Общност
Азотните основи са ароматни хетероциклични органични съединения, съдържащи азотни атоми, които участват в изграждането на нуклеотиди.
Плодове от обединението на азотна основа, пентоза (т.е. захар с 5 въглеродни атома) и фосфатна група, нуклеотидите са молекулните единици, които съставляват ДНК и РНК на нуклеиновите киселини.
В ДНК азотните основи са: аденин, гуанин, цитозин и тимин; в "РНК, те са еднакви, с изключение на тимин, на мястото на с" е азотна основа, наречена урацил.
За разлика от тези на РНК, азотните бази на ДНК образуват сдвояване или базови двойки.Наличието на такова сдвояване е възможно, защото ДНК има двуверижна структура от нуклеотиди.
Генната експресия зависи от последователността на азотни бази, присъединени към нуклеотидите на ДНК.
Какво представляват азотните основи?
Азотните основи са органичните молекули, съдържащи азот, които участват в изграждането на нуклеотиди.
Образувани всяка от азотна основа, 5-въглеродна захар (пентоза) и фосфатна група, нуклеотидите са молекулните единици, които изграждат ДНК и РНК на нуклеиновите киселини.
ДНК и РНК на нуклеиновите киселини са биологичните макромолекули, от които зависи развитието и правилното функциониране на клетките на живо същество.
Азотните основи на нуклеиновите киселини
Азотните основи, които изграждат ДНК и РНК нуклеинови киселини са: аденин, гуанин, цитозин, тимин и урацил.
Аденин, гуанин и цитозин са общи за двете нуклеинови киселини, т.е. те са част както от ДНК нуклеотиди, така и от РНК нуклеотиди. Тиминът е изключителен за ДНК, докато урацилът е изключителен за РНК.
Следователно, като се направи кратко резюме, азотните основи, които образуват нуклеинова киселина (било то ДНК или РНК), принадлежат към 4 различни типа.
СКРАЩЕНИЯ НА АЗОТОВИТЕ БАЗИ
Химиците и биолозите сметнаха за уместно да съкратят наименованията на азотните основи с една буква от азбуката. По този начин те улесниха и по -бързо представят и опишат нуклеиновите киселини в текстове.
L "аденин съвпада с главна буква A; гуанин с главна буква G; цитозин с главна буква C; тимин с главна буква T; накрая, l" урацил с главна буква U.
Класове и структура
Има два класа азотни основи: класът на азотни основи, които произлизат от пиримидин, и класът на азотни основи, които произлизат от пурин.
Фигура: обща химична структура на пиримидин и пурин.
Азотните основи, които произлизат от пиримидин, също са известни с алтернативните имена на: пиримидин или пиримидинови азотни основи; докато азотните основи, които произлизат от пурин, също са известни с алтернативните термини на: пурин или пуринови азотни основи.
Цитозин, тимин и урацил принадлежат към класа азотни основи на пиримидин; аденин и гуанин, от друга страна, съставляват класа на пуринови азотни основи.
Примери за пуринови производни, различни от азотните основи на ДНК и РНК
Сред пуриновите производни има и органични съединения, които не са азотни основи на ДНК и РНК. Например съединения като кофеин, ксантин, хипоксантин, теобромин и пикочна киселина попадат в горната категория.
КАКВИ СА АЗОТНИТЕ БАЗИ ОТ ХИМИЧЕСКАТА ГЛАВА?
Органичните химици определят азотните основи и всички производни на пурин и пиримидин като ароматни хетероциклични съединения.
- Хетероцикличното съединение е органично пръстенно (или циклично) съединение, което в гореспоменатия пръстен има един или повече атоми, различни от въглерода. В случая на пурини и пиримидини, атомите, различни от въглерода, са азотните атоми.
- Ароматно съединение е органично пръстенно съединение със структурни и функционални характеристики, подобни на тези на бензола.
СТРУКТУРА
Фигура: химическа структура на бензен.
Химичната структура на азотните основи, получени от пиримидин, се състои главно от един пръстен с 6 атома, 4 от които са въглерод и 2 от които са азот.
