Yleisyys
Typpiemäkset ovat aromaattisia heterosyklisiä orgaanisia yhdisteitä, jotka sisältävät typpiatomeja ja jotka osallistuvat nukleotidien muodostumiseen.
Typpiyhdisteen, pentoosin (eli 5 hiiliatomin sokerin) ja fosfaattiryhmän liitoksen hedelmä, nukleotidit ovat molekyyliyksiköitä, jotka muodostavat DNA- ja RNA -nukleiinihapot.
DNA: ssa typpiemäkset ovat: adeniini, guaniini, sytosiini ja tymiini; "RNA: ssa ne ovat samoja, paitsi tymiini, jonka sijasta c" on typpipitoinen emäs, jota kutsutaan urasiiliksi.
Toisin kuin RNA: ssa, DNA: n typpipohjaiset emäkset muodostavat pariliitoksen tai emäsparin.
Geeniekspressio riippuu DNA -nukleotideihin liittyneiden typpipitoisten emästen sekvenssistä.
Mitä ovat typpipitoiset emäkset?
Typpiemäkset ovat typpeä sisältäviä orgaanisia molekyylejä, jotka osallistuvat nukleotidien muodostumiseen.
Nukleotidit, jotka muodostuvat typpiemäksestä, 5-hiilisokerista (pentoosi) ja fosfaattiryhmästä, ovat molekyyliyksiköitä, jotka muodostavat DNA- ja RNA-nukleiinihapot.
Nukleiinihapot DNA ja RNA ovat biologisia makromolekyylejä, joista elävän olennon solujen kehitys ja asianmukainen toiminta riippuvat.
TYYPPIÄ TUOTTEITA
Typpipitoiset emäkset, jotka muodostavat DNA- ja RNA -nukleiinihapot, ovat: adeniini, guaniini, sytosiini, tymiini ja urasiili.
Adeniini, guaniini ja sytosiini ovat yhteisiä molemmille nukleiinihapoille, eli ne ovat osa sekä DNA -nukleotideja että RNA -nukleotideja. Tymiini on yksinomainen DNA: lle, kun taas urasiili on yksinomainen RNA: lle.
Lyhyen yhteenvedon vuoksi typpiemäkset, jotka muodostavat nukleiinihapon (olipa se sitten DNA tai RNA), kuuluvat 4 eri tyyppiin.
TYYPPIEMMEN LYHENTEET
Kemistit ja biologit ovat pitäneet tarkoituksenmukaisena lyhentää typpipitoisten emästen nimiä yhdellä aakkosten kirjaimella, mikä on helpottanut ja nopeuttanut nukleiinihappojen esittämistä ja kuvaamista teksteissä.
L "adeniini on sama kuin iso kirjain A; guaniini isoilla kirjaimilla G; sytosiini isolla kirjaimella; tymiini isoilla kirjaimilla T; lopuksi l" urasiili isolla U -kirjaimella
Luokat ja rakenne
Typpiemäksiä on kaksi luokkaa: pyrimidiinistä peräisin olevien typpiemästen luokka ja puriinista peräisin olevien typpiemästen luokka.
Kuva: pyrimidiinin ja puriinin yleinen kemiallinen rakenne.
Pyrimidiinistä peräisin olevat typpiemäkset tunnetaan myös vaihtoehtoisilla nimillä: pyrimidiini tai pyrimidiinityppiset emäkset; kun taas puriinista peräisin olevat typpiemäkset tunnetaan myös vaihtoehtoisilla termeillä: puriini tai puriinityppiset emäkset.
Sytosiini, tymiini ja urasiili kuuluvat pyrimidiinin typpiemästen luokkaan; toisaalta adeniini ja guaniini muodostavat puriinityppisten emästen luokan.
Esimerkkejä puriinijohdannaisista, muut kuin DNA: n ja RNA: n typpiemäkset
Puriinijohdannaisten joukossa on myös orgaanisia yhdisteitä, jotka eivät ole DNA: n ja RNA: n typpipitoisia emäksiä. Esimerkiksi yhdisteet, kuten kofeiini, ksantiini, hypoksantiini, teobromiini ja virtsahappo, kuuluvat edellä mainittuun luokkaan.
MITÄ OVAT TYYPPIT KEMIALLISESTA NÄKYMÄSTÄ?
Orgaaniset kemistit määrittelevät typpiemäkset ja kaikki puriinin ja pyrimidiinin johdannaiset aromaattisiksi heterosyklisiksi yhdisteiksi.
- Heterosyklinen yhdiste on orgaaninen rengas (tai syklinen) yhdiste, jossa on edellä mainitussa renkaassa yksi tai useampi muu atomi kuin hiili. Puriinien ja pyrimidiinien tapauksessa muut atomit kuin hiili ovat typpiatomeja.
- Aromaattinen yhdiste on orgaaninen rengasyhdiste, jonka rakenteelliset ja toiminnalliset ominaisuudet vastaavat bentseenin ominaisuuksia.
RAKENNE
Kuva: bentseenin kemiallinen rakenne.
