Nitrogén bázisok, hogyan párosulnak, osztályozzák és funkcióik



az nitrogén bázisok ezek heterociklusos szerves vegyületek, nitrogénben gazdagok. Ezek a nukleinsavak és más biológiai érdeklődésre számot tartó molekulák szerkezeti blokkjai, például a nukleozidok, dinukleotidok és intracelluláris hírvivők. Más szavakkal, a nitrogénbázisok a nukleinsavakat (RNS és DNS) és a többi említett molekulát képező egységek részét képezik..

A nitrogénbázisok két fő csoportja: purin bázisok vagy purinok és pirimidin bázisok vagy pirimidinek. Az első csoportba tartoznak az adenin és a guanin, míg a timin, a citozin és az uracil pirimidin bázisok. Általában ezek az alapok az első betűvel jelennek meg: A, G, T, C és U.

A DNS blokkok A, G, T és C. A bázisok ebben a sorrendben kodifikálják az élő szervezet kialakításához és fejlesztéséhez szükséges összes információt. Az RNS-ben az összetevők ugyanazok, csak a T helyett az U.

index

  • 1 Felépítés és besorolás
    • 1.1 Pirimidinek gyűrűje
    • 1.2 Purin gyűrű
  • 2 A nitrogénbázisok tulajdonságai
    • 2.1 Aromásosság
    • 2.2 UV-fény felszívódása
    • 2.3 Oldhatóság vízben
  • 3 A biológiai érdek nitrogén bázisai
  • 4 Hogyan párosodnak?
    • 4.1 Töltési szabály
  • 5 Funkciók
    • 5.1. A nukleinsavak szerkezeti blokkjai
    • 5.2 A nukleozid-trifoszfátok szerkezeti blokkjai
    • 5.3 Autacoid
    • 5.4 A szabályozó elemek szerkezeti blokkjai
    • 5.5 A koenzimek szerkezeti blokkjai
  • 6 Referenciák

Felépítés és besorolás

A nitrogénbázisok sík molekulák, aromás és heterociklusos típusúak, amelyek általában purinokból vagy pirimidinekből származnak..

Pirimidinek gyűrűje

A pirimidinek gyűrűje heterociklusos aromás gyűrűk hat taggal és két nitrogénatommal. Az atomok az óramutató járásával megegyező irányban vannak számozva.

Purin gyűrű

A purin gyűrű kétgyűrűs rendszerből áll: az egyik szerkezetileg hasonló a pirimidingyűrűhöz, a másik hasonló az imidazolgyűrűhöz. Ez a kilenc atom egyetlen gyűrűbe van fuzionálva.

A pirimidinek gyűrűje egy lapos rendszer, míg a purinok kicsit eltérnek ebből a mintából. Az imidazolgyűrű és a pirimidin-gyűrű között enyhe gyűrődést vagy ráncot jelentettek..

A nitrogénbázisok tulajdonságai

aromásság

A szerves kémiában a aromás gyűrű azt a molekulát definiáljuk, amelynek a kettős kötésű elektronjainak szabad ciklusa van a ciklikus szerkezetben. Az elektronok mozgása a gyűrűn belül stabilitást biztosít a molekulának - ha összehasonlítjuk az azonos molekulával -, hanem a kettős kötésekben rögzített elektronokkal.

Ennek a gyűrűs rendszernek az aromás jellege lehetővé teszi számukra a keto-enol tautomería nevű jelenséget.

Ez azt jelenti, hogy purinok és pirimidinek vannak tautomer párokban. Keto tautomerek dominálnak semleges pH-nál az uracil, a timin és a guanin bázisok esetében. Ezzel szemben az enol-forma a citoszin esetében domináns, semleges pH-n. Ez a szempont alapvető a hidrogénhidak kialakulásához az alapok között.

UV fény felszívódása

A purinok és a pirimidinek egy másik tulajdonsága, hogy képesek erősen elnyelni az ultraibolya fényt (UV fény). Ez az abszorpciós minta a heterociklusos gyűrűinek aromás tulajdonságának közvetlen következménye.

Az abszorpciós spektrum maximális értéke közel 260 nm. A kutatók ezt a mintát használják a DNS mennyiségének számszerűsítésére a mintáikban.

Oldhatóság vízben

A nitrogénbázisok erős aromás jellegének köszönhetően ezek a molekulák gyakorlatilag vízben nem oldódnak.

A biológiai érdek nitrogén bázisai

Bár nagyszámú nitrogénbázis van, természetesen csak természetesen találunk néhányat az élő szervezetek sejtes környezetében.

A leggyakoribb pirimidinek a citozin, az uracil és a timin (5-metil-uracil). A citozin és a timin a pirimidinek, amelyeket tipikusan a DNS kettős hélixében találunk, míg a citozin és az uracil gyakori az RNS-ben. Megjegyezzük, hogy az uracil és a timin között az egyetlen különbség az 5-ös szénatom.

Hasonlóképpen a leggyakoribb purinek az adenin (6-amino-purin) és a guanin (2-amino-6-oxi-purin). Ezek a vegyületek mind a DNS, mind az RNS molekulákban bőségesek.

