БАЗА АЗОТА: КЛАСИФИКАЦИЈА И ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

У азотна база су органска једињења хетероцицлицалли богате у азоту. Они су део градивних блокова нуклеинских киселина и других молекула од биолошког интереса, као што су нуклеозиди, динуклеотиди и унутарћелијски гласници. Другим речима, азотне базе су део јединица које чине нуклеинске киселине (РНА и ДНК) и остале поменуте молекуле.

Постоје две главне групе азотних база: пуринске или пуринске базе и пиримидинске или пиримидинске базе. Аденин и гванин припадају првој групи, а тимин, цитозин и урацил су пиримидинске базе. Те се базе обично означавају њиховим првим словом: А, Г, Т, Ц и У.

Различите азотне базе у ДНК и РНА.
Извор: Корисник: Спонктранслатион: Корисник: Јцфиди

Грађевински блокови ДНК су А, Г, Т и Ц. У овом редоследу основа кодирају се све информације неопходне за изградњу и развој живог организма. У РНА су компоненте исте, само је Т замењено У.

Структура и класификација

База азота су равни молекули, ароматичног и хетероцикличког типа, који се углавном изводе из пурина или пиримидина.

Пиримидински прстен

Хемијска структура пиримидина.

Пиримидински прстен су шесточлани хетероциклични ароматични прстенови са два атома азота. Атоми су нумерисани у смеру казаљке на сату.

Пурине прстен

Хемијска структура пурина.

Пурински прстен се састоји од система са два прстена: један је по структури сличан пиримидинском прстену, а други је сличан имидазолном прстену. Ових девет атома су спојени у један прстен.

Пиримидински прстен је раван систем, док пурини донекле одступају од овог узорка. Забиљежено је лагано набора или бора између имидазолног прстена и пиримидинског прстена.

Својства азотних база

Ароматичност

У органској хемији, ароматски прстен је дефинисан као молекул чији електрони из двоструких веза имају слободну циркулацију унутар цикличке структуре. Мобилност електрона унутар прстена даје стабилност молекули - уколико је упоредимо са истим молекулом -, али са електронима учвршћеним у двоструким везама.

Ароматична природа овог прстенастог система даје им могућност да доживе феномен зван кето-енол таутомеризам.

Односно, пурини и пиримидини постоје у таутомерним паровима. Кето таутомери преовлађују код неутралног пХ за базе урацил, тимин и гванин. Супротно томе, енол облик преовлађује за цитозин, при неутралном пХ. Овај аспект је неопходан за формирање водоничних веза између база.

Апсорпција УВ светлости

Још једно својство пурина и пиримидина је њихова способност да снажно апсорбују ултраљубичасто светло (УВ светлост). Овај образац апсорпције је директна последица ароматичности његових хетероцикличних прстенова.

Спектар апсорпције има максимално близу 260 нм. Истраживачи користе овај стандард да би одредили количину ДНК у својим узорцима.

Растворљивост у води

Захваљујући снажном ароматичном облику азотних база, ови молекули су практично нерастворљиви у води.

Душикове базе од биолошког значаја

Иако постоји велики број азотних база, само их неколико природно налазимо у ћелијским окружењима живих организама.

Најчешћи пиримидини су цитозин, урацил и тимин (5-метилурацил). Цитозин и тимин су пиримидини који се обично налазе у двострукој спирали ДНК, док су цитозин и урацил уобичајени у РНА. Имајте на уму да је једина разлика између урацила и тимина метилна група на угљенику 5.

Слично томе, најчешћи пурини су аденин (6-амино пурин) и гванин (2-амино-6-окси пурин). Ова једињења обилују и молекулама ДНК и РНК.

Постоје и други деривати пурина које природно налазимо у ћелији, међу њима су ксантин, хипоксантин и мокраћна киселина. Прве две се могу наћи у нуклеинским киселинама, али на веома ретки и специфичан начин. Супротно томе, мокраћна киселина се никада не може наћи као структурна компонента ових биомолекула.

Како се паре?

