בסיסים ניטרוגניים איך הם מזדווגים, סיווג פונקציות

ה בסיסים ניטרוגניים הם תרכובות אורגניות של צורה הטרוציקלית, עשירה בחנקן. הם מהווים חלק מהבניינים המבניים של חומצות גרעין ומולקולות אחרות של אינטרסים ביולוגיים, כגון נוקלאוזידים, דינו-חלבונים ושליחים תאיים. במילים אחרות, הבסיסים החנקניים הם חלק מהיחידות המרכיבות את חומצות הגרעין (RNA ו- DNA) ואת המולקולות המוזכרות.

ישנן שתי קבוצות עיקריות של בסיסים ניטרוגניים: בסיסים purine או purines ו בסיסים pyrimidine או pyrimidines. הקבוצה הראשונה כוללת adenine ו guanine, בעוד thymine, cytosine ו uracil הם בסיסים pyrimidine. בדרך כלל אלה בסיסים מסומנים על ידי האות הראשונה שלהם: A, G, T, C ו- U.

אבני ה- DNA הם A, G, T ו- C. בהזמנה זו של בסיסים כל המידע הדרוש לבנייה ופיתוח של אורגניזם חי מתועד. ב RNA, הרכיבים זהים, רק כי T מוחלף על ידי U.

אינדקס

• 1 מבנה וסיווג
  • 1.1 טבעת פירימידינים
  • 1.2 טבעת הטבעת
• 2 תכונות של בסיסים חנקניים
  • 2.1 ארומטיות
  • 2.2 ספיגת אור UV
  • 2.3 מסיסות במים
• 3 בסיסים ניטרוגניים של אינטרסים ביולוגיים
• 4 איך הם מזדווגים?
  • 4.1 כלל החרגום
• 5 פונקציות
  • 5.1 גושים מבניים של חומצות גרעין
  • 5.2 בלוקים מבניים של triphosphates nucleoside
  • 5.3 אוטקואיד
  • 5.4 בלוקים מבניים של אלמנטים רגולטוריים
  • 5.5 בלוקים מבניים של קואנזימים
• 6 הפניות

מבנה וסיווג

הבסיסים החנקניים הם מולקולות שטוחות, מהסוג הארומטי וההטרוציקלי, שמקורן בדרך כלל בפורינים או בפירימידינים..

טבעת של פירימידינים

הטבעת של pyrimidines הם הטרוציקלי ארומטי טבעות עם שישה חברים שני אטומי חנקן. האטומים ממוספרים לפי כיוון השעון.

טבעת פורינה

טבעת הפוריין מורכבת ממערכת דו-צלמית: האחת דומה מבחינה פיזית לטבעת הפירימידין ודומה לטבעת האימידאזולה. תשעה אטומים אלה מתמזגים לתוך טבעת אחת.

הטבעת של pyrimidines היא מערכת שטוחה, בעוד purines לסטות קצת דפוס זה. מעט קמטים או קמטים דווחו בין טבעת האימידאזולה לבין טבעת הפירימידין..

תכונות של בסיסים חנקניים

ארומטיות

בכימיה אורגנית, א טבעת ארומטית הוא מוגדר כמולקולה אשר האלקטרונים של הקשרים הכפולים יש תפוצה חופשית בתוך המבנה המעגלי. הניידות של האלקטרונים בתוך הטבעת נותנת יציבות למולקולה - אם נשווה אותה עם אותה מולקולה - אך עם האלקטרונים הקבועים בקשרים הכפולים.

האופי הארומטי של מערכת טבעת זו נותנת להם את היכולת לחוות תופעה הנקראת keto-enol tautomería.

כלומר, purines ו pyrimidines קיימים זוגות tautomeric. Kaut tautomers הם דומיננטיים ב pH נייטרלי עבור אוראציל, טימין בסיסים גואנין. לעומת זאת, טופס enol הוא השולט ציטוזין, ב pH ניטרלי. היבט זה הוא היסוד להיווצרות גשרים מימן בין הבסיסים.

