Azotlu bazlar nasıl çiftleşir, sınıflandırma ve işlevler



azotlu bazlar azot bakımından zengin organik heterosiklik formda bileşiklerdir. Bunlar, nükleik asitlerin yapısal bloklarının ve nükleositler, dinükleotitler ve hücre içi haberciler gibi diğer biyolojik ilgi moleküllerinin bir parçasıdır. Başka bir deyişle, azotlu bazlar, nükleik asitleri (RNA ve DNA) ve diğer belirtilen molekülleri oluşturan birimlerin bir parçasıdır.

İki ana azotlu baz grubu vardır: purin bazlar veya purinler ve pirimidin bazlar veya pirimidinler. İlk grupta adenin ve guanin bulunurken, timin, sitozin ve urasil pirimidin bazlarıdır. Genellikle bu bazlar ilk harfleri ile gösterilir: A, G, T, C ve U.

DNA blokları A, G, T ve C'dir. Bu baz sıralamasında canlı organizmanın yapısı ve gelişimi için gerekli tüm bilgiler kodlanır. RNA'da, bileşenler aynıdır, sadece T, U ile değiştirilir..

indeks

  • 1 Yapı ve sınıflandırma
    • 1.1 Pirimidinlerin halkası
    • 1.2 Purin halkası
  • 2 Azotlu bazların özellikleri
    • 2.1 Aromatiklik
    • 2.2 UV ışığının absorpsiyonu
    • 2.3 Suda çözünürlük
  • 3 Azotlu biyolojik ilgi bazları
  • 4 Nasıl çiftleşirler??
    • 4.1 Chargaff kuralı
  • 5 İşlev
    • 5.1 Nükleik asitlerin yapısal blokları
    • 5.2 Nükleosit trifosfatların yapısal blokları
    • 5.3 Autacoid
    • 5.4 Düzenleyici elemanların yapısal blokları
    • 5.5 Yapısal koenzimlerin blokları
  • 6 Kaynakça

Yapı ve sınıflandırma

Azotlu bazlar, genel olarak pürinler veya pirimidinlerden türetilen aromatik ve heterosiklik tipte düz moleküllerdir..

Pirimidinlerin halkası

Pirimidinlerin halkası altı üyeli ve iki azot atomlu heterosiklik aromatik halkalardır. Atomlar saat yönünde izleyerek numaralandırılır.

Purin halkası

Purin halkası iki halkalı bir sistemden oluşur: biri pirimidin halkasına yapısal olarak benzer diğeri imidazol halkasına benzer. Bu dokuz atom tek bir halkaya kaynaşmış.

Pirimidinlerin halkası düz bir sistemdir, pürinler ise bu düzenden biraz sapmaktadır. İmidazol halkası ile pirimidin halkası arasında hafif bir kırışıklık veya kırışıklık bildirilmiştir..

Azotlu bazların özellikleri

aromatikliği

Organik kimyada aromatik halka çift ​​bağın elektronları döngüsel yapı içinde serbest dolaşıma sahip bir molekül olarak tanımlanmaktadır. Elektronların halka içindeki hareketliliği moleküle stabilite kazandırır - aynı molekülle karşılaştırırsak - ancak çift bağlarda sabitlenmiş elektronlarla.

Bu halka sisteminin aromatik yapısı, onlara keto-enol tatomeri denilen bir olguyu deneyimleme yeteneği verir..

Yani, pürinler ve pirimidinler totomerik çiftler halinde bulunur. Keto tatomerler, urasil, timin ve guanin bazları için nötr pH'da baskındır. Buna karşılık, enol formu, nötr pH'da, sitosin için baskındır. Bu özellik, bazlar arasında hidrojen köprülerinin oluşması için esastır..

UV ışığının emilimi

Purinlerin ve pirimidinlerin bir başka özelliği, ultraviyole ışığını (UV ışığı) güçlü bir şekilde emme yetenekleridir. Bu emilim paterni, heterosiklik halkalarının aromatikliğinin doğrudan bir sonucudur.