Истраживачи Ватсон и Црицк су објаснили структуру ДНК. Захваљујући њиховој студији, било је могуће закључити да је ДНК двострука спирала. Састоји се од дугог ланца нуклеотида повезаних фосфодиестерским везама, у којима фосфатна група формира мост између хидроксилних група (-ОХ) остатака шећера.

Конструкција коју смо управо описали подсећа на мердевине заједно са својим рукохватом. Азотне базе су аналогне степеницама, које су групиране у двоструку спиралу помоћу водоничних веза.

У водоничном мосту, два електронегативна атома деле протон између база. За формирање водоничне везе неопходно је учешће водоничног атома са благим позитивним набојем и акцептора са малим негативним набојем.

Мост је формиран између Х и О. Ове везе су слабе и морају бити, јер се ДНК мора лако отворити да би се умножио.

Правило Цхаргафф

Базни парови формирају водоничне везе пратећи следећи образац спаривања пурина-пиримидина познат као Цхаргафф-ово правило: парови гванина са цитозином и аденински парови са тимином.

ГЦ пар формира три канистера водоника један до другог, док је АТ пар повезан само два моста. Стога можемо предвидјети да ће ДНК с већим садржајем ГЦ-а бити стабилнија.

Сваки од ланаца (или рукохвати према нашој аналогији) води у супротним смеровима: један 5 '→ 3', а други 3 '→ 5'.

Карактеристике

Градиво нуклеинских киселина

Органска бића представљају врсту биомолекула које се називају нуклеинске киселине. То су знатни полимери сачињени од мономера који се понављају - нуклеотиди, спојени посебном врстом везе, званом фосфодиестерска веза. Они су класификовани у две основне врсте, ДНК и РНК.

Сваки нуклеотид састоји се од фосфатне групе, шећера (деоксирибоза типа у ДНК и рибозе у РНК) и једне од пет азотних база: А, Т, Г, Ц и У. Када фосфатна група није присутна , молекул се назива нуклеозид.

У ДНК

ДНК је генетски материјал живих бића (са изузетком неких вируса који углавном користе РНА). Користећи 4-базни код, ДНК има редослед свих протеина који постоје у организмима, као и елементе који регулишу њихову експресију.

Структура ДНК мора бити стабилна, јер га организми користе за кодирање информација. Међутим, то је молекул склон променама, који се назива мутацијама. Ове промене у генетском материјалу су основни материјал за еволутивне промене.

У РНК

Као и ДНК, РНА је нуклеотидни полимер, с изузетком да је база Т замењена У. Овај молекул је у облику једне траке и испуњава широк спектар биолошких функција.

У ћелији постоје три главне РНА. Мессенгер РНА је посредник између ДНК и стварања протеина. Задужен је за копирање информација у ДНК и одношење у машине за превођење протеина. Рибосомална РНА, други тип, структурни је део ове сложене машине.

Трећа врста, или трансферна РНА, одговорна је за ношење одговарајућих аминокиселинских остатака за синтезу протеина.

Поред три „традиционалне“ РНК, постоји и мали мали РНА који учествује у регулацији експресије гена, јер се сви гени кодирани у ДНК не могу стално и у истој величини експримирати у ћелији.

Организми морају имати путеве да регулишу своје гене, односно да одлуче да ли су изражени или не. Слично томе, генетски материјал се састоји само од речника шпанских речи, а регулаторни механизам омогућава формирање књижевног дела.

Грађевни блокови нуклеозид трифосфата

База азота су део нуклеозид трифосфата, молекула који је, попут ДНК и РНК, од биолошког интереса. Поред основе, састоји се од пентозе и три фосфатне групе повезане високо-енергетским везама.

Захваљујући тим везама, нуклеозид трифосфати су молекули богати енергијом и главни су продукт метаболичких путева који траже ослобађање енергије. Међу најкоришћенијим је АТП.

АТП или аденозин трифосфат се састоји од азотног базног аденина, повезаног са угљеником који се налази у положају 1 шећера пентозе: рибозе. У положају пет овог угљених хидрата све три фосфатне групе су повезане.