קליטת אור UV

מאפיין נוסף של purines ו pyrimidines הוא היכולת שלהם חזק לספוג אור אולטרה סגול (אור UV). דפוס הקליטה הזה הוא תוצאה ישירה של ארומטיות הטבעות הטרוציקליות שלה.

ספקטרום הקליטה יש מקסימום קרוב ל 260 ננומטר. החוקרים משתמשים דפוס זה כדי לכמת את כמות ה- DNA בדגימות שלהם.

מסיסות במים

הודות לאופי הארומטי החזק של הבסיסים החנקניים, המולקולות הללו כמעט בלתי מסיסות במים.

בסיסים ניטרוגניים של אינטרסים ביולוגיים

אמנם יש מספר גדול של בסיסים ניטרוגניים, אנו מוצאים רק כמה טבעי בסביבות הסלולר של אורגניזמים חיים.

פירימידינים הנפוצים ביותר הם ציטוזין, אוראציל, ו תימין (5-methyluracil). ציטוזין ו תימין הם pyrimidines שאנחנו בדרך כלל למצוא את הסליל הכפול של ה- DNA, בעוד ציטוזין ו uracil נפוצים ב RNA. שים לב כי ההבדל היחיד בין uracil ו תימין היא קבוצת מתיל על פחמן 5.

באופן דומה, purines הנפוצים ביותר הם אדנין (6-אמינו פורן) ו guanine (2-amino-6-oxy purine). תרכובות אלו שופעות הן במולקולות הדנ"א והן במולקולות ה- RNA.

ישנם נגזרים אחרים של purines שאנו מוצאים באופן טבעי בתא, ביניהם xanthine, hypoxanthine וחומצת השתן. שני הראשונים ניתן למצוא חומצות גרעין, אבל בצורה נדירה מאוד דייקן. לעומת זאת, חומצת השתן מעולם לא נמצאה כמרכיב מבני של ביומולקולות אלה.

איך הם מזדווגים?

המבנה של הדנ"א הובהר על ידי החוקרים ווטסון וקריק. הודות למחקרו, ניתן היה להסיק כי הדנ"א הוא סליל כפול. הוא מיוצר על ידי שרשרת ארוכה של נוקליאוטידים המקושרים על ידי קשרים phosphodiester, שבו קבוצת פוספט יוצר גשר בין קבוצות hydroxyl (-OH) של שאריות הסוכר.

המבנה שתיארנו זה עתה מזכיר גרם מדרגות יחד עם המעקה המתאים. הבסיסים החנקניים הם אנלוגים למדרגות, אשר מקובצים בסליל הכפול באמצעות גשרים מימן.

בגשר מימן, שני אטומים electronegative לשתף פרוטון בין הבסיסים. להיווצרות של גשר מימן יש צורך השתתפות של אטום מימן עם מטען חיובי קלה ו acceptor עם מטען שלילי קטן.

הגשר נוצר בין H לבין O. קישורים אלה חלשים, והם חייבים להיות, שכן DNA חייב לפתוח בקלות לשכפל.

שלטון שארגאף

זוגות הבסיס יוצרים את קשרי המימן בעקבות תבנית ההזדווגות של purine-pyrimidine הידועה בשם שלטון Chargaff: זוגות גואנין עם ציטוזין ואדנין עם תימין.

זוג ה- GC יוצר שלושה אטומי מימן יחד, בעוד זוג AT מחובר רק על ידי שני גשרים. לכן, אנו יכולים לחזות כי DNA עם תוכן GC גבוה יהיה יציב יותר.

כל אחד מהשרשראות (או המעקות באנלוגיה), רץ בכיוונים מנוגדים: אחד 5 '→ 3' והשני 3 '→ 5'.

פונקציות

בלוקים מבניים של חומצות גרעין

יצורים אורגניים מציגים סוג של ביומולקולות הנקראות חומצות גרעין. אלה הם פולימרים של גודל ניכר שנוצר מונומרים חוזרים: נוקליאוטידים, מאוחדים באמצעות סוג מיוחד של קשר, הנקרא קשר phosphodiester. הם מסווגים לשני סוגים בסיסיים, DNA ו- RNA.

