AZOTO BAZĖS: KLASIFIKACIJA IR FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Kad azoto bazės yra organiniai junginiai, turintys daug heterociklinių azoto. Jie yra dalis nukleorūgščių ir kitų biologiškai svarbių molekulių, tokių kaip nukleozidai, dinukleotidai ir tarpląsteliniai pasiuntiniai. Kitaip tariant, azoto bazės yra dalis vienetų, sudarančių nukleorūgštis (RNR ir DNR) ir kitas paminėtas molekules.

Yra dvi pagrindinės azoto bazių grupės: purino arba purino bazės ir pirimidino arba pirimidino bazės. Adeninas ir guaninas priklauso pirmajai grupei, o timinas, citozinas ir uracilas yra pirimidino bazės. Šios bazės paprastai žymimos pirmąja raide: A, G, T, C ir U.

Skirtingos azoto bazės DNR ir RNR.
Šaltinis: Vartotojas: Vertimas raštu: Naudotojas: Jcfidy

DNR elementai yra A, G, T ir C. Šioje bazių eilėje užkoduota visa informacija, reikalinga gyvo organizmo kūrimui ir vystymuisi. RNR komponentai yra vienodi, tik T yra pakeistas U.

Struktūra ir klasifikacija

Azoto bazės yra plokščios, aromatinio ir heterociklinio tipo molekulės, paprastai gaunamos iš purinų arba pirimidinų.

Pirimidino žiedas

Cheminė pirimidino struktūra.

Pirimidino žiedas yra šešių narių heterocikliniai aromatiniai žiedai, turintys du azoto atomus. Atomai yra sunumeruoti pagal laikrodžio rodyklę.

Purino žiedas

Cheminė purino struktūra.

Purino žiedą sudaro dviejų žiedų sistema: vienas yra struktūriškai panašus į pirimidino žiedą, o kitas - panašus į imidazolo žiedą. Šie devyni atomai yra sujungti į vieną žiedą.

Pirimidino žiedas yra plokščia sistema, o purinai šiek tiek skiriasi nuo šio modelio. Tarp imidazolo žiedo ir pirimidino žiedo pastebėtas nedidelis raukšlėjimasis ar raukšlių susidarymas.

Azoto bazių savybės

Aromatingumas

Organinėje chemijoje aromatinis žiedas yra apibrėžiamas kaip molekulė, kurios elektronai iš dvigubų jungčių turi laisvą cirkuliaciją ciklinėje struktūroje. Elektronų judrumas žiede suteikia molekulės stabilumą, jei ją lyginame su ta pačia molekule, bet su dvigubaisiais ryšiais pritvirtintais elektronais.

Aromatinis šios žiedų sistemos pobūdis suteikia jiems galimybę patirti reiškinį, vadinamą keto-enolio tautomerizmu.

T. y., Purinai ir pirimidinai egzistuoja tautomerinėse porose. Keto tautomerai vyrauja esant neutraliam pH uracilo, timino ir guanino pH. Priešingai, enolio forma vyrauja citozinui esant neutraliam pH. Šis aspektas yra būtinas vandenilinių ryšių tarp bazių formavimuisi.

UV šviesos sugertis

Kita purinų ir pirimidinų savybė yra jų gebėjimas stipriai sugerti ultravioletinę (UV) šviesą. Šis absorbcijos modelis yra tiesioginė jo heterociklinių žiedų aromatingumo pasekmė.

Absorbcijos spektras maksimaliai artimas 260 nm. Tyrėjai naudoja šį standartą, norėdami nustatyti DNR kiekį jų mėginiuose.

Tirpumas vandenyje

Dėl azoto bazių stiprios aromatinės savybės šios molekulės praktiškai netirpsta vandenyje.

Biologiškai svarbios azoto bazės

Nors azoto bazių yra daugybė, natūralių gyvūninių ląstelių aplinkoje randame tik keletą.

Dažniausi pirimidinai yra citozinas, uracilis ir timinas (5-metiluracilas). Citozinas ir timinas yra pirimidinai, kurie paprastai randami DNR dviguboje spiralėje, o citozinas ir uracilas yra paplitę RNR. Atminkite, kad vienintelis skirtumas tarp uracilo ir timino yra metilo grupė prie anglies 5.

Panašiai, dažniausiai purinai yra adeninas (6-amino-purinas) ir guaninas (2-amino-6-oksi-purinas). Šių junginių gausu tiek DNR, tiek RNR molekulėse.

Yra ir kitų purinų darinių, kuriuos natūraliai randame ląstelėje, tarp jų ksantino, hipoksantino ir šlapimo rūgšties. Pirmieji du gali būti randami nukleorūgštyse, tačiau labai retu ir specifiniu būdu. Šlapimo rūgštis niekada nerandama kaip struktūrinis šių biomolekulių komponentas.

Kaip jie poruojasi?

