Azoto pagrindai, kaip jie prisitaiko, klasifikacija ir funkcijos

The azoto bazių jie yra heterociklinės formos organiniai junginiai, turintys daug azoto. Jie yra dalis nukleino rūgščių ir kitų biologinės svarbos molekulių struktūrinių blokų, tokių kaip nukleozidai, dinukleotidai ir intraceliuliniai pasiuntiniai. Kitaip tariant, azoto bazės yra vienetų, sudarančių nukleino rūgštis (RNR ir DNR) ir kitas minėtas molekules, dalis..

Yra dvi pagrindinės azoto bazių grupės: purino bazės arba purinai ir pirimidino bazės arba pirimidinai. Pirmoji grupė apima adeniną ir guaniną, o timinas, citozinas ir uracilas yra pirimidino bazės. Paprastai šios bazės žymimos jų pirmąja raide: A, G, T, C ir U.

DNR blokai yra A, G, T ir C. Šiame pagrindų užsakyme visa reikalinga informacija gyvo organizmo statybai ir vystymui yra kodifikuota. RNR komponentai yra vienodi, tik T pakeičiama U.

Indeksas

• 1 Struktūra ir klasifikacija
  • 1.1 Pirimidinų žiedas
  • 1.2 Purino žiedas
• 2 Azoto bazių savybės
  • 2.1 Aromatumas
  • 2.2 UV šviesos absorbcija
  • 2.3 Tirpumas vandenyje
• 3 Biologinio intereso azoto pagrindai
• 4 Kaip jie sutampa?
  • 4.1 Mokesčių taisyklė
• 5 Funkcijos
  • 5.1. Nukleino rūgščių struktūriniai blokai
  • 5.2. Nukleozidų trifosfatų struktūriniai blokai
  • 5.3
  • 5.4 Reguliavimo elementų struktūriniai blokai
  • 5.5 Koenzimų struktūriniai blokai
• 6 Nuorodos

Struktūra ir klasifikacija

Azoto bazės yra plokščios aromatinės ir heterociklinės molekulės, kurios paprastai yra gaunamos iš purinų arba pirimidinų..

Pirimidinų žiedas

Pirimidinų žiedas yra heterocikliniai aromatiniai žiedai, turintys šešis narius ir du azoto atomus. Atomai yra sunumeruoti pagal laikrodžio rodyklę.

Purino žiedas

Purino žiedas susideda iš dviejų žiedų sistemos: viena yra struktūriškai panaši į pirimidino žiedą, kita - panaši į imidazolo žiedą. Šie devyni atomai susilieja į vieną žiedą.

Pirimidinų žiedas yra plokščia sistema, o purinai šiek tiek nukrypsta nuo šio modelio. Apie imidazolo žiedą ir pirimidino žiedą pranešta apie šiek tiek raukšlių arba raukšlių..

Azoto bazių savybės

Aromatumas

Organinėje chemijoje, a aromatinis žiedas ji apibrėžiama kaip molekulė, kurios dvigubų ryšių elektronai laisvai cirkuliuoja ciklinėje struktūroje. Elektronų judėjimas žiede suteikia molekului stabilumą - jei lyginame jį su ta pačia molekule, bet su elektronais, pritvirtintais dvigubose jungtyse.

Šio žiedo sistemos aromatinis pobūdis suteikia jiems galimybę patirti reiškinį, vadinamą keto-enol tautomerija.

Tai reiškia, kad purinai ir pirimidinai egzistuoja tautomerinėse porose. Keto tautomerai vyrauja neutralaus pH lygiu uracilio, timino ir guanino bazėms. Priešingai, enolio forma vyrauja citozinui, esant neutraliam pH. Šis aspektas yra labai svarbus vandenilio tiltų formavimui tarp bazių.

UV šviesos absorbcija

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

Absorbcijos spektras yra maksimalus beveik 260 nm. Mokslininkai naudoja šį modelį kiekybiškai įvertindami DNR kiekį jų mėginiuose.

Tirpumas vandenyje

Dėl stiprios azoto bazės savybės šios molekulės praktiškai netirpsta vandenyje.

Azoto biologinės svarbos pagrindai

Nors yra daug azoto bazių, mes natūraliai randame tik natūralių organizmų aplinkoje.

Dažniausiai pirimidinai yra citozinas, uracilas ir timinas (5-metiluracilas). Citozinas ir timinas yra pirimidinai, kuriuos paprastai randame dvigubame DNR spiralėje, o citozinas ir uracilas yra paplitę RNR. Atkreipkite dėmesį, kad vienintelis skirtumas tarp uracilo ir timino yra anglies 5 grupė.

Taip pat dažniausiai purinai yra adeninas (6-amino purinas) ir guaninas (2-amino-6-oksi purinas). Šie junginiai yra gausūs ir DNR, ir RNR molekulėse.

