Dušikove baze – definicija in strukture

Dušikove baze najdemo v DNK in RNK. Shunyu Fan / Getty Images

Dušikova baza je organska molekula, ki vsebuje element dušik in deluje kot osnova pri kemijskih reakcijah. Osnovna lastnost izhaja iz osamljeni elektronski par na atomu dušika.

Dušikove baze imenujemo tudi nukleobaze, ker imajo pomembno vlogo kot gradniki nukleinske kisline deoksiribonukleinska kislina ( DNK ) in ribonukleinska kislina ( RNA ).

Obstajata dva glavna razreda dušikovih baz: purini in pirimidini . Oba razreda sta podobna molekuli piridina in sta nepolarni, ravninski molekuli. Tako kot piridin je vsak pirimidin en sam heterocikličen organski obroč. Purini so sestavljeni iz pirimidinskega obroča, spojenega z imidazolnim obročem, ki tvori strukturo dvojnega obroča.

01 od 07

5 glavnih dušikovih baz

Dušikove baze se vežejo na komplementarne baze v DNA in RNA. Shunyu Fan / Getty Images

Čeprav obstaja veliko dušikovih baz, je najpomembnejših pet baz, ki jih najdemo v DNK in RNK , ki se uporabljajo tudi kot nosilci energije v biokemičnih reakcijah. To so adenin, gvanin, citozin, timin in uracil. Vsaka baza ima tako imenovano komplementarno bazo, na katero se veže izključno in tvori DNK in RNK. Komplementarne baze tvorijo osnovo za genetski kod.

Oglejmo si podrobneje posamezne baze...

02 od 07

Adenin

Molekula dušikove baze adenin purin. MOLEKUUL/ZNANSTVENA FOTOKNJIŽNICA / Getty Images

Adenin in gvanin sta purina. Adenin je pogosto predstavljen z veliko črko A. V DNK je njegova komplementarna baza timin. Kemijska formula adenina je C​₅H₅n₅. V RNA adenin tvori vezi z uracilom.

Adenin in druge baze se vežejo s fosfatnimi skupinami in sladkorno ribozo ali 2'-deoksiribozo da tvorijo nukleotide . Imena nukleotidov so podobna imenom baz, vendar imajo končnico '-ozin' za purine (npr. adenin tvori adenozin trifosfat) in '-idin' končnico za pirimidine (npr. citozin tvori citidin trifosfat). Imena nukleotidov določajo število fosfatnih skupin, vezanih na molekulo: monofosfat, difosfat in trifosfat. Nukleotidi so tisti, ki delujejo kot gradniki DNK in RNK. Med purinom in komplementarnim pirimidinom se tvorijo vodikove vezi, ki tvorijo obliko dvojne vijačnice DNA ali delujejo kot katalizatorji v reakcijah.

03 od 07

gvanin

Gvanin purinska molekula dušikove baze. MOLEKUUL/ZNANSTVENA FOTOKNJIŽNICA / Getty Images

Gvanin je purin, ki ga predstavlja velika črka G. Njegova kemijska formula je C₅H₅n₅O. Tako v DNK kot v RNK se gvanin veže s citozinom. Nukleotid, ki ga tvori gvanin, je gvanozin.

V prehrani je purinov veliko v mesnih izdelkih, zlasti iz notranjih organov, kot so jetra, možgani in ledvice. Manjšo količino purinov najdemo v rastlinah, kot so grah, fižol in leča.

04 od 07

timin

Molekula dušikove baze timina pirimidina. MOLEKUUL/ZNANSTVENA FOTOKNJIŽNICA / Getty Images

Timin je znan tudi kot 5-metiluracil. Timin je pirimidin, ki ga najdemo v DNK, kjer se veže na adenin. Simbol za timin je velika črka T. Njegova kemijska formula je C₅H₆n_dvaO_dva. Njegov ustrezen nukleotid je timidin.

05 od 07

citozin

Molekula dušikove baze citozin pirimidin. LAGUNA DESIGN / Getty Images

Citozin predstavlja velika črka C. V DNK in RNK se veže z gvaninom. Med citozinom in gvaninom se v Watson-Crickovem paru baz tvorijo tri vodikove vezi, ki tvorijo DNK. Kemična formula citozina je C4H4N2O2. Nukleotid, ki ga tvori citozin, je citidin.

06 od 07

Uracil

Molekula dušikove baze uracil pirimidin. MOLEKUUL/ZNANSTVENA FOTOKNJIŽNICA / Getty Images

Uracil lahko štejemo za demetiliran timin. Uracil je predstavljen z veliko črko U. Njegova kemijska formula je C₄H₄n_dvaO_dva. noter nukleinska kislina , najdemo ga v RNA, vezanega na adenin. Uracil tvori nukleotid uridin.

Obstaja veliko drugih dušikovih baz, ki jih najdemo v naravi, poleg tega pa so molekule lahko vključene v druge spojine. Na primer, pirimidinski obroči se nahajajo v tiaminu (vitamin B1) in barbituatih ter v nukleotidih. Pirimidine najdemo tudi v nekaterih meteoritih, čeprav njihov izvor še ni znan. Drugi purini, ki jih najdemo v naravi, vključujejo ksantin, teobromin in kofein.

07 od 07

Preglejte osnovno seznanjanje

PASIEKA / Getty Images

V DNK je parjenje baz:

• A - T
• G - C

V RNA uracil prevzame mesto timina, zato je par baz:

• ZA
• G - C

Dušikove baze so v notranjosti dvojna vijačnica DNK , pri čemer sladkorji in fosfatni deli vsakega nukleotida tvorijo hrbtenico molekule. Ko se vijačnica DNK razcepi, npr za prepis DNK , se komplementarne baze pritrdijo na vsako izpostavljeno polovico, tako da se lahko oblikujejo enake kopije. Kdaj RNA deluje kot predlogo za izdelavo DNK, zaprevod, se komplementarne baze uporabljajo za izdelavo molekule DNA z uporabo baznega zaporedja.

Ker so med seboj komplementarne, potrebujejo celice približno enake količine purina in pirimidina. Da bi ohranili ravnovesje v celici, je proizvodnja purinov in pirimidinov samozavirajoča. Ko se oblikuje, zavira nastajanje več enakega in aktivira nastajanje drugega.