üldsõnalisus
Lämmastiku alused on aromaatsed heterotsüklilised orgaanilised ühendid, mis sisaldavad lämmastikuaatomeid ja mis osalevad nukleotiidide moodustamises.
Lämmastiku aluse, pentoosi (st 5 süsinikuaatomiga suhkru) ja fosfaatrühma, nukleotiidide viljad on molekulühikud, mis moodustavad DNA ja RNA nukleiinhapped.
DNA-s on lämmastiku alused: adeniin, guaniin, tsütosiin ja tümiin; RNA-s on need samad, välja arvatud tümiin, kelle asukohas on lämmastiku alus, mida nimetatakse uratsiiliks.
Erinevalt RNA-st moodustavad DNA moodustavad lämmastiku alused paari või aluspaari. Nende sidumiste olemasolu on võimalik, kuna DNA-l on kaheahelaline nukleotiidstruktuur.
Geeniekspressioon sõltub lämmastiku aluste järjestusest, mis on kombineeritud DNA nukleotiididega.
Mis on lämmastiku alused?
Lämmastiku alused on lämmastikku sisaldavad orgaanilised molekulid, mis osalevad nukleotiidide moodustamises.
Iga moodustati lämmastiku alusest, 5 süsinikuaatomiga suhkrust (pentoos) ja fosfaatrühmast, nukleotiidid on molekulühikud, mis moodustavad DNA ja RNA nukleiinhapped .
DNA ja RNA nukleiinhapped on bioloogilised makromolekulid, millest sõltuvad elusolendi rakkude areng ja nõuetekohane toimimine.
NUCLEIC ACIDS NITROGEN BASES
Nukleiinhapete DNA ja RNA moodustavad lämmastiku alused on: adeniin, guaniin, tsütosiin, tümiin ja uratsiil .
Adeniin, guaniin ja tsütosiin on mõlemale nukleiinhappele ühised, st nad on osa nii DNA nukleotiididest kui ka RNA nukleotiididest. Tümiin on eksklusiivne DNA suhtes, samas kui uratsiil on ainult RNA suhtes .
Lühikokkuvõtte tegemisel kuuluvad lämmastiku alused, mis moodustavad nukleiinhappe (olgu see siis DNA või RNA), nelja erinevat tüüpi.
LÕHNAGA ALUSTE LÕPETAMINE
Keemikud ja bioloogid pidasid asjakohaseks lühendada lämmastiku baaside nimesid ühe tähega. Sel moel on nad nukleiinhapete kujutise ja kirjelduse tekstides lihtsamaks ja kiiremaks muutnud.
Adeniin langeb kokku suurte tähtedega A; guaniin suurtähtega G; tsütosiin suure tähega C; tümiin suurtähtedega T; lõpuks, uratsiil koos suure tähega U.
Klassid ja struktuur
On kaks lämmastikaluste klassi: lämmastiku aluste klass, mis tuleneb pürimidiinist ja lämmastiku aluste klassist, mis tulenevad puriinist .
Joonis: pürimidiini ja puriini üldine keemiline struktuur.
Pürimidiinist tulenevad lämmastiku alused on tuntud ka järgmiste nimetustega: pürimidiin või pürimidiinlämmastiku alus ; samas kui puriinist pärinevad lämmastiku alused on tuntud ka alternatiivsete sõnadega: puriin või puriinlämmastiku alused .
Tsütosiin, tümiin ja uratsiil kuuluvad pürimidiinlämmastiku aluste klassi; seevastu adeniin ja guaniin moodustavad puriinlämmastiku aluste klassi.
Puriini derivaatide näited, va DNA ja RNA lämmastiku alused
Puriini derivaatide hulgas on ka orgaanilisi ühendeid, mis ei ole DNA ja RNA lämmastiku alused. Näiteks kuuluvad sellesse kategooriasse sellised ühendid nagu kofeiin, ksantiin, hüpoksantiin, teobromiin ja kusihape.
MIS ON KEEMILISEST VAATLUSEST OLEMATUD AZOTE ALUSED?
Orgaanilised keemikud määratlevad lämmastiku alused ja kõik puriini ja pürimidiini derivaadid heterotsüklilisteks aromaatseteks ühenditeks .
- Heterotsükliline ühend on orgaaniline tsükkel (või tsükliline) ühend, millel on ülalmainitud tsüklis üks või mitu muud aatomit kui süsinik. Puriinide ja pürimidiinide puhul on muud süsiniku aatomid lämmastikuaatomid.
- Aromaatne ühend on ringikujuline orgaaniline ühend, mille struktuurilised ja funktsionaalsed omadused on sarnased benseeniga.
STRUKTUUR
Joonis: benseeni keemiline struktuur.