Yra ir kitų purinų darinių, kuriuos mes randame natūraliai ląstelėje, tarp jų ir ksantino, hipoksantino ir šlapimo rūgšties. Pirmieji du gali būti randami nukleorūgštyse, bet labai retai ir tiksliai. Priešingai, šlapimo rūgštis niekada nerasta kaip struktūrinė šių biomolekulių dalis.

Kaip jie sutampa?

DNR struktūrą išsiaiškino mokslininkai Watson ir Crick. Tyrimo dėka buvo galima daryti išvadą, kad DNR yra dvigubas spiralė. Jis susideda iš ilgos nukleotidų grandinės, susietos su fosfodiesterio jungtimis, kuriose fosfatų grupė sudaro tiltą tarp cukraus liekanų hidroksilo grupių (-OH).

Struktūra, kurią ką tik aprašėme, panaši į laiptus kartu su atitinkamu turėklu. Azoto bazės yra laiptų analogai, sugrupuoti į dvigubą spiralę vandenilio tilteliais.

Vandenilio tilte du elektronegatyviniai atomai turi protoną tarp bazių. Vandenilio tilto formavimui būtina, kad vandenilio atomas dalyvautų nedideliu teigiamu įkrovimu ir akceptoriumi su nedideliu neigiamu įkrovimu.

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

„Chargaff“ taisyklė

Bazinės poros sudaro vandenilio jungtis po tokio purino-pirimidino poravimosi modelio, vadinamo „Chargaff“ taisykle: guanino poros su citozinu ir adeninu su timinu.

GC pora sudaro tris vandenilio atomus kartu, o AT porą jungia tik du tiltai. Taigi, galime prognozuoti, kad DNR, turinti didesnį GC kiekį, bus stabilesnė.

Kiekviena grandinė (arba mūsų analogiški turėklai) veikia priešingomis kryptimis: viena 5 '→ 3' ir kita 3 '→ 5'.

Funkcijos

Nukleino rūgščių struktūriniai blokai

Organinės būtybės yra tam tikros rūšies biomolekulės, vadinamos nukleino rūgštimis. Tai yra didelio dydžio polimerai, sudaryti iš pakartotinių monomerų: nukleotidai, susieti specialiu ryšiu, vadinamu fosfodiesterio jungtimi. Jie skirstomi į du pagrindinius tipus: DNR ir RNR.

Kiekvieną nukleotidą sudaro fosfatų grupė, cukrus (dezoksiribozės tipo DNR ir ribozė RNR), ir vienas iš penkių azoto bazių: A, T, G, C ir U. , molekulė vadinama nukleozidu.

DNR

DNR yra gyvų būtybių genetinė medžiaga (išskyrus kai kuriuos virusus, kurie daugiausia naudoja RNR). Naudojant keturių bazių kodą, DNR turi visų organizmuose esančių baltymų seką, be to, yra elementų, reguliuojančių to paties išraišką..

DNR struktūra turi būti stabili, nes organizmai naudoja ją informacijos kodavimui. Tačiau tai yra molekulė, kuriai būdingos mutacijos. Šie genetinės medžiagos pokyčiai yra pagrindinė evoliucinių pokyčių medžiaga.

RNR

Kaip ir DNR, RNR yra nukleotidų polimeras, išskyrus tai, kad bazinė T yra pakeista U. Ši molekulė yra paprastos juostos forma ir atitinka platų biologinių funkcijų spektrą..

Ląstelėje yra trys pagrindinės RNR. Messenger RNR yra tarpininkas tarp DNR ir baltymų susidarymo. Jis atsako už informacijos kopijavimą DNR ir baltymų vertimo mašinoms. Ribosominė RNR, antroji rūšis, sudaro šios sudėtingos mašinos struktūrinę dalį.

Trečiasis tipas arba perdavimo RNR yra atsakingas už aminorūgščių liekanų, tinkamų baltymų sintezei.

Be trijų „tradicinių“ RNR, yra keletas mažų RNR, dalyvaujančių reguliuojant genų ekspresiją, nes ląstelėje visi DNR koduojami genai negali būti išreikšti nuolat ir vienodai..

Būtina, kad organizmai turėtų būdų reguliuoti savo genus, ty nuspręsti, ar jie yra išreikšti, ar ne. Analogiškai, genetinė medžiaga yra tik ispanų kalbos žodžių žodynas, o reguliavimo mechanizmas leidžia sukurti literatūrinį kūrinį.

Nukleozidų trifosfatų struktūriniai blokai

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

Dėl šių ryšių, nukleozidų trifosfatai yra daug energijos turinčios molekulės ir yra pagrindinis metabolinių takų, kurie siekia išleisti energiją, produktas. Tarp labiausiai naudojamų yra ATP.

