Zasady azotowe - definicja i struktury

Zasady azotowe znajdują się w DNA i RNA. Shunyu Fan / Getty Images

Zasada azotowa to cząsteczka organiczna, która zawiera pierwiastek azot i działa jako baza w reakcjach chemicznych. Podstawowa właściwość pochodzi od samotna para elektronów na atomie azotu.

Zasady azotowe są również nazywane nukleozasadami, ponieważ odgrywają główną rolę jako elementy budulcowe kwasy nukleinowe kwas dezoksyrybonukleinowy ( DNA ) i kwas rybonukleinowy ( RNA ).

Istnieją dwie główne klasy zasad azotowych: puryny i pirymidyny . Obie klasy przypominają cząsteczkę pirydyny i są niepolarnymi, planarnymi cząsteczkami. Podobnie jak pirydyna, każda pirymidyna jest pojedynczym heterocyklicznym pierścieniem organicznym. Puryny składają się z pierścienia pirymidynowego połączonego z pierścieniem imidazolowym, tworząc strukturę podwójnego pierścienia.

01 z 07

5 głównych zasad azotowych

Zasady azotowe wiążą się z komplementarnymi zasadami w DNA i RNA. Shunyu Fan / Getty Images

Chociaż istnieje wiele zasad azotowych, pięć najważniejszych, o których należy wiedzieć, to zasady znalezione w DNA i RNA , które są również wykorzystywane jako nośniki energii w reakcjach biochemicznych. Są to adenina, guanina, cytozyna, tymina i uracyl. Każda zasada ma tak zwaną zasadę komplementarną, z którą wiąże się wyłącznie w celu utworzenia DNA i RNA. Bazy komplementarne tworzą podstawę kodu genetycznego.

Przyjrzyjmy się bliżej poszczególnym podstawom...

02 z 07

Adenina

Cząsteczka zasady adeninowego azotu purynowego. BIBLIOTEKA ZDJĘĆ MOLEKUUL / NAUKA / Getty Images

Adenina i guanina to puryny. Adenina jest często reprezentowana przez wielką literę A. W DNA jej komplementarną zasadą jest tymina. Wzór chemiczny adeniny to C​₅H₅N₅. W RNA adenina tworzy wiązania z uracylem.

Adenina i inne zasady wiążą się z grupami fosforanowymi i rybozą cukrową lub 2'-dezoksyrybozą tworzyć nukleotydy . Nazwy nukleotydów są podobne do nazw podstawowych, ale mają końcówkę „-ozyna” dla puryn (np. adenina tworzy trifosforan adenozyny) i końcówkę „-idyna” dla pirymidyn (np. cytozyna tworzy trifosforan cytydyny). Nazwy nukleotydów określają liczbę grup fosforanowych związanych z cząsteczką: monofosforan, difosforan i trifosforan. To właśnie nukleotydy działają jako elementy budulcowe DNA i RNA. Wiązania wodorowe tworzą się między puryną i komplementarną pirymidyną, tworząc kształt podwójnej helisy DNA lub działają jako katalizatory reakcji.

03 z 07

Guanina

Cząsteczka azotu purynowego guaniny. BIBLIOTEKA ZDJĘĆ MOLEKUUL / NAUKA / Getty Images

Guanina to puryna reprezentowana przez wielką literę G. Jej wzór chemiczny to C₅H₅N₅O. Zarówno w DNA, jak i RNA guanina wiąże się z cytozyną. Nukleotydem tworzonym przez guaninę jest guanozyna.

W diecie puryny są bogate w produkty mięsne, zwłaszcza pochodzące z narządów wewnętrznych, takich jak wątroba, mózg i nerki. Mniejsza ilość puryn znajduje się w roślinach, takich jak groch, fasola i soczewica.

04 z 07

Tymina

Cząsteczka zasady azotowej pirymidyny tyminy. BIBLIOTEKA ZDJĘĆ MOLEKUUL / NAUKA / Getty Images

Tymina jest również znana jako 5-metylouracyl. Tymina to pirymidyna znajdująca się w DNA, gdzie wiąże się z adeniną. Symbolem tyminy jest wielka litera T. Jej wzór chemiczny to C₅H₆N_dwaO_dwa. Odpowiadającym mu nukleotydem jest tymidyna.

05 z 07

Cytozyna

Cząsteczka zasady azotowej pirymidyny cytozyny. LAGUNA DESIGN / Getty Images

Cytozyna jest oznaczona wielką literą C. W DNA i RNA wiąże się z guaniną. Trzy wiązania wodorowe tworzą się między cytozyną i guaniną w parowaniu zasad Watsona-Cricka, tworząc DNA. Wzór chemiczny cytozyny to C4H4N2O2. Nukleotydem tworzonym przez cytozynę jest cytydyna.

06 z 07

Uracyl

Cząsteczka zasady azotowej uracylu pirymidyny. BIBLIOTEKA ZDJĘĆ MOLEKUUL / NAUKA / Getty Images

Uracyl może być uważany za demetylowaną tyminę. Uracyl jest reprezentowany przez wielką literę U. Jego wzór chemiczny to C₄H₄N_dwaO_dwa. W kwasy nukleinowe , znajduje się w RNA związanym z adeniną. Uracil tworzy nukleotyd urydynę.

Istnieje wiele innych zasad azotowych występujących w przyrodzie, a cząsteczki można znaleźć w innych związkach. Na przykład pierścienie pirymidynowe znajdują się w tiaminie (witamina B1) i barbituranach, a także w nukleotydach. Pirymidyny znajdują się również w niektórych meteorytach, chociaż ich pochodzenie jest nadal nieznane. Inne puryn występujące w przyrodzie to ksantyna, teobromina i kofeina.

07 z 07

Przejrzyj parowanie bazy

PASIEKA / Getty Images

W DNA parowanie zasad to:

• W
• G - C

W RNA uracyl zajmuje miejsce tyminy, więc parowanie zasad to:

• DO
• G - C

Zasady azotowe znajdują się we wnętrzu podwójna helisa DNA , gdzie cukry i części fosforanowe każdego nukleotydu tworzą szkielet cząsteczki. Kiedy helisa DNA pęka, jak do transkrypcji DNA , do każdej odsłoniętej połowy dołączane są komplementarne bazy, dzięki czemu można tworzyć identyczne kopie. Kiedy RNA działa jako szablon do tworzenia DNA, natłumaczenie, komplementarne zasady są używane do wytworzenia cząsteczki DNA przy użyciu sekwencji zasad.

Ponieważ są one komplementarne do siebie, komórki wymagają w przybliżeniu równych ilości puryn i pirymidyn. W celu utrzymania równowagi w komórce, produkcja zarówno puryn, jak i pirymidyn jest samohamująca. Kiedy jedna jest utworzona, hamuje produkcję większej ilości tego samego i aktywuje produkcję swojego odpowiednika.