Vannak más purinszármazékok is, amelyeket természetesen a sejtben találunk, köztük xantint, hipoxantint és húgysavat. Az első kettő megtalálható a nukleinsavakban, de nagyon ritkán és pontosan. Ezzel szemben a húgysavat soha nem találták ezeknek a biomolekuláknak a szerkezeti összetevőjeként.

Hogyan párosodnak?

A DNS szerkezetét a kutatók Watson és Crick ismertették. Tanulmányának köszönhetően meg lehetett állapítani, hogy a DNS kettős spirál. A foszfodiészter kötések által összekapcsolt hosszú nukleotidláncból áll, amelyben a foszfátcsoport hidat képez a cukormaradékok hidroxilcsoportjai (-OH) között.

Az éppen leírt szerkezet hasonlít egy lépcsőhöz, valamint a megfelelő korláthoz. A nitrogénbázisok a lépcsők analógjai, amelyeket a kettős hélixbe hidrogénhidak segítségével csoportosítanak.

Egy hidrogénhídban két elektronegatív atom osztozik a protonok között az alapok között. A hidrogénhíd kialakításához szükséges egy kis hidrogénatom részvétele enyhe pozitív töltéssel és egy kis negatív töltéssel rendelkező akceptor..

A híd egy H és egy O között van kialakítva. Ezek a kapcsolatok gyengék, és azoknak kell lenniük, mivel a DNS-nek könnyen meg kell nyitnia a replikációhoz.

Chargaff szabálya

A bázispárok a következő hidrogénkötéseket alkotják, amelyek a következőnek bizonyultak: a Targin-szabálynak nevezett purin-pirimidin párosítási minta: guanin párok citozinnal és adeninnel timinnel..

A GC-pár három hidrogénatomot alkot, míg az AT-pár csak két hidat tartalmaz. Így megjósolhatjuk, hogy a magasabb GC-tartalmú DNS stabilabb lesz.

A láncok mindegyike (vagy az analógiánkban lévő kapaszkodók) ellentétes irányban futnak: egy 5 '→ 3' és a másik 3 '→ 5'.

funkciók

A nukleinsavak szerkezeti blokkjai

A szerves lények egyfajta nukleinsavnak nevezett biomolekulát tartalmaznak. Ezek az ismétlődő monomerekből álló jelentős méretű polimerek: a nukleotidok, amelyeket egy speciális kötés típusú, foszfodiészter kötésként egyesítettek. Két alaptípusba, DNS-be és RNS-be sorolhatók.

Minden nukleotidot egy foszfátcsoport, egy cukor (a DNS-ben lévő dezoxiribóz-típus és a RNS-ben lévő ribóz) képez, és az öt nitrogénbázis egyikét: A, T, G, C és U. Ha a foszfátcsoport nincs jelen , a molekulát nukleozidnak nevezik.

A DNS-ben

A DNS az élő lények genetikai anyaga (kivéve néhány RNS-t használó vírust). A 4 bázis kódját használva a DNS-nek megvan a szekvenciája az összes olyan fehérjéhez, amely létezik a szervezetekben, azon elemek mellett, amelyek szabályozzák az azonos expressziót..

A DNS szerkezetének stabilnak kell lennie, mivel az szervezetek az információ kódolására használják. Ez azonban egy olyan molekula, amely hajlamos a változásokra, amit mutációnak neveznek. Ezek a változások a genetikai anyagban az evolúciós változás alapanyaga.

Az RNS-ben

A DNS-hez hasonlóan az RNS nukleotidok polimere, azzal a kivétellel, hogy az alap T helyett az U-t helyettesíti. Ez a molekula egyszerű sáv formájában van, és számos biológiai funkcióval rendelkezik..

A cellában három fő RNS van. A Messenger RNS a DNS és a fehérje képződés közötti közvetítő. Ő felelős a DNS-ben lévő információk másolásáért és a fehérje-fordító géphez való eljuttatásáért. A riboszómális RNS, egy második típus, az összetett gép szerkezeti részét képezi.

A harmadik típus vagy transzfer RNS felelős a fehérjék szintéziséhez alkalmas aminosavmaradékok hordozásáért.

A három "hagyományos" RNS mellett számos, a génexpresszió szabályozásában szerepet játszó RNS is jelen van, mivel egy sejtben a DNS-ben kódolt összes gén nem expresszálható állandóan és azonos mértékben..

Szükséges, hogy a szervezetek rendelkezzenek génjeik szabályozásával, azaz eldönteni, hogy kifejezik-e vagy sem. Analóg módon a genetikai anyag csak a spanyol szavak szótárából áll, és a szabályozási mechanizmus lehetővé teszi egy irodalmi mű kialakulását.

A nukleozid-trifoszfátok szerkezeti blokkjai

A nitrogénbázisok a nukleozid-trifoszfátok részét képezik, egy olyan molekula, amely a DNS-hez és az RNS-hez hasonlóan biológiai érdekű. A bázis mellett egy pentózból és három foszfátcsoportból áll, amelyek nagy energiájú kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz..