כל נוקלאוטיד מורכב מקבוצת פוספט, סוכר (סוג deoxyribose ב DNA ו- RNA ריבוז ב), ואחד מהחמישה nucleobases A, T, G, C ו- U. כשהקבוצה פוספט אינה נוכחת , המולקולה נקראת נוקלאוזיד.

בדנ"א

DNA הוא החומר הגנטי של היצורים החיים (למעט כמה וירוסים המשתמשים RNA בעיקר). באמצעות הקוד של 4 בסיסים, ה- DNA יש רצף של כל החלבונים הקיימים האורגניזמים, מלבד גורמים המסדירים את הביטוי של אותו.

מבנה הדנ"א חייב להיות יציב, שכן האורגניזמים משתמשים בו כדי לקודד מידע. עם זאת, הוא מולקולה נוטה לשינויים, המכונה מוטציות. שינויים אלה בחומר הגנטי הם החומר הבסיסי לשינוי האבולוציוני.

ב RNA

כמו DNA, RNA הוא פולימר של נוקליאוטידים, למעט העובדה שבסיס T מוחלף על ידי U. מולקולה זו היא בצורה של להקה פשוטה וממלאת מגוון רחב של פונקציות ביולוגיות.

בתא, ישנם שלושה RNAs הראשי. Messenger RNA הוא מתווך בין דנ"א ויצירת חלבון. הוא אחראי על העתקת המידע בדנ"א ולוקחים אותו למכונות תרגום חלבונים. הרנ"א הריבוזומלי, סוג שני, יוצר חלק מבני של המנגנון המורכב הזה.

הסוג השלישי, או העברת RNA, אחראי על נשיאת שאריות חומצות אמינו המתאימות לסינתזה של חלבונים.

מלבד השלוש RNA "המסורתית", סדרה של RNA הקטן המעורבים בקרת הגנים, כמו בתא לא ניתן בעקביות לבטא באותה המידה כל הגנים המקודדים בדנ"א.

יש צורך כי אורגניזמים יש דרכים להסדיר את הגנים שלהם, כלומר, להחליט אם הם באים לידי ביטוי או לא. באופן אנלוגי, החומר הגנטי מורכב רק ממילון מילים בספרדית, ומנגנון הרגולציה מאפשר יצירה של יצירה ספרותית.

בלוקים מבניים של triphosphates nucleoside

הבסיסים החנקניים הם חלק משלושת הטוספוספטים של נוקלאוזידים, מולקולה שכמו דנ"א ורנ"א, היא עניין ביולוגי. בנוסף לבסיס, הוא מורכב מפנטהאוז ושלוש קבוצות פוספט המקושרות יחד באמצעות אג"ח בעלות אנרגיה גבוהה..

הודות לאג"ח אלו, הטרו-פוספטים של נוקליאוסיד הם מולקולות עשירות באנרגיה והם התוצר העיקרי של מסלולים מטבוליים המחפשים שחרור אנרגיה. בין הנפוץ ביותר הוא ATP.

ATP או אדנוזין טריפוספט הוא מיוצר על ידי בסיס אדנין nitrogenous, מקושר לפחמן הממוקם במיקום 1 של סוכר מסוג pentose: ribose. בעמדה 5 של פחמימות זה, שלוש קבוצות פוספט מקושרים.

באופן כללי, ה- ATP הוא מטבע האנרגיה של התא, שכן ניתן להשתמש בו ולהתחדש במהירות. מסלולים מטבוליים רבים נפוצים בקרב יצורים אורגניים להשתמש ולהפיק ATP.

שלה "כוח" מבוסס על האג"ח אנרגיה גבוהה, שנוצרו על ידי קבוצות פוספט. ההאשמות השליליות של קבוצות אלה נמצאות בדחייה מתמדת. ישנם גורמים אחרים כי predispose הידרוליזה ב ATP, כולל ייצוב על ידי תהודה והפיכה..