Pürimidiinist pärinevate lämmastikaluste keemiline struktuur koosneb peamiselt ühest tsüklist, millel on 6 aatomit, millest 4 on süsinikuaatomid ja millest 2 on lämmastikuaatomid.
Tegelikult on pürimidiinlämmastiku alus pürimidiin koos ühe või mitme asendajaga (st ühe aatomi või aatomite rühmaga), mis on seotud ühe tsükli süsinikuaatomiga.
Seevastu puriinist tuletatud lämmastiku aluste keemiline struktuur koosneb peamiselt kahekordsest ringist, milles on 9 aatomit, millest 5 on süsinikuaatomid ja 4 on lämmastikuaatomid. Ülalmainitud kahekordne rõngas, milles on 9 aatomit, tuleneb püridiinse tsükli (st pürimidiinitsükli) liitumisest imidasoolitsükliga (st imidasooli tsükkel, teine orgaaniline heterotsükliline ühend).
Joonis: imidasooli struktuur.
Nagu on teada, sisaldab pürimidiinitsükkel 6 aatomit; samal ajal kui imidasoolitsükkel sisaldab 5-d. Kui sulamil on kaks tsüklit, on neil mõlemad kaks süsinikuaatomit ja see selgitab, miks lõplik struktuur sisaldab konkreetselt 9 aatomit.
NITROGOOMADE ASUKOHT PURIINIS JA PÜRIMIDIINIS
Orgaaniliste molekulide uuringu ja kirjelduse lihtsustamiseks on orgaanilised keemikud mõelnud identifitseerimisnumbri omistamisele süvenditele ja kõigile tugistruktuuride aatomitele. Numeratsioon algab alati 1-st, see põhineb väga spetsiifilistel ülesannetingimustel (mis siin on parem jätta) ja selleks, et määrata iga aatomi asukoht molekulis.
Pürimidiinide puhul määravad arvulised määramiskriteeriumid, et kaks lämmastikuaatomit asuvad positsioonis 1 ja positsioonis 3, samas kui 4 süsinikuaatomit paiknevad positsioonides 2, 4, 5 ja 6.
Puriinide puhul arvavad numbrilised määramise kriteeriumid, et 4 lämmastikuaatomil on positsioonid 1, 3, 7 ja 9, samas kui 5 süsinikuaatomit paiknevad positsioonides 2, 4, 5, 6 ja 8.
Asukoht nukleotiidides
Nukleotiidi lämmastiku alus ühendab alati kovalentse N-glükosiidsideme kaudu vastava pentose süsiniku positsiooni 1.
Täpsemalt
- Lämmastiku alused, mis tulenevad pürimidiinist, moodustavad N-glükosiidsideme nende lämmastiku kaudu asendis 1 ;
- Kuigi lämmastiku alused, mis tulenevad puriinist, moodustavad N-glükosiidse sideme oma lämmastiku kaudu asendis 9 .
Nukleotiidide keemilises struktuuris kujutab pentoos endast keskset elementi, millega seondub lämmastiku alus ja fosfaatrühm.
Keemiline side, mis ühendab fosfaatrühma pentoosiga, on fosfodiestri tüüpi ja hõlmab fosfaatrühma hapnikku ja pentoosi asendis 5 olevat süsinikku.
KUIDAS AZOTE ALUSTAB NUCLEOSIDE?
Lämmastiku ja pentose kombinatsioon moodustab orgaanilise molekuli, mis võtab nukleosiidi nime.
Seega on fosfaatrühma lisamine, mis muudab nukleosiide nukleotiidideks.
Veelgi enam, vastavalt nukleotiidide spetsiifilisele määratlusele on need orgaanilised ühendid "nukleosiidid, millel on üks või mitu fosfaatrühma, mis on seotud pentose süsiniku 5-ga".
Organisatsioon DNA-s
DNA või deoksüribonukleiinhape on suur bioloogiline molekul, mis on moodustatud kahe väga pika nukleotiidide (või polünukleotiidkiudude ) ahelate poolt.
Nendel polünukleotiidfilamentidel on mõningad omadused, mis väärivad erilist märkust, sest nad on samuti tihedalt seotud lämmastiku alustega:
- Nad on omavahel ühendatud.
- Need on orienteeritud vastassuunas ("antiparalleelsed kiud").
- Nad murravad üksteist, nagu oleksid nad kaks spiraali.
- Neid moodustavatel nukleotiididel on selline asend, et lämmastiku alused on orienteeritud iga spiraali keskteljele, samas kui pentoosid ja fosfaatrühmad moodustavad viimase väliskonstruktsiooni.
