Generaliti
Asas nitrogen adalah sebatian organik heterosiklik aromatik, yang mengandungi atom nitrogen, yang mengambil bahagian dalam pembentukan nukleotida.
Buah penyatuan asas nitrogen, pentosa (iaitu gula dengan 5 atom karbon) dan kumpulan fosfat, nukleotida adalah unit molekul yang membentuk DNA dan RNA asid nukleik.
Dalam DNA, asas nitrogen adalah: adenin, guanin, sitosin dan timin; dalam "RNA, mereka sama, kecuali timin, di mana c" adalah asas nitrogen yang disebut uracil.
Tidak seperti RNA, asas nitrogen DNA membentuk pasangan atau pasangan asas. Kehadiran pasangan tersebut mungkin kerana DNA mempunyai struktur nukleotida untai dua.
Ekspresi gen bergantung pada urutan asas nitrogen yang bergabung dengan nukleotida DNA.
Apakah asas nitrogen?
Asas nitrogen adalah molekul organik, yang mengandungi nitrogen, yang mengambil bahagian dalam pembentukan nukleotida.
Dibentuk masing-masing dari asas nitrogen, gula 5-karbon (pentosa) dan kumpulan fosfat, nukleotida adalah unit molekul yang membentuk DNA dan RNA asid nukleik.
DNA dan RNA asid nukleik adalah makromolekul biologi, yang bergantung kepada pengembangan dan fungsi sel-sel makhluk hidup yang betul.
ASAS NITROGEN ASAS NUKLEIK
Asas nitrogen yang membentuk asid nukleik DNA dan RNA adalah: adenin, guanin, sitosin, timin dan urasil.
Adenin, guanin dan sitosin adalah biasa bagi kedua-dua asid nukleik, iaitu mereka adalah sebahagian daripada kedua-dua nukleotida DNA dan nukleotida RNA. Thymine eksklusif untuk DNA, sementara uracil eksklusif untuk RNA.
Oleh itu, membuat ringkasan ringkas, asas nitrogen yang membentuk asid nukleik (sama ada DNA atau RNA) tergolong dalam 4 jenis yang berbeza.
Singkatan ASAS NITROGEN
Ahli kimia dan ahli biologi telah menganggapnya pantas untuk memendekkan nama-nama asas nitrogen dengan satu huruf abjad.Dengan cara ini, mereka menjadikannya lebih mudah dan cepat untuk menggambarkan dan menerangkan asid nukleik dalam teks.
L "adenine bertepatan dengan huruf besar A; guanine dengan huruf besar G; sitosin dengan huruf besar C; timin dengan huruf besar T; akhirnya, l" uracil dengan huruf besar U.
Kelas dan struktur
Terdapat dua kelas asas nitrogen: kelas asas nitrogen yang berasal dari pyrimidine dan kelas asas nitrogen yang berasal dari purin.
Rajah: struktur kimia generik pyrimidine dan purin.
Asas nitrogen yang berasal dari pyrimidine juga dikenali dengan nama alternatif: pyrimidine atau pyrimidine nitrogenous base; sementara asas nitrogen yang berasal dari purin juga dikenali dengan istilah alternatif: purin atau asas nitrogen purin.
Sitosin, timin dan urasil tergolong dalam kelas asas nitrogen pyrimidine; adenin dan guanin, sebaliknya, membentuk kelas asas nitrogen purin.
Contoh turunan purin, selain daripada asas nitrogenous DNA dan RNA
Di antara turunan purin, terdapat juga sebatian organik yang bukan asas nitrogen dari DNA dan RNA. Sebagai contoh, sebatian seperti kafein, xanthine, hypoxanthine, theobromine dan asam urat termasuk dalam kategori di atas.
APAKAH ASAS NITROGEN DARI PANDANGAN KIMIA?
Ahli kimia organik menentukan asas nitrogen dan semua turunan purin dan pyrimidine sebagai sebatian heterosiklik aromatik.
- Sebatian heterosiklik adalah sebatian cincin organik (atau siklik) yang, dalam cincin tersebut, mempunyai satu atau lebih atom selain karbon. Bagi purin dan pirimidin, atom selain karbon adalah atom nitrogen.
- Sebatian aromatik adalah sebatian cincin organik yang mempunyai ciri struktur dan fungsi yang serupa dengan benzena.
STRUKTUR
Rajah: struktur kimia benzena.
Struktur kimia asas nitrogen yang berasal dari pyrimidine terdiri terutamanya dari satu cincin dengan 6 atom, 4 daripadanya adalah karbon dan 2 daripadanya adalah nitrogen.
