Det nitrogenholdige baser de er organiske forbindelser af heterocyklisk form, rige på nitrogen. De er en del af byggestenene til nukleinsyrer og andre molekyler af biologisk interesse, såsom nukleosider, dinukleotider og intracellulære budbringere. Med andre ord er nitrogenholdige baser en del af de enheder, der udgør nukleinsyrer (RNA og DNA) og de andre nævnte molekyler..
Der er to hovedgrupper af nitrogenholdige baser: purin- eller purinbaser og pyrimidin- eller pyrimidinbaser. Adenin og guanin tilhører den første gruppe, mens thymin, cytosin og uracil er pyrimidinbaser. Generelt betegnes disse baser med deres første bogstav: A, G, T, C og U.
Byggestenene til DNA er A, G, T og C. I denne rækkefølge af baser kodes alle de oplysninger, der er nødvendige for konstruktionen og udviklingen af en levende organisme. I RNA er komponenterne ens, kun T erstattes af U.
Artikelindeks
Nitrogenbaser er flade molekyler af den aromatiske og heterocykliske type, som generelt stammer fra puriner eller pyrimidiner..
Pyrimidinringen er seksleddet heterocyklisk aromatiske ringe med to nitrogenatomer. Atomer er nummereret med uret.
Purinringen består af et to-ring-system: den ene ligner strukturelt pyrimidinringen, og den anden ligner imidazolringen. Disse ni atomer er smeltet sammen i en enkelt ring.
Pyrimidinringen er et fladt system, mens purinerne afviger noget fra dette mønster. Der er rapporteret om en let krølle eller rynke mellem imidazolringen og pyrimidinringen..
I organisk kemi, a aromatisk ring det er defineret som et molekyle, hvis elektroner fra dobbeltbindingerne har fri cirkulation inden i den cykliske struktur. Elektronernes mobilitet inden i ringen giver molekylet stabilitet - hvis vi sammenligner det med det samme molekyle - men med elektronerne fastgjort i dobbeltbindingerne..
Den aromatiske karakter af dette ringsystem giver dem mulighed for at opleve et fænomen kaldet keto-enol tautomerisme..
Det vil sige, puriner og pyrimidiner findes i tautomere par. Keto tautomerer er fremherskende ved neutral pH for baserne uracil, thymin og guanin. I modsætning hertil er enolformen dominerende for cytosin ved neutral pH. Dette aspekt er afgørende for dannelsen af hydrogenbindinger mellem baserne..
En anden egenskab ved puriner og pyrimidiner er deres evne til stærkt at absorbere ultraviolet lys (UV-lys). Dette absorptionsmønster er en direkte konsekvens af aromatiseringen af dens heterocykliske ringe..
Absorptionsspektret har et maksimum tæt på 260 nm. Forskere bruger denne standard til at kvantificere mængden af DNA i deres prøver.
Takket være den stærke aromatiske karakter af de nitrogenholdige baser er disse molekyler praktisk talt uopløselige i vand.
Selv om der er et stort antal kvælstofholdige baser, finder vi kun nogle få naturligt i de levende miljøers cellulære miljøer..
De mest almindelige pyrimidiner er cytosin, uracil og thymin (5-methyluracil). Cytosin og thymin er de pyrimidiner, der typisk findes i DNA-dobbelthelixen, mens cytosin og uracil er almindelige i RNA. Bemærk, at den eneste forskel mellem uracil og thymin er en methylgruppe ved carbon 5.
Tilsvarende er de mest almindelige puriner adenin (6-aminopurin) og guanin (2-amino-6-oxy purin). Disse forbindelser er rigelige i både DNA- og RNA-molekylerne..
Der er andre derivater af puriner, som vi finder naturligt i cellen, herunder xanthin, hypoxanthin og urinsyre. De to første kan findes i nukleinsyrer, men på en meget sjælden og specifik måde. I modsætning hertil findes urinsyre aldrig som en strukturel komponent i disse biomolekyler..
DNA-strukturen blev belyst af forskerne Watson og Crick. Takket være deres undersøgelse var det muligt at konkludere, at DNA er en dobbelt helix. Det består af en lang kæde af nukleotider bundet af phosphodiesterbindinger, hvor phosphatgruppen danner en bro mellem hydroxylgrupperne (-OH) i sukkerresterne.
Den struktur, som vi netop har beskrevet, ligner en stige sammen med dens respektive gelænder. De nitrogenholdige baser er analogerne til trappen, som er grupperet i dobbelt spiralen ved hjælp af hydrogenbindinger.
I en brintbro deler to elektronegative atomer en proton mellem baserne. Til dannelsen af en brintbro er deltagelse af et brintatom med en let positiv ladning og en acceptor med en lille negativ ladning nødvendig..
Broen er dannet mellem en H og en O. Disse bindinger er svage, og de skal være, da DNA let skal åbnes for at replikere.
Basepar danner hydrogenbindinger efter følgende purin-pyrimidin-parringsmønster kendt som Chargaffs regel: guaninpar med cytosin og adeninpar med thymin.
GC-paret danner tre brintbeholdere til hinanden, mens AT-parret kun er forbundet med to broer. Således kan vi forudsige, at et DNA med et højere GC-indhold vil være mere stabilt..
Hver af kæderne (eller håndlisterne i vores analogi) løber i modsatte retninger: den ene 5 '→ 3' og den anden 3 '→ 5'.
Organiske væsener præsenterer en type biomolekyler kaldet nukleinsyrer. Disse er store polymerer, der består af gentagne monomerer - nukleotider, der er forbundet med en særlig type binding, kaldet en phosphodiesterbinding. De er klassificeret i to grundlæggende typer, DNA og RNA.