אוטקואיד

למרות שרוב הנוקליאוזידים חסרים פעילות ביולוגית משמעותית, אדנוזין הוא חריג בולט ביונקים. זה פועל כמו אוטקואיד, מקביל ל "הורמון מקומי" ו neuromodulator.

nucleoside זו זורמת בחופשיות דרך זרם הדם ופועלת מקומית, עם השפעות שונות להרחבת כלי הדם, התכווצויות שריר חלק, שחרורים עצביים, שחרור הנוירוטרנסמיטר וחילוף חומרים של שומנים. זה קשור גם הרגולציה של קצב הלב.

מולקולה זו מעורבת גם ברגולציה של דפוסי השינה. הריכוז של אדנוזין מגביר ומקדם עייפות. זוהי הסיבה מדוע קפאין מסייע לשמור על ערנו: הוא חוסם אינטראקציות עצביות עם אדנוזין תאיים.

בלוקים מבניים של אלמנטים רגולטוריים

כמות משמעותית של מסלולים מטבוליים נפוצים בתאים בעלי מנגנונים רגולטוריים המבוססים על רמות ATP, ADP ו- AMP. Etas שני מולקולות האחרונות יש את אותו המבנה של ה- ATP, אבל איבדו אחת ושתי קבוצות פוספט, בהתאמה.

כפי שהזכרנו בסעיף הקודם, ATP הוא מולקולה לא יציבה. התא חייב לייצר רק ATP כאשר הוא צריך את זה, שכן הוא חייב להשתמש בו במהירות. ATP עצמו הוא גם אלמנט מווסת מסלולים מטבוליים, כמו נוכחותה עולה כי התא לא צריך לייצר יותר ATP.

לעומת זאת, נגזרותיה הידרוליזה (AMP), מזהיר את התא כי ATP אוזל וצריך לייצר יותר. לפיכך, AMP מפעיל את המסלולים המטבוליים של ייצור אנרגיה, כגון גליקוליזה.

כמו כן, סימנים רבים של סוג הורמונליים (כגון מעורבים במטבוליזם הגליקוגן) מתווכות intracellularly מולקולות cAMP (מחזורית היא ג) או גרסה דומה אך גואנין במבנה שלה: cGMP.

בלוקים מבניים של קואנזימים

בשלבים מרובים של מסלולים מטבוליים, אנזימים לא יכולים לפעול לבד. הם זקוקים למולקולות נוספות כדי שיוכלו למלא את תפקידיהם; אלמנטים אלה נקראים coenzymes או co-substrates, השני טווח להיות יותר מתאים, שכן coenzymes הם לא פעיל קטליטי.

בתגובות הקטליטיות האלה, יש צורך להעביר את האלקטרונים או קבוצת האטומים למצע אחר. מולקולות העזר המשתתפות בתופעה זו הן הקואנזימים.

הבסיסים החנקניים הם אלמנטים מבניים של cofactors אמר. בין המוכרים ביותר הם נוקליאוטידים pyrimidine (NAD)⁺, NADP⁺), FMN, FAD וקו-אנזים A. אלו המעורבים מסלולים מטבוליים חשובים כמו הגליקוליזה, מעגל קרבס, פוטוסינתזה, וכו '.

לדוגמא, הם נוקלאוטידים פירימידין הוא coenzymes מאוד חשוב אנזימי פעילות dehydrogenase, ולספק תחבורה של יונים הידרידו.

הפניות

1. אלברטס, B., בריי, ד, הופקין, ק ', ג'ונסון, א ד, לואיס, ג', רף, M., ... & וולטר, P. (2013). ביולוגיה תאית חיונית. מדע גרלנד.
2. קופר, ג 'מ', והאוסמן, ר '(2007). התא: גישה מולקולרית. וושינגטון הבירה, סנדרלנד, MA.
3. Griffiths, A. J. (2002). ניתוח גנטי מודרני: שילוב גנים וגנומים. מקמילן.
4. Griffiths, A.J., Wessler, S.R., Lewontin, R.C., Gelbart, W.M., Suzuki, D.T., & Miller, J.H. (2005). מבוא לניתוח גנטי. מקמילן.
5. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). ביוכימיה: טקסט ואטלס. אד פנמריקנה מדיקל.
6. (א). טקסט גנטי ואטלס. אד פנמריקנה מדיקל.