
Pyrimidiinistä peräisin olevien typpipohjaisten emästen kemiallinen rakenne koostuu pääasiassa yhdestä renkaasta, jossa on 6 atomia, joista 4 on hiiltä ja joista kaksi on typpi.
Itse asiassa pyrimidiinityppinen emäs on pyrimidiini, jossa on yksi tai useampi substituentti (eli yksi atomi tai atomiryhmä), joka on sitoutunut yhteen renkaan hiiliatomeista.
Sitä vastoin puriinista peräisin olevien typpipohjaisten emästen kemiallinen rakenne koostuu pääosin kaksoisrenkaasta, jossa on 9 kokonaisatomia, joista 5 on hiiltä ja joista 4 on typpeä. Edellä mainittu kaksinkertainen rengas, jossa on 9 kokonaisatomia, perustuu pyridiminirenkaan (ts. Pyrimidiinirenkaan) fuusioon imidatsolirenkaan kanssa (ts. Imidatsolin rengas, toinen orgaaninen heterosyklinen yhdiste).
Kuva: imidatsolirakenne.
Kuten tiedetään, pyrimidiinirengas sisältää 6 atomia; kun imidatsolirengas sisältää 5. Kun fuusiolla on kaksi rengasta, niillä on kaksi hiiliatomia ja tämä selittää, miksi lopullinen rakenne sisältää erityisesti 9 atomia.
NITROGENTIOMIEN PAIKKA PURINISSA JA PYRIMIDIINISSA
Orgaanisten molekyylien tutkimuksen ja kuvauksen yksinkertaistamiseksi orgaaniset kemistit ovat ajatelleet antavan tunnusnumeron tuki- rakenteiden hiileille ja kaikille muille atomeille. Numerointi alkaa aina 1: stä, se perustuu hyvin spesifisiin määrityskriteereihin (jotka tässä on parempi jättää pois) ja sen tarkoituksena on määrittää kunkin atomin sijainti molekyylissä.
Pyrimidiinien osalta numeeriset osoituskriteerit osoittavat, että 2 typpiatomia ovat asemassa 1 ja asemassa 3, kun taas 4 hiiliatomia sijaitsevat paikoissa 2, 4, 5 ja 6.
Puriinien osalta toisaalta numeeriset osoituskriteerit osoittavat, että 4 typpiatomia ovat asemissa 1, 3, 7 ja 9, kun taas 5 hiiliatomia sijaitsevat paikoissa 2, 4, 5, 6 ja 8.
Sijainti nukleotideissa
Nukleotidin typpipohja yhdistää aina vastaavan pentoosin asemassa 1 olevan hiilen kovalenttisen N-glykosidisidoksen kautta .
erityisesti,
- Typpipitoiset emäkset, jotka ovat peräisin pyrimidiinistä, muodostavat N-glykosidisidoksen niiden typen välityksellä asemassa 1 ;
- Samalla kun puriinista peräisin olevat typpipitoiset emäkset muodostavat N-glykosidisidoksen, niiden typen välityksellä asemassa 9 .
Nukleotidien kemiallisessa rakenteessa pentoosi edustaa keskiosaa, johon typpipohja ja fosfaattiryhmä sitoutuvat.
Kemiallinen sidos, joka yhdistää fosfaatti- ryhmän pentoosiin, on fosfodiesterityyppinen ja siihen kuuluu fosfaatti- ryhmän happi ja pentoosin 5-asemassa oleva hiili.
MIKSI AZOTE PERUSTAA NUKLEOSIDIA?
Typpipitoisen emäksen ja pentoosin yhdistelmä muodostaa orgaanisen molekyylin, joka ottaa nukleosidin nimen.
Siten fosfaatti- ryhmän lisääminen, joka muuttaa nukleosideja nukleotideiksi.
Lisäksi nukleotidien tietyn määritelmän mukaan nämä orgaaniset yhdisteet olisivat "nukleosideja, joissa on yksi tai useampia fosfaatti- ryhmiä, jotka ovat sidoksissa muodostavan pentoosin hiileen 5".
Organisaatio DNA: ssa
DNA tai deoksiribonukleiinihappo on suuri biologinen molekyyli, joka muodostuu kahdesta hyvin pitkästä nukleotidisäikeestä (tai polynukleotidifilamentista ).
Näillä polynukleotidifilamenteilla on joitakin ominaisuuksia, jotka ansaitsevat erityisen maininnan, koska ne koskevat läheisesti myös typpipohjaisia emäksiä:
- Ne yhdistetään toisiinsa.
- Ne on suunnattu vastakkaisiin suuntiin ("antiparallel filamentit").
- He kiertävät toisiaan, ikään kuin ne olisivat kaksi spiraalia.
- Niitä muodostavilla nukleotideilla on sellainen sijoitus, että typpipohjaiset emäkset ovat suunnattu kunkin spiraalin keskiakseliin, kun taas pentoosit ja fosfaatti- ryhmät muodostavat jälkimmäisen ulkorakenteen.
Nukleotidien yksisuuntainen järjestely saa aikaan jokaisen kahden polynukleotidifilamentin typpipohjan yhdistämisen vetysidosten kautta toisessa filamentissa olevaan typpipohjaan. Tämä liitto luo siis emästen, yhdistelmien, joita biologiset ja geneettiset asiantuntijat kutsuvat pariksi tai emäspariksi, yhdistelmän.