Hvert nukleotid består af en phosphatgruppe, et sukker (deoxyribose-type i DNA og ribose i RNA) og en af de fem nitrogenholdige baser: A, T, G, C og U. Når phosphatgruppen ikke er til stede, er molekyle kaldes et nukleosid.
DNA er det genetiske materiale hos levende væsener (med undtagelse af nogle vira, der primært bruger RNA). Ved hjælp af 4-basekoden har DNA sekvensen for alle de proteiner, der findes i organismer, såvel som elementer, der regulerer deres ekspression..
DNA-strukturen skal være stabil, da organismer bruger den til at kode information. Det er dog et molekyle, der er tilbøjeligt til ændringer, kaldet mutationer. Disse ændringer i det genetiske materiale er det grundlæggende materiale til evolutionær ændring..
Ligesom DNA er RNA en polymer af nukleotider med den undtagelse, at basen T erstattes af U. Dette molekyle er i form af et enkelt bånd og opfylder en bred vifte af biologiske funktioner..
I cellen er der tre hoved-RNA'er. Messenger RNA er et mellemled mellem dannelse af DNA og protein. Det har ansvaret for at kopiere oplysningerne i DNA'et og føre det til proteinoversættelsesmaskineriet. Ribosomalt RNA, en anden type, er en strukturel del af dette komplekse maskineri.
Den tredje type eller transfer-RNA er ansvarlig for at bære de passende aminosyrerester til syntese af proteiner.
Ud over de tre “traditionelle” RNA'er er der en række små RNA'er, der deltager i reguleringen af genekspression, da i en celle kan alle gener kodet i DNA ikke udtrykkes konstant og i samme størrelse.
Organismer skal have veje til at regulere deres gener, det vil sige at beslutte, om de udtrykkes eller ej. Tilsvarende består det genetiske materiale kun af en ordbog med spanske ord, og reguleringsmekanismen tillader dannelse af et litterært værk.
Nitrogenbaser er en del af nukleosidtriphosphater, et molekyle, der ligesom DNA og RNA er af biologisk interesse. Ud over basen består den af en pentose og tre fosfatgrupper bundet sammen gennem højenergibindinger..
Takket være disse bindinger er nukleosidtrifosfater energirige molekyler og er det vigtigste produkt af metaboliske veje, der søger frigivelse af energi. Blandt de mest anvendte er ATP.
ATP eller adenosintriphosphat består af den nitrogenholdige base-adenin, der er bundet til carbonet placeret i position 1 i et pentose-type sukker: ribose. I position fem af dette kulhydrat er de tre fosfatgrupper forbundet.
Generelt er ATP celleens energivaluta, da den kan bruges og regenereres hurtigt. Mange almindelige stofskifteveje blandt organiske stoffer bruger og producerer ATP.
Dens "kraft" er baseret på højenergibindinger dannet af fosfatgrupper. De negative ladninger fra disse grupper er i konstant frastødning. Der er andre årsager, der disponerer hydrolyse i ATP, herunder resonansstabilisering og solvatisering.
Selvom de fleste nukleosider mangler signifikant biologisk aktivitet, er adenosin en markant undtagelse hos pattedyr. Dette fungerer som et autacoid, analogt med et "lokalt hormon" og som en neuromodulator.
Dette nukleosid cirkulerer frit i blodbanen og virker lokalt med forskellige effekter på dilatation af blodkar, glatte muskelsammentrækninger, neuronudladninger, frigivelse af neurotransmitter og fedtmetabolisme. Det er også relateret til pulsregulering.
Dette molekyle er også involveret i reguleringen af søvnmønstre. Adenosinkoncentrationen øges og fremmer træthed. Dette er grunden til, at koffein hjælper os med at holde os vågen: det blokerer neurale interaktioner med ekstracellulær adenosin..
Et betydeligt antal almindelige metaboliske veje i celler har reguleringsmekanismer baseret på niveauerne af ATP, ADP og AMP. Disse sidste to molekyler har samme struktur som ATP, men har mistet henholdsvis en og to fosfatgrupper..
Som vi nævnte i det foregående afsnit, er ATP et ustabilt molekyle. Cellen skal kun producere ATP, når den har brug for den, da den skal bruge den hurtigt. ATP i sig selv er også et element, der regulerer metaboliske veje, da dets tilstedeværelse indikerer for cellen, at det ikke skal producere mere ATP..
I modsætning hertil advarer dens hydrolyserede derivater (AMP) cellen om, at ATP er ved at løbe tør og skal producere mere. Således aktiverer AMP metaboliske veje til energiproduktion, såsom glykolyse.
Tilsvarende medieres mange hormonelle signaler (såsom dem, der er involveret i glykogenmetabolisme) intracellulært af cAMP-molekyler (c er for cyklisk) eller af en lignende variant, men med guanin i sin struktur: cGMP.
Ved flere trin i de metaboliske veje kan enzymer ikke handle alene. De har brug for yderligere molekyler for at kunne udføre deres funktioner; Disse grundstoffer kaldes coenzymer eller cosubstrater, idet sidstnævnte udtryk er mere passende, da co-enzymer ikke er katalytisk aktive.
I disse katalytiske reaktioner er der et behov for at overføre elektronerne eller gruppen af atomer til et andet substrat. De hjælpemolekyler, der deltager i dette fænomen, er coenzymer.
Kvælstofbaser er strukturelle elementer i disse medfaktorer. Blandt de mest anerkendte er pyrimidinnukleotiderne (NAD+, NADP+), FMN, FAD og coenzym A. Disse deltager i meget vigtige metaboliske veje, såsom glykolyse, Krebs-cyklus, fotosyntese, blandt andre.
For eksempel er pyrimidinnukleotider meget vigtige co-enzymer af enzymer med dehydrogenaseaktivitet og er ansvarlige for transporten af hydridioner..
Endnu ingen kommentarer