Всъщност пиримидинова азотна основа е пиримидин с един или повече заместители (т.е. единичен атом или група атоми), свързани с един от въглеродните атоми на пръстена.
От друга страна, химическата структура на азотните основи, получени от пурин, се състои главно от двоен пръстен с 9 общи атома, 5 от които са въглерод и 4 от които азот. Гореспоменатият двоен пръстен с общо 9 атома се получава от сливането на пиридиминов пръстен (т.е. пиримидиновия пръстен) с имидазолов пръстен (т.е. имидазоловият пръстен, друго хетероциклично органично съединение).
Фигура: структура на имидазол.
Както е известно, пиримидиновият пръстен съдържа 6 атома; докато имидазоловият пръстен съдържа 5. При сливането двата пръстена поставят заедно по два въглеродни атома и това обяснява защо крайната структура съдържа, по -специално, 9 атома.
ПОЛОЖЕНИЕ НА АЗОТНИ АТОМИ В ПУРИНИ И ПИРИМИДИНИ
За да опростят изучаването и описанието на органични молекули, органичните химици мислеха да присвоят идентификационен номер на въглеродите и всички останали атоми на носещите структури. Номерирането винаги започва от 1, се основава на много специфични критерии за присвояване (които тук е по -добре да се изоставят) и служи за установяване позицията на всеки атом в молекулата.
За пиримидини критериите за числено определяне установяват, че 2 -те азотни атома заемат позиция 1 и позиция 3, докато 4 -те въглеродни атома се намират в позиция 2, 4, 5 и 6.
За пурините, от друга страна, критериите за числено определяне установяват, че 4 -те азотни атома заемат позиция 1, 3, 7 и 9, докато 5 -те въглеродни атома се намират в позиция 2, 4, 5, 6 и 8.
Позиция в нуклеотидите
Азотната основа на нуклеотид винаги се присъединява към въглерода в позиция 1 на съответната пентоза, чрез ковалентна N-гликозидна връзка.
В частност,
- The азотни основи, получени от пиримидин те образуват N-гликозидна връзка, чрез своя азот в позиция 1;
- Докато азотни основи, които произлизат от пурин те образуват N-гликозидна връзка, чрез своя азот в позиция 9.
В химичната структура на нуклеотидите пентозата представлява централният елемент, с който се свързват азотната основа и фосфатната група.
Химическата връзка, която свързва фосфатната група с пентозата, е от фосфодиестерния тип и включва кислород от фосфатната група и въглерода в позиция 5 на пентозата.
КОГА Азотните бази образуват нуклеозид?
Комбинацията от азотна основа и пентоза образува органична молекула, която приема името на нуклеозид.
Следователно, добавянето на фосфатната група променя нуклеозидите в нуклеотиди.
Освен това, според определено определение на нуклеотидите, тези органични съединения биха били "нуклеозиди, които имат една или повече фосфатни групи, свързани с въглерод 5 на съставната пентоза".
Организация в ДНК
ДНК или дезоксирибонуклеинова киселина е голяма биологична молекула, съставена от две много дълги нишки нуклеотиди (или полинуклеотидни нишки).
Тези полинуклеотидни нишки имат някои характеристики, които заслужават специално споменаване, тъй като те също влияят отблизо на азотните основи:
- Те са обединени един с друг.
- Те са ориентирани в противоположни посоки ("антипаралелни нишки").
- Те се увиват един около друг, сякаш са две спирали.
- Съставляващите ги нуклеотиди имат такова разположение, така че азотните основи са ориентирани към централната ос на всяка спирала, докато пентозите и фосфатните групи образуват външното скеле на последната.
Единичното разположение на нуклеотидите кара всяка азотна основа на една от двете полинуклеотидни нишки да се присъедини чрез водородни връзки към азотна основа, присъстваща на другата нишка. Следователно, този съюз създава сдвояване на основи, сдвоявайки биологични и генетици наречете го сдвояване или основна двойка.