Pyrimidiinistä johdettujen typpiemästen kemiallinen rakenne koostuu pääasiassa yhdestä renkaasta, jossa on 6 atomia, joista 4 on hiiltä ja 2 on typpeä.
Itse asiassa pyrimidiinityppiemäs on pyrimidiini, jossa on yksi tai useampi substituentti (eli yksi atomi tai atomiryhmä) sitoutunut yhteen renkaan hiiliatomista.
Toisaalta puriinista johdettujen typpiemästen kemiallinen rakenne koostuu pääasiassa kaksoisrenkaasta, jossa on yhteensä 9 atomia, joista 5 on hiiltä ja 4 on typpeä. Edellä mainittu kaksoisrengas, jossa on yhteensä 9 atomia, on peräisin pyridimiinirenkaan (eli pyrimidiinirenkaan) fuusioinnista imidatsolirenkaan (eli imidatsolirenkaan, toisen heterosyklisen orgaanisen yhdisteen) kanssa.
Kuva: imidatsolin rakenne
Kuten tiedetään, pyrimidiinirengas sisältää 6 atomia; kun taas imidatsolirengas sisältää 5. Fuusion myötä molemmat renkaat yhdistävät kaksi hiiliatomia, ja tämä selittää, miksi lopullinen rakenne sisältää erityisesti 9 atomia.
Typpiatomien sijainti PURIINISSA JA PYRIMIDIINISSA
Orgaanisten molekyylien tutkimuksen ja kuvaamisen yksinkertaistamiseksi orgaaniset kemistit ajattelivat antaa tunnusnumeron hiileille ja kaikille muille tukirakenteiden atomeille. Numerointi alkaa aina 1: stä, perustuu hyvin spesifisiin kohdistuskriteereihin (jotka tässä on parempi jättää pois) ja auttaa määrittämään jokaisen atomin sijainnin molekyylissä.
Pyrimidiinien numeeriset kohdistuskriteerit osoittavat, että 2 typpiatomia ovat asemissa 1 ja 3, kun taas 4 hiiliatomia ovat asemissa 2, 4, 5 ja 6.
Puriinien osalta numeeriset kohdistuskriteerit sen sijaan osoittavat, että 4 typpiatomia ovat asemissa 1, 3, 7 ja 9, kun taas 5 hiiliatomia sijaitsevat asemissa 2, 4, 5, 6 ja 8.
Asema nukleotideissa
Nukleotidin typpiemäs yhdistää aina hiilen vastaavan pentoosin asemaan 1 kovalenttisen N-glykosidisidoksen kautta.
Erityisesti,
- The typpipitoiset emäkset, jotka ovat peräisin pyrimidiinistä ne muodostavat N-glykosidisidoksen typpinsä kautta asemassa 1;
- Samalla kun puriinista peräisin olevat typpipitoiset emäkset ne muodostavat N-glykosidisidoksen typpinsä kautta asemassa 9.
Nukleotidien kemiallisessa rakenteessa pentoosi edustaa keskeistä elementtiä, johon typpipitoinen emäs ja fosfaattiryhmä sitoutuvat.
Kemiallinen sidos, joka yhdistää fosfaattiryhmän pentoosiin, on fosfodiesterityyppinen ja sisältää fosfaattiryhmän hapen ja pentoosin asemassa olevan hiilen.
MILLOIN Typpipohjat muodostavat nukleosidin?
Typpipitoisen emäksen ja pentoosin yhdistelmä muodostaa orgaanisen molekyylin, joka saa nukleosidin nimen.
Näin ollen fosfaattiryhmän lisääminen muuttaa nukleosidit nukleotideiksi.
Lisäksi tietyn nukleotidimääritelmän mukaan nämä orgaaniset yhdisteet olisivat "nukleosideja, joissa on yksi tai useampi fosfaattiryhmä, joka on liitetty pentoosin ainesosan hiileen 5".
Organisaatio DNA: ssa
DNA tai deoksiribonukleiinihappo on suuri biologinen molekyyli, joka koostuu kahdesta hyvin pitkästä nukleotidisäikeestä (tai polynukleotidisäikeestä).
Näillä polynukleotidifilamentteilla on joitain ominaisuuksia, jotka ansaitsevat erityistä mainintaa, koska ne vaikuttavat myös läheisesti typpipitoisiin emäksiin:
- He ovat yhdistyneet keskenään.
- Ne on suunnattu vastakkaisiin suuntiin ("rinnakkaiset filamentit").
- Ne kietoutuvat toistensa ympärille, ikään kuin ne olisivat kaksi spiraalia.
- Niitä muodostavilla nukleotideilla on sellainen järjestely, että typpipohjaiset emäkset suuntautuvat kunkin spiraalin keskiakselia kohti, kun taas pentoosit ja fosfaattiryhmät muodostavat jälkimmäisen ulkoisen rakennustelineen.