Absorpsiyon spektrumu maksimum 260 nm'ye yakındır. Araştırmacılar bu modeli numunelerindeki DNA miktarını ölçmek için kullanıyorlar..

Suda çözünürlük

Azotlu bazların güçlü aromatik karakteri sayesinde, bu moleküller suda neredeyse çözünmez.

Biyolojik ilgi azotlu bazları

Çok sayıda azotlu baz olmasına rağmen, canlı organizmaların hücresel ortamlarında doğal olarak sadece birkaçını bulduk.

En yaygın pirimidinler, sitozin, urasil ve timindir (5-metilürasil). Sitozin ve timin, tipik olarak DNA'nın iki sarmalında bulduğumuz pirimidinlerdir; sitozin ve urasil, RNA'da yaygındır. Urasil ve timin arasındaki tek farkın karbondaki bir metil grubu olduğuna dikkat edin..

Benzer şekilde, en yaygın pürinler adenin (6-amino pürin) ve guanin (2-amino-6-oksi pürin) 'dir. Bu bileşikler hem DNA hem de RNA moleküllerinde bol miktarda bulunur..

Hücrede doğal olarak bulduğumuz diğer pürin türevleri var, bunların arasında ksantin, hipoksantin ve ürik asit var. İlk ikisi nükleik asitlerde bulunabilir, ancak çok az ve dakik bir şekilde bulunur. Buna karşılık, ürik asit asla bu biyomoleküllerin yapısal bir bileşeni olarak bulunmaz.

Nasıl çiftleşirler??

DNA'nın yapısı araştırmacılar Watson ve Crick tarafından açıklanmıştır. Çalışması sayesinde, DNA'nın çift sarmal olduğu sonucuna varmak mümkündü. Fosfat grubunun, şeker kalıntılarının hidroksil grupları (-OH) arasında bir köprü oluşturduğu, fosfodiester bağları ile bağlanmış uzun bir nükleotitler zincirinden oluşur..

Az önce tarif ettiğimiz yapı, kendi tırabzanıyla birlikte bir merdivene benziyor. Azotlu bazlar, çift sarmalda hidrojen köprüleri ile gruplanan merdivenlerin analoglarıdır..

Bir hidrojen köprüsünde, iki elektronegatif atom, bazlar arasında bir proton paylaşır. Bir hidrojen köprüsünün oluşumu için, bir hidrojen atomunun hafif bir pozitif yük ile ve küçük bir negatif yük ile bir alıcıya katılması gerekir..

Köprü bir H ve O arasında oluşturulmuştur. Bu bağlantılar zayıftır ve DNA kopyalamak için kolayca açılması gerektiğinden.

Chargaff Kuralı

Baz çiftleri, Chargaff kuralı olarak bilinen aşağıdaki pürin-pirimidin çiftleşme modelini takip eden hidrojen bağlarını oluşturur: guanin, sitozin ve adenin ile timin.

GC çifti birlikte üç hidrojen atomu oluştururken, AT çifti sadece iki köprü ile birleştirilir. Böylece, daha yüksek GC içeriğine sahip bir DNA’nın daha kararlı olacağını tahmin edebiliriz..

Zincirlerin her biri (veya analojimizdeki korkuluklar) ters yönlerde çalışır: biri 5 '→ 3' ve diğer 3 '→ 5'.

fonksiyonlar

Nükleik asitlerin yapısal blokları

Organik varlıklar, nükleik asit adı verilen bir tür biyomolekül sunar. Bunlar, tekrarlanan monomerlerden oluşan hatırı sayılır bir büyüklükteki polimerlerdir: fosfodiester bağı olarak adlandırılan özel bir tür bağla birleştirilen nükleotitler. DNA ve RNA olmak üzere iki temel tipe ayrılırlar..