Ezeknek a kötéseknek köszönhetően a nukleozid-trifoszfátok energiában gazdag molekulák, és az anyagcsere-útvonalak fő terméke, amelyek az energiát felszabadítják. A legelterjedtebb az ATP.

Az ATP-t vagy az adenozin-trifoszfátot a pentóz típusú cukor cukorjának 1. helyzetében lévő szénhez kapcsolt nitrogén adenin bázis alkotja. E szénhidrát öt helyzetében a három foszfátcsoport kapcsolódik.

Általában az ATP a sejt energia pénzneme, mivel gyorsan felhasználható és regenerálható. Az organikus lények körében gyakori a metabolikus útvonalak, amelyek az ATP-t használják és termelik.

A "hatalom" a foszfátcsoportok által képzett nagy energiájú kötéseken alapul. Ezeknek a csoportoknak a negatív töltései állandóan megállnak. Vannak más okok is, amelyek az ATP-ben hidrolízist indukálnak, beleértve a rezonanciával és szolvatációval történő stabilizálást..

autacoid

Bár a legtöbb nukleozidnak nincs jelentős biológiai aktivitása, az emlősökben az adenozin jelentős kivétel. Ez egy autacoidként működik, amely egy "helyi hormonhoz" hasonló és neuromodulátor.

Ez a nukleozid szabadon kering a véráramban, és lokálisan hat, különböző hatással van a vérerek dilatációjára, sima izomösszehúzódásokra, neuronális kibocsátásokra, neurotranszmitter felszabadulásra és a zsírok anyagcseréjére. A szívfrekvencia szabályozásához is kapcsolódik.

Ez a molekula részt vesz az alvási minták szabályozásában is. Az adenozin koncentrációja növeli és elősegíti a fáradtságot. Ez az oka annak, hogy a koffein segít nekünk ébren tartani: gátolja a neuronális kölcsönhatásokat az extracelluláris adenozinnal.

A szabályozó elemek szerkezeti blokkjai

A sejtekben gyakori metabolikus útvonalak jelentős mennyisége az ATP, az ADP és az AMP szintjein alapuló szabályozó mechanizmusokkal rendelkezik. Az Etas két utolsó molekulája azonos ATP struktúrával rendelkezik, de elvesztett egy és két foszfátcsoportot.

Amint az előző részben említettük, az ATP egy instabil molekula. A cellának csak akkor kell ATP-t előállítania, ha szüksége van rá, mivel gyorsan kell használni. Az ATP önmagában is egy olyan elem, amely szabályozza az anyagcsere útvonalakat, mivel jelenléte azt jelzi, hogy a sejtnek nem kell több ATP-t termelnie..

Ezzel szemben a hidrolizált származékai (az AMP) figyelmeztetik a cellát, hogy az ATP kifogyott, és többet kell termelnie. Így az AMP aktiválja az energiatermelés metabolikus útvonalait, például a glikolízist.

Hasonlóképpen számos hormonszerű jel (például a glikogén anyagcseréjében résztvevő jelek) intracellulárisan közvetül a cAMP molekulákkal (a c ciklusos) vagy hasonló változattal, de a guaninnal a szerkezetében: cGMP.

A koenzimek szerkezeti blokkjai

Az anyagcsere útvonalak több lépésében az enzimek önmagukban nem hatnak. Szükségük van további molekulákra, hogy képesek legyenek ellátni funkcióikat; ezeket az elemeket koenzimeknek vagy társszubsztrátoknak nevezik, az utóbbi kifejezés megfelelőbb, mivel a koenzimek nem katalitikusan aktívak.

Ezekben a katalitikus reakciókban szükség van az elektronok vagy atomcsoportok átadására egy másik szubsztrátumra. Az ebben a jelenségben részt vevő segédmolekulák a koenzimek.

A nitrogénbázisok a kofaktorok szerkezeti elemei. A legismertebbek a pirimidin nukleotidok (NAD).+, NADP+), FMN, FAD és A koenzim. Ezek nagyon fontos metabolikus útvonalakon vesznek részt, mint például a glikolízis, a Krebs-ciklus, a fotoszintézis, többek között.

Például a pirimidin nukleotidok a dehidrogenáz aktivitással rendelkező enzimek nagyon fontos koenzimjei, és felelősek a hidridionok szállításáért..

referenciák

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Essential sejtbiológia. Garland tudomány.
  2. Cooper, G. M., és Hausman, R. E. (2007). A sejt: molekuláris megközelítés. Washington, DC, Sunderland, MA.
  3. Griffiths, A. J. (2002). Modern genetikai elemzés: a gének és a genomok integrálása. Macmillan.
  4. Griffiths, A. J., Wessler, S. R., Lewontin, R.C., Gelbart, W.M., Suzuki, D.T., és Miller, J.H. (2005). Bevezetés a genetikai elemzésbe. Macmillan.
  5. Koolman, J. és Röhm, K. H. (2005). Biokémia: szöveg és atlas. Ed. Panamericana Medical.
  6. Passarge, E. (2009). Genetikai szöveg és atlasz. Ed. Panamericana Medical.