Sebenarnya, asas nitrogen pyrimidine adalah pyrimidine dengan satu atau lebih substituen (iaitu atom tunggal atau sekumpulan atom) yang terikat pada salah satu atom karbon cincin.
Sebaliknya, struktur kimia asas nitrogen yang berasal dari purin terdiri terutamanya dari cincin berganda dengan 9 atom total, 5 daripadanya adalah karbon dan 4 daripadanya adalah nitrogen. Cincin berganda yang disebutkan di atas dengan 9 atom total berasal dari gabungan cincin piridiminik (iaitu cincin pyrimidine) dengan cincin imidazol (iaitu cincin imidazol, sebatian organik heterosiklik lain).
Rajah: struktur imidazol.
Seperti yang diketahui, cincin pyrimidine mengandungi 6 atom; sementara cincin imidazol mengandungi 5. Dengan peleburan, kedua cincin tersebut menyatukan dua atom karbon masing-masing dan ini menjelaskan mengapa struktur akhir mengandungi, 9 atom, khususnya.
KEDUDUKAN ATOM NITROGEN DI PURIN DAN PYRIMIDIN
Untuk mempermudah kajian dan penerangan molekul organik, ahli kimia organik berfikir untuk memberikan nombor pengenalan kepada karbon dan semua atom lain dari struktur sokongan. Penomboran selalu bermula dari 1, berdasarkan kriteria penugasan yang sangat spesifik (yang, di sini, lebih baik ditinggalkan) dan berfungsi untuk menentukan kedudukan setiap atom dalam molekul.
Bagi piramidin, kriteria penugasan berangka menetapkan bahawa 2 atom nitrogen menempati kedudukan 1 dan kedudukan 3, sementara 4 atom karbon berada di kedudukan 2, 4, 5 dan 6.
Untuk purin, sebaliknya, kriteria penugasan berangka menetapkan bahawa 4 atom nitrogen menempati kedudukan 1, 3, 7 dan 9, sementara 5 atom karbon berada di kedudukan 2, 4, 5, 6 dan 8.
Kedudukan dalam nukleotida
Asas nitrogen nukleotida selalu bergabung dengan karbon di kedudukan 1 pentosa yang sepadan, melalui ikatan N-glikosidik kovalen.
Khususnya,
- The asas nitrogen yang berasal dari pyrimidine mereka membentuk ikatan N-glikosidik, melalui nitrogen mereka di kedudukan 1;
- Sementara asas nitrogen yang berasal dari purin mereka membentuk ikatan N-glikosidik, melalui nitrogen mereka pada kedudukan 9.
Dalam struktur kimia nukleotida, pentosa mewakili unsur pusat, yang mengikat asas nitrogen dan kumpulan fosfat.
Ikatan kimia yang bergabung dengan kumpulan fosfat ke pentosa adalah jenis fosfodiester dan melibatkan oksigen dari kumpulan fosfat dan karbon di kedudukan 5 pentosa.
APABILA ASAS NITROGEN MEMBENTUK NUCLEOSIDE?
Gabungan asas nitrogen dan pentosa membentuk molekul organik yang mengambil nama nukleosida.
Oleh itu, penambahan kumpulan fosfat mengubah nukleosida menjadi nukleotida.
Lebih-lebih lagi, menurut definisi nukleotida tertentu, sebatian organik ini adalah "nukleosida yang mempunyai satu atau lebih kumpulan fosfat yang dihubungkan dengan karbon 5 dari pentosa konstituen".
Organisasi dalam DNA
DNA, atau asid deoksiribonukleik, adalah molekul biologi besar yang terdiri daripada dua helai nukleotida yang sangat panjang (atau helai polinukleotida).
Filamen polinukleotida ini mempunyai beberapa ciri, yang patut disebut secara khusus kerana ia juga mempengaruhi asas nitrogen:
- Mereka bersatu antara satu sama lain.
- Mereka berorientasi pada arah yang bertentangan ("filamen antiparallel").
- Mereka melilit satu sama lain, seolah-olah mereka adalah dua lingkaran.
- Nukleotida yang membentuknya mempunyai susunan sedemikian, sehingga asas nitrogen berorientasi ke arah paksi pusat setiap lingkaran, sementara kumpulan pentosa dan fosfat membentuk perancah luaran yang terakhir.
Susunan tunggal nukleotida menyebabkan setiap asas nitrogen dari salah satu daripada dua filamen polinukleotida bergabung, melalui ikatan hidrogen, ke asas nitrogen yang terdapat pada filamen yang lain. Oleh itu, penyatuan ini mewujudkan pasangan asas, berpasangan dengan ahli biologi dan genetik panggil ia berpasangan atau pasangan asas.