Her bir nükleotit, bir fosfat grubu, bir şeker (DNA'daki deoksiriboz tipinde ve RNA'daki riboz) ve beş azotlu bazdan biri: A, T, G, C ve U'dan oluşur. Fosfat grubu bulunmadığında moleküle nükleozit denir.

DNA’da

DNA, canlıların genetik materyalidir (özellikle RNA kullanan bazı virüsler hariç). 4 bazın kodunu kullanarak, DNA organizmalarda var olan tüm proteinler için aynı sekansı düzenleyen elementlerin yanı sıra sekansa sahiptir..

DNA'nın yapısı stabil olmalıdır, çünkü organizmalar bilgiyi kodlamak için kullanır. Bununla birlikte, mutasyon adı verilen, değişime yatkın bir moleküldür. Genetik materyaldeki bu değişiklikler evrimsel değişimin temel malzemesidir..

RNA'da

DNA gibi, RNA da, baz T'nin U ile ikame edilmesi dışında, nükleotidlerin bir polimeridir. Bu molekül basit bir bant biçimindedir ve çok çeşitli biyolojik fonksiyonları yerine getirir..

Hücrede üç ana RNA vardır. Messenger RNA, DNA ve protein oluşumu arasında bir aracıdır. DNA'daki bilgiyi kopyalamaktan ve protein çeviri makinesine götürmekten sorumludur. İkinci tip olan ribozomal RNA, bu karmaşık makinenin yapısal bir parçasını oluşturur..

Üçüncü tip veya transfer RNA, proteinlerin sentezi için uygun amino asit kalıntılarının taşınmasından sorumludur..

Üç "geleneksel" RNA'ya ek olarak, gen ekspresyonunun düzenlenmesinde rol oynayan birkaç küçük RNA vardır, çünkü bir hücrede, DNA'da kodlanan tüm genler sürekli ve aynı ölçüde eksprese edilemez..

Organizmaların genlerini düzenleme yollarının olması, yani bunların ifade edilip edilmemelerine karar vermeleri gerekir. Benzer şekilde, genetik materyal İspanyolcada sadece bir sözlük sözlüğünden oluşur ve düzenleme mekanizması edebi bir eserin oluşumuna izin verir..

Nükleosit trifosfatların yapısal blokları

Azotlu bazlar, DNA ve RNA gibi biyolojik olarak ilgi çeken bir molekül olan nükleosit trifosfatların bir parçasıdır. Bazın yanı sıra, yüksek enerjili bağlarla birbirine bağlanmış bir pentoz ve üç fosfat grubundan oluşur..

Bu bağlar sayesinde nükleosit trifosfatlar, enerji bakımından zengin moleküllerdir ve enerjinin serbest bırakılmasını arayan metabolik yolların ana ürünüdür. En çok kullanılan ATP.

ATP veya adenozin trifosfat, pentoz tipi bir şekerin 1 pozisyonunda yer alan karbona bağlı azotlu adenin bazıdan oluşur: riboz. Bu karbonhidratın beşinci konumunda, üç fosfat grubu birbirine bağlanır.

Genel olarak, ATP hücrenin enerji para birimidir, çünkü hızlı bir şekilde kullanılabilir ve yeniden üretilebilir. Organik varlıklar arasında ortak olan birçok metabolik yol ATP kullanır ve üretir.

"Gücü" fosfat grupları tarafından oluşturulan yüksek enerjili bağlara dayanmaktadır. Bu grupların negatif yükleri sürekli itme halinde. Rezonans ve çözünme ile dengeleme dahil olmak üzere ATP'de hidrolize neden olan başka nedenler de vardır..

otosid

Çoğu nükleosid, önemli biyolojik aktiviteye sahip olmamasına rağmen, adenosin, memelilerde belirgin bir istisnadır. Bu, bir "yerel hormon" a benzeyen bir autacoid ve bir nöromodülatör olarak işlev görür..