Poc "наистина беше потвърдено, че двете нишки са свързани заедно: за определяне на съединението са връзките, съществуващи между различните азотни основи на двете полинуклеотидни нишки.
КОНЦЕПЦИЯ ЗА ДОПЪЛНИТЕЛНОСТ МЕЖДУ АЗОТОВИТЕ БАЗИ
Изследвайки структурата на ДНК, изследователите установяват, че сдвояването между азотните основи е много специфично.Всъщност те забелязват, че аденинът се свързва само с тимина, докато цитозинът се свързва само с гуанин.
В светлината на това откритие те въведоха термина „взаимно допълване между азотни основи“, за да посочат еднозначната връзка между аденин с тимин и цитозин с гуанин.
Идентифицирането на допълващо сдвояване между азотни основи представлява ключовият камък, за да се обяснят физическите размери на ДНК и особената стабилност, на която се радват двете полинуклеотидни нишки.
Американският биолог Джеймс Уотсън и английският биолог Франсис Крик през 1953 г. имат решаващ принос за откриването на структурата на ДНК (от „спиралното навиване на двете полинуклеотидни нишки“ до сдвояването между допълващи се азотни бази).
С формулирането на така наречения "модел с двойна спирала" Уотсън и Крик имат "невероятна интуиция, която представлява епохална повратна точка в областта на молекулярната биология и генетика.
Всъщност откриването на точната структура на ДНК направи възможно изучаването и разбирането на биологичните процеси, включващи дезоксирибонуклеинова киселина: от начина, по който РНК се възпроизвежда или образува, до начина, по който генерира протеини.
ВРЪЗИТЕ, СВЪРЗВАЩИ ДВОЙКИТЕ НА АЗОТОВИТЕ БАЗИ ЗАЕДНО
За да обединят две азотни бази в молекула на ДНК, образувайки комплементарни двойки, са поредица от химични връзки, известни като водородни връзки.
Аденинът и тиминът взаимодействат помежду си посредством две водородни връзки, докато гуанин и цитозин посредством три водородни връзки.
КОЛКО ДВОЙКИ АЗОТНИ ОСНОВИ СЪДЪРЖА МОЛЕКУЛА НА ДОБРАТА ЧОВЕШКА?
Обща молекула на човешка ДНК съдържа около 3,3 милиарда азотни двойки основи, което е около 3,3 милиарда нуклеотиди на нишка.
Фигура: химическо взаимодействие между аденин и тимин и между гуанин и цитозин. Читателят може да отбележи позицията и броя на водородните връзки, които държат заедно азотните основи на две полинуклеотидни нишки.
Организация в РНК
За разлика от ДНК, РНК или рибонуклеиновата киселина е нуклеинова киселина, която обикновено се състои от една нишка нуклеотиди.
Следователно азотните основи, които го съставляват, са „несдвоени“.
Трябва обаче да се отбележи, че липсата на комплементарна азотна основна верига не изключва възможността азотните бази на РНК да се сдвоят като тези на ДНК.
С други думи, азотните бази на една -единствена верига на РНК могат да се сдвоят според законите на взаимно допълване между азотните бази, точно както азотните бази на ДНК.
Допълващото сдвояване между азотни основи на две отделни молекули на РНК е в основата на важния процес на протеиновия синтез (или протеиновия синтез).
УРАЦИЛЪТ ЗАМЕСТВА ТИМИНА
В "РНК" урацилът замества тимина на ДНК не само в структурата, но и в допълнителното сдвояване: всъщност азотната основа се свързва специфично с аденина, когато две различни молекули на РНК се появяват за функционални причини.
Биологична роля
Експресията на гени зависи от последователността на азотни бази, присъединени към нуклеотидите на ДНК. Гените са повече или по -малко дълги сегменти на ДНК (следователно сегменти от нуклеотиди), които съдържат информацията, необходима за синтеза на протеини. Съставени от аминокиселини, протеини те са биологични макромолекули, които играят фундаментална роля в регулирането на клетъчните механизми на организма.
Азотната основна последователност на даден ген определя аминокиселинната последователност на свързания протеин.