DNR struktūrą išaiškino tyrėjai Watsonas ir Crickas. Jų tyrimo dėka buvo galima padaryti išvadą, kad DNR yra dviguba spiralė. Jis sudarytas iš ilgos nukleotidų grandinės, sujungtos fosfodiesteriniais ryšiais, kuriose fosfato grupė sudaro tiltelį tarp cukraus liekanų hidroksilo grupių (-OH).

Ką tik aprašyta struktūra primena kopėčias kartu su atitinkamais turėklais. Azoto bazės yra laiptų analogai, suskirstyti į dvigubą spiralę vandenilio jungčių pagalba.

Vandenilio tiltelyje du elektroneigiami atomai dalijasi protonu tarp bazių. Kad susidarytų vandenilio ryšys, būtinas vandenilio atomas, turintis nedidelį teigiamą krūvį, ir akceptorius, turintis nedidelį neigiamą krūvį.

Tiltas yra suformuotas tarp H ir O. Šie ryšiai yra silpni ir jie turi būti, nes DNR turi lengvai atsidaryti.

Chargaffo taisyklė

Bazinės poros sudaro vandenilio ryšius, laikydamosi šio purino-pirimidino porų modelio, žinomo kaip Chargaffo taisyklė: guanino poros su citozinu ir adenino poros su timinu.

GC pora sudaro tris vandenilio balionus vienas su kitu, o AT porą jungia tik du tiltai. Taigi galime numatyti, kad didesnio GC kiekio DNR bus stabilesnė.

Kiekviena grandinė (arba turėklai pagal mūsų analogiją) eina priešingomis kryptimis: viena 5 ′ → 3 ′, o kita 3 ′ → 5 ′.

funkcijos

Nukleorūgščių statybiniai blokai

Organinės būtybės turi tokio tipo biomolekules, vadinamas nukleorūgštimis. Tai yra labai dideli polimerai, sudaryti iš pasikartojančių monomerų - nukleotidų, sujungtų specialiu ryšiu, vadinamu fosfodiesteriniu ryšiu. Jie skirstomi į du pagrindinius tipus: DNR ir RNR.

Kiekvieną nukleotidą sudaro fosfatų grupė, cukrus (dezoksiribozės tipas DNR ir ribozė RNR) ir viena iš penkių azotinių bazių: A, T, G, C ir U. Kai fosfato grupės nėra. , molekulė vadinama nukleozidu.

DNR

DNR yra gyvų būtybių genetinė medžiaga (išskyrus kai kuriuos virusus, kurie daugiausia naudoja RNR). Naudodama 4 bazių kodą, DNR turi visų baltymų, esančių organizmuose, seką, taip pat elementų, reguliuojančių jų raišką.

DNR struktūra turi būti stabili, nes organizmai ją naudoja informacijai koduoti. Tačiau tai yra molekulė, linkusi į pokyčius, vadinamus mutacijomis. Šie genetinės medžiagos pokyčiai yra pagrindinė evoliucijos pokyčių medžiaga.

RNR

Kaip ir DNR, RNR yra nukleotidinis polimeras, išskyrus tai, kad bazinė T yra pakeista U. Ši molekulė yra vienos juostos pavidalo ir atlieka įvairias biologines funkcijas.

Ląstelėje yra trys pagrindinės RNR. Messenger RNR yra tarpininkas tarp DNR ir baltymų susidarymo. Jis yra atsakingas už informacijos nukopijavimą DNR ir nukopijavimą į baltymų transliacijos aparatą. Ribosominė RNR, antroji rūšis, yra šios sudėtingos mašinos struktūrinė dalis.

Trečiasis tipas, arba pernešančioji RNR, yra atsakinga už atitinkamų aminorūgščių liekanų nešimą baltymų sintezei.

Be trijų „tradicinių“ RNR, yra daugybė mažų RNR, dalyvaujančių genų ekspresijos reguliavime, nes visi genai, užkoduoti DNR, ląstelėje negali būti išreiškiami nuolat ir tokiu pačiu dydžiu.

Organizmai turi turėti savo genų reguliavimo būdų, tai yra, nuspręsti, ar jie yra ekspresuojami, ar ne. Panašiai genetinę medžiagą sudaro tik ispaniškų žodžių žodynas, o reguliavimo mechanizmas leidžia formuoti literatūros kūrinį.

Nukleozidtrifosfatų statybiniai blokai

Azoto bazės yra nukleozidų trifosfatų dalis, molekulė, kuri, kaip ir DNR ir RNR, yra biologiškai svarbi. Be pagrindo, jis yra sudarytas iš pentozės ir trijų fosfatų grupių, sujungtų dideliu energijos ryšiu.

Šių ryšių dėka nukleozidų trifosfatai yra turtingos energijos molekulės ir yra pagrindinis medžiagų apykaitos kelių, kuriais siekiama išlaisvinti energiją, produktas. Tarp labiausiai naudojamų yra ATP.