Bu nükleosid kan dolaşımında serbestçe dolaşır ve kan damarlarının genişlemesi, düz kas kasılmaları, nöronal deşarjlar, nörotransmitter salınımı ve yağların metabolizması üzerinde çeşitli etkileri olan yerel olarak etki eder. Ayrıca kalp atış hızının düzenlenmesi ile ilgilidir..

Bu molekül ayrıca uyku düzenlerinin düzenlenmesinde de rol oynar. Adenozin konsantrasyonu artar ve yorgunluğu arttırır. Kafeinin bizi uyanık tutmamıza yardımcı olmasının nedeni budur: hücre dışı adenosin ile nöronal etkileşimleri engeller.

Düzenleyici unsurların yapısal blokları

Hücrelerde yaygın olarak görülen önemli miktarda metabolik yolak, ATP, ADP ve AMP seviyelerine dayanan düzenleyici mekanizmalara sahiptir. En son iki molekül, ATP ile aynı yapıya sahiptir, ancak sırasıyla bir ve iki fosfat grubunu kaybetti..

Önceki bölümde bahsettiğimiz gibi, ATP dengesiz bir moleküldür. Hücre, ATP'yi yalnızca ihtiyaç duyduğu zaman üretmelidir, çünkü hızlı bir şekilde kullanması gerekir. ATP kendi başına metabolik yolları düzenleyen bir elementtir, çünkü varlığı hücreye daha fazla ATP üretmemesi gerektiğini gösterir.

Buna karşılık, hidrolize türevleri (AMP), ATP'nin tükenmekte olduğu ve daha fazla üretmesi gereken hücreyi uyarır. Böylece, AMP, glikoliz gibi enerji üretiminin metabolik yollarını aktive eder..

Benzer şekilde, birçok hormon benzeri sinyale (glikojenin metabolizmasında yer alanlar gibi) hücre içi olarak cAMP molekülleri (c, sikliktir) veya benzer bir varyant, ancak yapısında guanin ile aracılık eder: cGMP.

Koenzimlerin yapısal blokları

Metabolik yolların çoklu adımlarında, enzimler tek başına hareket edemezler. İşlevlerini yerine getirebilmek için ek moleküllere ihtiyaçları vardır; Bu elementlere koenzimler veya yardımcı maddeler olarak adlandırılırlar; ikinci terim, koenzimler katalitik olarak aktif olmadığından daha uygundur..

Bu katalitik reaksiyonlarda, elektronları veya atom grubunu başka bir substrata aktarma ihtiyacı vardır. Bu fenomene katılan yardımcı moleküller koenzimlerdir.

Azotlu bazlar, bahsedilen kofaktörlerin yapısal elementleridir. En çok bilinenler arasında pirimidin nükleotitleri (NAD)+, NADP+), FMN, FAD ve koenzim A. Bunlar, diğerleri arasında, glikoliz, Krebs döngüsü, fotosentez gibi çok önemli metabolik yolaklara katılırlar..

Örneğin, pirimidin nükleotitleri, dehidrojenaz aktivitesi olan enzimlerin çok önemli koenzimleridir ve hidrit iyonlarının taşınmasından sorumludur..

referanslar

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... ve Walter, P. (2013). Temel hücre biyolojisi. Garland Bilim.
  2. Cooper, G.M., & Hausman, R.E. (2007). Hücre: moleküler bir yaklaşım. Washington, DC, Sunderland, MA.
  3. Griffiths, A.J. (2002). Modern genetik analiz: genlerin ve genomların birleştirilmesi. Macmillan.
  4. Griffiths, A.J., Wessler, S.R., Lewontin, R.C., Gelbart, W.M., Suzuki, D.T., & Miller, J.H. (2005). Genetik analize giriş. Macmillan.
  5. Koolman, J. ve Röhm, K. H. (2005). Biyokimya: metin ve atlas. Ed. Panamericana Medical.
  6. Passarge, E. (2009). Genetik metin ve atlas. Ed. Panamericana Medical.