Уопште, АТП је енергетска валута ћелије, јер се брзо може искористити и регенерирати. Многи уобичајени метаболички путеви међу органима користе и производе АТП.

Његова "моћ" заснива се на високоенергетским везама, формираним од фосфатних група. Негативни набоји ових група су у сталном одбијању. Постоје и други узроци који предиспонирају хидролизу АТП-а, укључујући резонантну стабилизацију и солвацију.

Аутацоид

Иако већини нуклеозида недостаје значајна биолошка активност, аденозин је изразит изузетак код сисара. Ово делује као аутакоид, аналоган „локалном хормону“ и као неуромодулатор.

Овај нуклеозид слободно циркулише у крвотоку и делује локално, с различитим ефектима на ширење крвних судова, контракције глатких мишића, неуралне пражњење, ослобађање неуротрансмитера и метаболизам масти. Такође је повезана са регулацијом откуцаја срца.

Овај молекул је такође укључен у регулацију образаца спавања. Концентрација аденозина повећава и потиче умор. Због тога нам кофеин помаже да будемо будни: блокира интеракцију неурона са ванћелијским аденозином.

Структурни блокови регулаторних елемената

Значајан број уобичајених метаболичких путева у ћелијама има регулаторне механизме засноване на нивоима АТП-а, АДП-а и АМП-а. Ова последња два молекула имају исту структуру као АТП, али су изгубила једну и две фосфатне групе.

Као што смо поменули у претходном одељку, АТП је нестабилан молекул. Ћелија би требало да производи АТП само кад јој је потребан, јер га мора брзо користити. Сам АТП је такође елемент који регулише метаболичке путеве, пошто његово присуство указује ћелији да не би требало да ствара више АТП-а.

Супротно томе, њени хидролизовани деривати (АМП), упозоравају ћелију да се АТП троши и мора да произведе више. Тако АМП активира метаболичке путеве за производњу енергије, као што је гликолиза.

Слично томе, многи сигнали хормонског типа (попут оних који учествују у метаболизму гликогена) посредују унутар ћелијски цАМП молекулама (ц је циклички) или сличном варијантом, али с гванином у својој структури: цГМП.

Градиво коензима

У више корака у метаболичким путевима, ензими не могу дјеловати сами. Потребни су им додатни молекули да би могли испунити своје функције; Ти се елементи називају коензими или косубстрати, при чему је последњи израз погоднији, јер коензими нису каталитички активни.

У овим каталитичким реакцијама постоји потреба за преношењем електрона или групе атома у други супстрат. Помоћни молекули који учествују у овом феномену су коензими.

Душикове базе су структурни елементи ових кофактора. Међу најпознатијим су нуклеотиди пиримидина (НАД ⁺ , НАДП ⁺ ), ФМН, ФАД и коенцим А. Они учествују у веома важним метаболичким путевима, као што су гликолиза, Кребсов циклус, фотосинтеза, између осталих.

На пример, нуклеотиди пиримидина су веома важни коензими ензима са дехидрогеназном активношћу и одговорни су за транспорт хидридних јона.

Референце

1. Албертс, Б., Браи, Д., Хопкин, К., Јохнсон, АД, Левис, Ј., Рафф, М.,… и Валтер, П. (2013). Битна ћелијска биологија. Гарланд Сциенце.
2. Цоопер, ГМ и Хаусман, РЕ (2007). Ћелија: молекуларни приступ. Васхингтон, ДЦ, Сандерланд, МА.
3. Гриффитхс, АЈ (2002). Савремена генетска анализа: интеграција гена и генома. Мацмиллан.
4. Гриффитхс, АЈ, Весслер, СР, Левонтин, РЦ, Гелбарт, ВМ, Сузуки, ДТ, и Миллер, ЈХ (2005). Увод у генетску анализу. Мацмиллан.
5. Коолман, Ј., и Рохм, КХ (2005). Биохемија: текст и атлас. Панамерицан Медицал Ед.
6. Пассарге, Е. (2009). Текст и атлас генетике. Панамерицан Медицал Ед.