Poc "memang telah ditegaskan bahawa kedua-dua filamen bergabung bersama: untuk menentukan kesatuan adalah ikatan yang ada di antara pelbagai asas nitrogen dari dua filamen polinukleotida.
KONSEP PENYELESAIAN ANTARA ASAS NITROGEN
Dengan mengkaji struktur DNA, para penyelidik mendapati bahawa pasangan antara basa nitrogen sangat spesifik. Sebenarnya, mereka menyedari bahawa adenin hanya mengikat timin, sementara sitosin hanya mengikat guanin.
Mengingat penemuan ini, mereka menciptakan istilah "pelengkap antara asas nitrogen", untuk menunjukkan ikatan univokal antara adenin dengan timin dan sitosin dengan guanin.
Pengenalpastian pasangan pelengkap antara asas nitrogen mewakili batu kunci, untuk menjelaskan dimensi fizikal DNA dan kestabilan tertentu yang dinikmati oleh dua helai polinukleotida.
Ahli biologi Amerika James Watson dan ahli biologi Inggeris Francis Crick, pada tahun 1953, memberikan sumbangan yang menentukan kepada penemuan struktur DNA (dari "spiral coiling dari dua helai polynucleotide" hingga pasangan antara asas nitrogen pelengkap).
Dengan perumusan yang disebut "model heliks berganda", Watson dan Crick mempunyai "intuisi yang luar biasa, yang mewakili titik balik zaman dalam bidang biologi molekul dan genetik.
Sebenarnya, penemuan struktur DNA yang tepat memungkinkan untuk mengkaji dan memahami proses biologi yang melibatkan asid deoksiribonukleik: dari bagaimana RNA mereplikasi atau membentuk hingga bagaimana ia menghasilkan protein.
KEBAIKAN YANG MENJADI PASANGAN NASIONAL BERASASKAN
Untuk menyatukan dua asas nitrogen dalam molekul DNA, membentuk pasangan pelengkap, adalah rangkaian ikatan kimia, yang dikenali sebagai ikatan hidrogen.
Adenin dan timin saling berinteraksi melalui dua ikatan hidrogen, sementara guanin dan sitosin melalui tiga ikatan hidrogen.
BAGAIMANA BANYAK PASUKAN ASAS NITROGEN ADAKAH MOLEKUL DNA MANUSIA MENGANDUNG?
Molekul DNA manusia generik mengandungi kira-kira 3.3 bilion pasangan asas nitrogen, iaitu sekitar 3.3 bilion nukleotida setiap helai.
Rajah: interaksi kimia antara adenin dan timin dan antara guanin dan sitosin. Pembaca dapat mengetahui kedudukan dan bilangan ikatan hidrogen yang menyatukan asas nitrogen dari dua helai polinukleotida.
Organisasi dalam RNA
Tidak seperti DNA, RNA, atau asid ribonukleik, adalah asid nukleik yang biasanya terdiri daripada satu helai nukleotida.
Oleh itu, asas nitrogen yang membentuknya "tidak berpasangan".
Walau bagaimanapun, harus diperhatikan bahawa kekurangan untai asas nitrogen pelengkap tidak mengecualikan kemungkinan bahawa asas nitrogenous RNA dapat berpasangan seperti DNA.
Dengan kata lain, asas nitrogen dari satu helai RNA dapat berpasangan, menurut hukum pelengkap antara asas nitrogen, sama seperti asas nitrogen DNA.
Pasangan pelengkap antara asas nitrogen dari dua molekul RNA yang berbeza adalah asas proses penting sintesis protein (atau sintesis protein).
YANG TIDAK MENGGANTI TIMINA
Dalam "RNA," uracil menggantikan timin DNA tidak hanya dalam struktur, tetapi juga pada pasangan pelengkap: sebenarnya, asas nitrogen yang mengikat secara khusus pada adenin, apabila dua molekul RNA yang berbeza muncul untuk berfungsi alasan.
Peranan biologi
Ekspresi gen bergantung pada urutan asas nitrogen yang bergabung dengan nukleotida DNA. Gen adalah lebih kurang segmen DNA (oleh itu segmen nukleotida), yang mengandungi maklumat yang sangat diperlukan untuk sintesis protein. Terdiri daripada asid amino, protein mereka adalah makromolekul biologi, yang memainkan peranan penting dalam mengatur mekanisme sel organisma.
Urutan asas nitrogen gen yang ditentukan menentukan urutan asid amino protein yang berkaitan.