ATP arba adenozino trifosfatą sudaro azoto adenino bazė, susieta su anglies, esančios 1-oje vietoje, kur yra pentozės tipo cukrus: ribozė. Šių angliavandenių penktoje padėtyje trys fosfatų grupės yra susietos.

Apskritai, ATP yra ląstelės energijos valiuta, nes ji gali būti naudojama ir regeneruojama greitai. Daugelis medžiagų apykaitos būdų, kurie būdingi ekologiškoms būtybėms, naudoja ir gamina ATP.

Jo "galia" yra pagrįsta didelės energijos obligacijomis, kurias sudaro fosfatų grupės. Šių grupių neigiami įkrovimai nuolat atsispindi. Yra ir kitų priežasčių, leidžiančių hidrolizuoti ATP, įskaitant stabilizavimą rezonansu ir solvavimu..

Automatinis

Nors daugeliui nukleozidų trūksta reikšmingo biologinio aktyvumo, adenozinas žinduoliams yra žymi išimtis. Tai veikia kaip autakoidas, analogiškas „vietiniam hormonui“ ir kaip neuromoduliatorius.

Šis nukleozidas laisvai cirkuliuoja kraujotakoje ir veikia lokaliai, įvairiai veikia kraujagyslių išsiplėtimą, lygiųjų raumenų susitraukimus, neuronų išsiskyrimą, neurotransmiterio išsiskyrimą ir riebalų metabolizmą. Jis taip pat susijęs su širdies ritmo reguliavimu.

Ši molekulė taip pat dalyvauja miego modelių reguliavime. Adenozino koncentracija didėja ir skatina nuovargį. Tai yra priežastis, kodėl kofeinas padeda mums pabusti: jis blokuoja neuronų sąveiką su ekstraląsteliniu adenozinu.

Reguliavimo elementų struktūriniai blokai

Nemažai įprastų ląstelių metabolizmo būdų turi reguliavimo mechanizmus, pagrįstus ATP, ADP ir AMP lygiais. Etas dvi paskutinės molekulės turi tą pačią ATP struktūrą, tačiau prarado vieną ir dvi fosfato grupes.

Kaip minėjome ankstesniame skyriuje, ATP yra nestabili molekulė. Ląstelė turi gaminti ATP tik tada, kai to reikia, nes ji turi ją naudoti greitai. ATP pats savaime taip pat yra elementas, reguliuojantis medžiagų apykaitos takus, nes jo buvimas langelyje rodo, kad jis neturėtų gaminti daugiau ATP.

Priešingai, jos hidrolizuotos išvestinės priemonės (AMP) įspėja langelį, kad ATP baigsis ir turėtų gaminti daugiau. Taigi AMP aktyvina energijos gamybos metabolinius kelius, tokius kaip glikolizė.

Lygiai taip pat daugelis hormoninių signalų (pvz., Tie, kurie dalyvauja glikogeno metabolizme) tarpininkauja cAMP molekulėse (c yra ciklinis) arba panašiu variantu, bet su guaninu jo struktūroje: cGMP.

Koenzimų struktūriniai blokai

Keliose metabolinių takų stadijose fermentai negali veikti atskirai. Jie turi papildomų molekulių, kad galėtų atlikti savo funkcijas; šie elementai yra vadinami koenzimais arba bendro substratu, o pastaroji sąvoka yra tinkamesnė, nes koenzimai nėra kataliziškai aktyvūs.

Šiose katalizinėse reakcijose reikia perkelti elektronus arba atomų grupę į kitą substratą. Pagalbinės molekulės, dalyvaujančios šiame fenomene, yra koenzimai.

Azoto bazės yra minėtų kofaktorių struktūriniai elementai. Tarp labiausiai pripažintų yra pirimidino nukleotidai (NAD).⁺, NADP⁺), FMN, FAD ir koenzimas A. Jie dalyvauja labai svarbiuose metaboliniuose keliuose, pvz., Glikolizėje, Krebso cikle, fotosintezėje, be kita ko,.

Pavyzdžiui, pirimidino nukleotidai yra labai svarbūs fermentų, turinčių dehidrogenazės aktyvumą, koenzimai ir yra atsakingi už hidrido jonų transportavimą..

Nuorodos

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Esminė ląstelių biologija. Garland Science.
2. Cooperis, G. M., ir Hausmanas, R. E. (2007). Ląstelė - molekulinis požiūris. Vašingtonas, Sunderland, MA.
3. Griffiths, A. J. (2002). Šiuolaikinė genetinė analizė: genų ir genomų integravimas. Macmillan.
4. Griffiths, A.J., Wessler, S.R., Lewontin, R.C., Gelbart, W.M., Suzuki, D.T., & Miller, J.H. (2005). Įvadas į genetinę analizę. Macmillan.
5. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Biochemija: tekstas ir atlasas. Red. Panamericana Medical.
6. Passarge, E. (2009). Genetinis tekstas ir atlasas. Red. Panamericana Medical.