ATP arba adenozino trifosfatas yra sudarytas iš azoto bazinio adenino, sujungto su anglimi, esančia pentozės tipo cukraus: ribozės 1 padėtyje. Penktoje šio angliavandenio padėtyje visos trys fosfatų grupės yra susijusios.

Apskritai, ATP yra ląstelės energetinė valiuta, nes ją galima greitai panaudoti ir regeneruoti. Daugybė įprastų organinių medžiagų apykaitos būdų naudoja ir gamina ATP.

Jos "galia" pagrįsta aukštos energijos ryšiais, kuriuos sudaro fosfato grupės. Neigiami šių grupių krūviai yra nuolat atstumiami. Yra ir kitų priežasčių, kurios predisponuoja ATP hidrolizę, įskaitant rezonanso stabilizavimą ir tirpinimą.

Autakoidas

Nors daugumai nukleozidų trūksta reikšmingo biologinio aktyvumo, žinduolių adenozinas yra ryški išimtis. Tai veikia kaip autakoidas, analogiškas „vietiniam hormonui“ ir kaip neuromoduliatorius.

Šis nukleozidas laisvai cirkuliuoja kraujyje ir veikia lokaliai, įvairiai veikdamas kraujagyslių išsiplėtimą, lygiųjų raumenų susitraukimus, neuronų išsiskyrimą, neurotransmiterių išsiskyrimą ir riebalų apykaitą. Tai taip pat yra susijusi su širdies ritmo reguliavimu.

Ši molekulė taip pat dalyvauja reguliuojant miego įpročius. Adenozino koncentracija padidėja ir skatina nuovargį. Štai kodėl kofeinas padeda mums nesiblaškyti: jis blokuoja neuronų sąveiką su tarpląsteliniu adenozinu.

Reguliavimo elementų struktūriniai blokai

Daugybė įprastų metabolizmo būdų ląstelėse turi reguliavimo mechanizmus, pagrįstus ATP, ADP ir AMP lygiais. Šios dvi paskutinės molekulės turi tokią pačią struktūrą kaip ATP, tačiau atitinkamai prarado vieną ir dvi fosfato grupes.

Kaip minėjome ankstesniame skyriuje, ATP yra nestabili molekulė. Ląstelė turėtų gaminti ATP tik tada, kai jai to reikia, nes ji turi greitai ją naudoti. Pats ATP taip pat yra elementas, reguliuojantis medžiagų apykaitos procesus, nes jo buvimas rodo ląstelei, kad ji neturėtų gaminti daugiau ATP.

Priešingai, jo hidrolizuoti dariniai (AMP) įspėja ląstelę, kad ATP baigsis ir turi gaminti daugiau. Taigi, AMP aktyvina medžiagų apykaitos procesus energijos gamyboje, tokius kaip glikolizė.

Panašiai daugelį hormoninių signalų (pavyzdžiui, dalyvaujančių glikogeno metabolizme) tarpląsteliniu būdu perduoda cAMP molekulės (c yra ciklinis) arba panašus variantas, bet savo struktūroje turi guanino: cGMP.

Koenzimų statybiniai blokai

Keliuose metabolizmo būdų etapuose fermentai negali veikti vieni. Jiems reikia papildomų molekulių, kad jie galėtų atlikti savo funkcijas; Šie elementai vadinami kofermentais arba kosubstratrais, pastarieji terminai yra tinkamesni, nes kofermentai nėra kataliziškai aktyvūs.

Šiose katalitinėse reakcijose reikia perkelti elektronus ar atomų grupes į kitą substratą. Pagalbinės molekulės, kurios dalyvauja šiame reiškinyje, yra kofermentai.

Azoto bazės yra šių kofaktorių struktūriniai elementai. Tarp labiausiai žinomų yra pirimidino nukleotidai (NAD ⁺ , NADP ⁺ ), FMN, FAD ir kofermentas A. Jie, be kita ko, dalyvauja labai svarbiuose metabolizmo keliuose, tokiuose kaip glikolizė, Krebso ciklas, fotosintezė.

Pavyzdžiui, pirimidino nukleotidai yra labai svarbūs fermentų, veikiančių dehidrogenazės aktyvumą, koenzimai ir yra atsakingi už hidridų jonų pernešimą.

Nuorodos

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… ir Walter, P. (2013). Esminė ląstelių biologija. Girlianda mokslas.
2. Cooperis, GM ir Hausmanas, RE (2007). Ląstelė: molekulinis metodas. Vašingtonas, DC, Sunderland, MA.
3. Griffiths, AJ (2002). Šiuolaikinė genetinė analizė: genų ir genomų integracija. Macmillanas.
4. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT ir Miller, JH (2005). Įvadas į genetinę analizę. Macmillanas.
5. J. Koolmanas, & Röhm, KH (2005). Biochemija: tekstas ir atlasas. Panamerican Medical Ed.
6. Passagas, E. (2009). Genetikos tekstas ir atlasas. Panamerican Medical Ed.