Nukleotiidide ainulaadne paigutus põhjustab iga kahe polünukleotiidfilamenti iga lämmastiku aluse ühendamise vesiniksidemete kaudu teises kihis olevale lämmastiku alusele. Seega loob see liit aluste, kombinatsioonide, mida bioloogilised ja geneetikud kutsuvad paaristamiseks või aluspaarideks, kombinatsiooni.
Ülaltoodud on öeldud, et kaks filamenti on omavahel ühendatud: see on kahe polünukleotiidfilamenti erinevate lämmastiku aluste vahelised sidemed, mis määravad nende ühendi.
TÄIENDAVATE ALUSTE ALUSTE KONTSEPTSIOON
DNA struktuuri uurides teadvustasid teadlased, et lämmastiku baaside sidumine on väga spetsiifiline . Tegelikult märkasid nad, et adeniin liitub ainult tümiiniga, samas kui tsütosiin seondub ainult guaniiniga.
Selle avastuse valguses tähendasid nad terminit " lämmastiku aluste komplementaarsus ", et näidata adeniini ühesugust seondumist tümiini ja tsütosiini guaniiniga.
Täiendava sidumise tuvastamine lämmastiku aluste vahel oli DNA füüsikaliste mõõtmete ja kahe polünukleotiidfilamenti erilise stabiilsuse selgitamise võti.
Ameerika bioloog James Watson ja inglise bioloog Francis Crick andsid otsustava panuse DNA struktuuri avastamisse (kahe polünukleotiidi ahela spiraalsest mähisest komplementaarsete lämmastiku alustega).
Nn kahekordse heeliksi mudeli sõnastusel oli Watsonil ja Crickil uskumatu intuitsioon, mis kujutas endast epookaalset pöördepunkti molekulaarbioloogia ja geneetika valdkonnas.
Tegelikult võimaldas täpse DNA struktuuri avastamine uurida ja mõista bioloogilisi protsesse, mis näevad deoksüribonukleiinhapet kui peategelast: sellest, kuidas RNA replikeeritakse või kujundatakse vastavalt sellele, kuidas see tekitab valke.
NÕUDED, MILLE PÕHJAD KÕRGUSELT PÕHJAD
Kahe lämmastiku aluse ühendamine DNA molekulis, moodustades komplementaarse paari, on rea keemilisi sidemeid, mida tuntakse kui vesiniksidemeid .
Adeniin ja tümiin suhtlevad üksteisega kahe vesiniksideme abil, samas kui guaniin ja tsütosiin on kolme vesiniksideme abil.
KUIDAS KÕIGI AZOTATE PÕHJALISED PUNKTID sisaldavad inimese DNA MOLEKULE?
Üldine inimese DNA molekul sisaldab umbes 3, 3 miljardit aluselist lämmastiku paari, mis on umbes 3, 3 miljardit nukleotiidi filamenti kohta.
Joonis: adeniini ja tümiini ning guaniini ja tsütosiini keemiline koostoime. Lugeja võib märkida kahe polünukleotiidfilamenti lämmastikku sisaldavate vesiniksidemete positsiooni ja arvu.
Organisatsioon RNA-s
Erinevalt DNA-st, RNA-st või ribonukleiinhappest, on nukleiinhape, mis koosneb tavaliselt nukleotiidide ühest ahelast.
Seetõttu on seda moodustavad lämmastiku alused "paaritu".
Siiski tuleb märkida, et komplementaarse lämmastiku baasiliini puudumine ei välista võimalust, et RNA lämmastiku alused võivad ilmuda sarnaselt DNA omadele.
Teiste sõnadega, ühe RNA filamenti lämmastiku alused võivad vastavalt lämmastiku aluste komplementaarsuse seadustele sobida täpselt nagu DNA lämmastiku alused.
Kahe erineva RNA molekuli lämmastiku aluste vaheline täiendav sidumine on valgu sünteesi olulise protsessi (või valgu sünteesi ) aluseks.
URACILE REPLACES TIMINA
RNA-s asendab uratsiil DNA tümiini mitte ainult struktuuris, vaid ka komplementaarse sidumise korral: tegelikult on see lämmastiku alus, mis seondub spetsiifiliselt adeniiniga, kui funktsionaalsetel põhjustel ilmuvad kaks erinevat RNA molekuli.
Bioloogiline roll
Geenide ekspressioon sõltub lämmastiku aluste järjestusest, mis on ühendatud DNA nukleotiididega. Geenid on enam-vähem pikad DNA segmendid (st nukleotiidisegmendid), mis sisaldavad valgu sünteesi jaoks olulist informatsiooni. Aminohapetest koosnevad valgud on bioloogilised makromolekulid, millel on oluline roll organismi rakumehhanismide reguleerimisel.
Antud geeni lämmastiku aluste järjestus määrab seotud valgu aminohappejärjestuse.