Yllä on todettu, että kaksi filamenttia on yhdistetty toisiinsa: se on kahden polynukleotidifilamentin eri typpipohjaisten emästen väliset sidokset, jotka määrittävät niiden liitoksen.
TÄYDENTÄVÄN PERUSTEIDEN YHTEENVETO
Tutkimalla DNA: n rakennetta tutkijat huomasivat, että typpipohjaisten parien muodostaminen on erittäin spesifistä . Itse asiassa he huomasivat, että adeniini liittyy vain tymiiniin, kun taas sytosiini sitoutuu vain guaniiniin.
Tämän löydöksen valossa ne loivat termin " komplementaarisuus typpipohjaisten emästen välillä " osoittaakseen adeniinin yksiselitteisen sitoutumisen tymiinin ja sytosiinin kanssa guaniinin kanssa.
Täydentävän parin tunnistaminen typpipohjaisten emästen välillä oli avain DNA: n fysikaalisten ulottuvuuksien ja kahden polynukleotidifilamentin erityisen stabiilisuuden selittämiseksi.
Yhdysvaltain biologi James Watson ja englantilainen biologi Francis Crick antoivat ratkaisevan panoksen DNA-rakenteen löytämiseen (kahden polynukleotidisäteen kierteestä komplementaaristen typpipohjaisten parien muodostamiseen) vuonna 1953.
Niin sanotun " kaksoiskierteen mallin " muotoilulla Watsonilla ja Crickillä oli uskomaton intuitio, joka edusti epokaaalista käännekohtaa molekyylibiologian ja genetiikan alalla.
Itse asiassa täsmällisen DNA-rakenteen löytäminen mahdollisti biologisten prosessien tutkimisen ja ymmärtämisen, jotka näkevät deoksiribonukleiinihapon päähenkilöksi: siitä, miten RNA: ta replikoidaan tai muotoillaan siihen, miten se tuottaa proteiineja.
TIESIT, JOTKA KIINTEET LUNGIN PITKÄT YHDESSÄ
Kahden typpipohjaisen emäksen liittäminen DNA-molekyyliin, jotka muodostavat komplementaarisen parin, ovat sarja kemiallisia sidoksia, jotka tunnetaan vety-sidoksina .
Adeniini ja tymiini ovat vuorovaikutuksessa keskenään kahden vety- sidoksen avulla, kun taas guaniini ja sytosiini ovat kolmen vety- sidoksen avulla.
MITEN MUKAISIA PYÖRÄT AZOTATE-PERUSTEISTA SISÄLTÄÄ IHMISEN DNA: N MOLEKUULI?
Yleinen ihmisen DNA-molekyyli sisältää noin 3, 3 miljardia emäksistä typpeä paria, jotka ovat noin 3, 3 miljardia nukleotidia filamenttia kohti.
Kuvio: adeniinin ja tymiinin sekä guaniinin ja sytosiinin välinen kemiallinen vuorovaikutus. Lukija voi huomata niiden vetysidosten sijainnin ja lukumäärän, jotka pitävät yhdessä kahden polynukleotidifilamentin typpipohjaiset emäkset.
Organisaatio RNA: ssa
Toisin kuin DNA, RNA tai ribonukleiinihappo on nukleiinihappo, joka koostuu tavallisesti yhdestä nukleotidisäikeestä.
Siksi typpipohjaiset emäkset, jotka muodostavat sen, ovat "parittomia".
On kuitenkin huomattava, että komplementaarisen typpipitoisen emäksisen juosteen puuttuminen ei sulje pois sitä mahdollisuutta, että RNA: n typpipohjaiset emäkset saattavat näkyä kuin DNA: n.
Toisin sanoen yhden RNA-filamentin typpipohjaiset emäkset voivat sopia typpipohjaisten emästen komplementaarisuuslainsäädännön mukaan täsmälleen samoin kuin DNA: n typpipohjaiset emäkset.
Kahden erillisen RNA-molekyylin typpipohjaisten emästen välinen komplementaarinen pariliitos on tärkeä proteiinisynteesin prosessi (tai proteiinisynteesi ).
URACILE REPLACES TIMINA
RNA: ssa urasiili korvaa DNA-tymiinin paitsi rakenteessa myös komplementaarisessa parituksessa: itse asiassa se on typpipohja, joka sitoutuu spesifisesti adeniiniin, kun kaksi erillistä RNA-molekyyliä esiintyy toiminnallisista syistä.
Biologinen rooli
Geenien ilmentyminen riippuu typpeä sisältävien emästen sekvenssistä, jotka on liitetty DNA: n nukleotideihin. Geenit ovat enemmän tai vähemmän pitkiä DNA-segmenttejä (eli nukleotidisegmenttejä), jotka sisältävät proteiinisynteesille välttämättömän informaation. Aminohapoista koostuvat proteiinit ovat biologisia makromolekyylejä, joilla on keskeinen rooli organismin solumekanismien säätelyssä.
Tietyn geenin typpipohjaisten emästen sekvenssi määrittää vastaavan proteiinin aminohapposekvenssin.