Nukleotidien singulaarinen järjestely saa aikaan sen, että toisen kahdesta polynukleotidifilamentista kukin typpipitoinen emäs liittyy vety sidosten kautta typpipitoiseen emäkseen, joka on toisessa filamentissa. Tämä liitto luo siis emäsparin, joka yhdistää biologiset ja geneettiset tutkijat kutsu sitä pariksi tai peruspariksi.
Poc "todellakin on vahvistettu, että nämä kaksi filamenttia on yhdistetty toisiinsa: liitoksen määrittämiseksi määritetään kahden polynukleotidifilamentin eri typpiemästen väliset sidokset.
KÄSITE TÄYDENTÄVYYDESTÄ VÄLTÄ TYYPPIÄ
Tutkiessaan DNA: n rakennetta tutkijat havaitsivat, että typpipitoisten emästen pariliitos on erittäin spesifinen, ja he huomasivat, että adeniini sitoutuu vain tymiiniin ja sytosiini vain guaniiniin.
Tämän löydön valossa he loivat termin "täydentävyys typpipitoisten emästen välillä" ilmaistakseen yksiselitteisen sidoksen adeniinin ja tymiinin ja sytosiinin ja guaniinin välillä.
Typpipitoisten emästen välisen komplementaarisen pariliitoksen tunnistaminen edusti kulmakiviä selittääkseen DNA: n fysikaaliset mitat ja kahden polynukleotidiketjun erityisen vakauden.
Amerikkalainen biologi James Watson ja englantilainen biologi Francis Crick vuonna 1953 antoivat ratkaisevan panoksen DNA: n rakenteen löytämiseen ("kahden polynukleotidiketjun kierrekelauksesta" toisiaan täydentävien typpiemästen muodostamiseen).
Niin sanotun "kaksoiskierremallin" muotoilulla Watsonilla ja Crickillä oli "uskomaton intuitio, joka edusti epokaalia käännekohtaa molekyylibiologian ja genetiikan alalla.
Itse asiassa DNA: n tarkan rakenteen löytäminen mahdollisti deoksiribonukleiinihapon sisältävien biologisten prosessien tutkinnan ja ymmärtämisen: siitä, miten RNA replikoituu tai muodostuu ja miten se tuottaa proteiineja.
SITOUMUKSET, JOTKA SITOVAT YHDESSÄ Typpipohjaisia pareja
Kahden typpipitoisen emäksen yhdistämiseksi DNA -molekyyliin muodostavat komplementaariset parit muodostavat sarjan kemiallisia sidoksia, jotka tunnetaan nimellä vetysidokset.
Adeniini ja tymiini ovat vuorovaikutuksessa keskenään kahden vetysidoksen avulla, kun taas guaniini ja sytosiini kolmen vetysidoksen avulla.
MITEN TYYPPIPARIA IHMISDNA -MOLEKUULI SISÄLTÄÄ?
Yleinen ihmisen DNA -molekyyli sisältää noin 3,3 miljardia typpipitoista emäsparia, mikä on noin 3,3 miljardia nukleotidia juosetta kohden.
Kuva: kemiallinen vuorovaikutus adeniinin ja tymiinin sekä guaniinin ja sytosiinin välillä. Lukija voi huomata niiden vetysidosten sijainnin ja lukumäärän, jotka pitävät yhdessä kahden polynukleotidiketjun typpipitoisia emäksiä.
Organisaatio RNA: ssa
Toisin kuin DNA, RNA tai ribonukleiinihappo on nukleiinihappo, joka koostuu yleensä yhdestä nukleotidisäikeestä.
Siksi sen muodostavat typpiemäkset ovat "parittomia".
On kuitenkin huomattava, että komplementaarisen typpipitoisen emäs juosteen puuttuminen ei sulje pois mahdollisuutta, että RNA: n typpiemäkset voivat parittautua kuten DNA: n.
Toisin sanoen yksittäisen RNA -juosteen typpiemäkset voivat muodostaa parin typen emästen välisen täydentävyyden lakien mukaisesti, aivan kuten DNA: n typpiemäkset.
Kahden eri RNA -molekyylin typpipitoisten emästen välinen komplementaarinen pariliitos on perusta tärkeälle proteiinisynteesiprosessille (tai proteiinisynteesille).
KIRJOITETTU KORVAA TIMINAN
"RNA: ssa" urasiili korvaa DNA: n tymiinin paitsi rakenteessa myös komplementaarisessa pariliitoksessa: itse asiassa se on typpipitoinen emäs, joka sitoutuu spesifisesti adeniiniin, kun kaksi erillistä RNA -molekyyliä esiintyy toiminnallisesti syyt.
Biologinen rooli
Geenien ilmentyminen riippuu DNA -nukleotideihin liittyneiden typpipitoisten emästen sekvenssistä.Geenit ovat enemmän tai vähemmän pitkiä DNA -segmenttejä (siis nukleotidisegmenttejä), jotka sisältävät proteiinien synteesille välttämätöntä tietoa. proteiinit ovat biologisia makromolekyylejä, joilla on keskeinen rooli organismin solumekanismien säätelyssä.
Tietyn geenin typpipitoinen emäsjärjestys määrittää vastaavan proteiinin aminohapposekvenssin.
