biyoloji

Azotlu bazlar

genellik

Azotlu bazlar, nükleotitlerin oluşumunda yer alan azot atomları içeren aromatik heterosiklik organik bileşiklerdir.

Azotlu bir baz, bir pentoz (yani 5 karbon atomlu bir şeker) ve bir fosfat grubunun birleşiminin meyvesi olan nükleotitler, nükleik asitleri DNA ve RNA'yı oluşturan moleküler birimlerdir.

DNA'da azotlu bazlar: adenin, guanin, sitozin ve timin; RNA'da, timin dışında, aynı yerde uracil adı verilen azotlu bir baz bulunan aynıdırlar.

RNA'nınkinden farklı olarak, DNA'nın azotlu bazları eşleşme veya baz çiftleri oluşturur. Böyle bir eşleşmenin varlığı, DNA'nın çift sarmallı bir nükleotit yapıya sahip olması nedeniyle mümkündür.

Gen ekspresyonu, DNA'nın nükleotitleriyle birleştirilmiş azotlu bazların sekansına bağlıdır.

Azotlu bazlar nelerdir?

Azotlu bazlar, nükleotitlerin oluşumunda yer alan azot içeren organik moleküllerdir.

Her biri azotlu bir baz, 5 karbon atomlu bir şeker (pentoz) ve bir fosfat grubu ile oluşturulan nükleotidler, nükleik asitleri DNA ve RNA'yı oluşturan moleküler birimlerdir.

Nükleik asitler DNA ve RNA, üzerinde yaşayan canlıların hücrelerinin gelişimine ve düzgün çalışmasına bağlı olan biyolojik makromoleküllerdir .

Nükleik Asitlerin Nitrojen Bazları

Nükleik asitleri DNA ve RNA'yı oluşturan azotlu bazlar şunlardır: adenin, guanin, sitozin, timin ve urasil .

Adenin, guanin ve sitozin hem nükleik asitlerde ortaktır, yani hem DNA'nın nükleotitlerinin hem de RNA'nın nükleotitlerinin bir parçasıdır. Uymil RNA'ya özgü iken timin, DNA'ya özgü değildir .

Bu nedenle, kısa bir özet yapmak gerekirse, bir nükleik asit oluşturan azotlu bazlar (DNA veya RNA) 4 farklı tipe aittir.

Nitelikli Bazların Kısaltmaları

Kimyagerler ve biyologlar azotlu bazların adlarını alfabenin sadece bir harfiyle kısaltmanın uygun olduğunu düşünüyorlardı. Böylece nükleik asitlerin metinlerde gösterimini ve tanımlanmasını kolaylaştırdılar.

Adenin, büyük harf A ile çakışmaktadır; büyük harf G olan guanin; C büyük harfli sitozin; büyük harf T ile timina; Sonunda, U büyük harfle Urasil

Sınıflar ve yapı

İki azotlu baz sınıfı vardır: pirimidin'den türetilen azotlu bazlar sınıfı ve pürinden elde edilen azotlu bazlar sınıfı.

Şekil: Bir pirimidin ve bir purinin genel kimyasal yapısı.

Pirimidin'den türetilen azotlu bazlar ayrıca pirimidin azotlu bazları veya pirimidinlerin alternatif isimleriyle de bilinir; pürinden elde edilen azotlu bazlar ayrıca alternatif terimlerle de bilinir: pürin veya pürin azotlu bazları .

Sitozin, timin ve urasil, pirimidin azotlu bazların sınıfına aittir; diğer yandan adenin ve guanin, pürin azotlu bazların sınıfını oluşturur.

DNA ve RNA'nın azotlu bazları dışındaki purin türevlerinin örnekleri

Purin türevleri arasında, ayrıca DNA ve RNA'nın azotlu bazları olmayan organik bileşikler de vardır. Örneğin, kafein, ksantin, hipoksantin, teobromin ve ürik asit gibi bileşikler yukarıda belirtilen kategoriye girer.

GÖRÜNÜMÜN KİMYASAL NOKTASINDAN TEMEL NİTELER NELERDİR?

Organik kimyagerler azotlu bazları ve tüm pürin ve pirimidin türevlerini aromatik heterosiklik bileşikler olarak tanımlarlar.

  • Bir heterosiklik bileşik, yukarıda belirtilen halkada karbondan farklı bir veya daha fazla atom içeren organik bir halka (veya siklik) bileşiktir. Pürinler ve pirimidinlerde, karbon dışındaki atomlar azot atomlarıdır.
  • Aromatik bir bileşik, benzeninkine benzer yapısal ve fonksiyonel özelliklere sahip bir organik halka bileşiğidir.

YAPISI

Şekil: benzenin kimyasal yapısı.

Pirimidinden türetilen azotlu bazların kimyasal yapısı temel olarak 4'ü karbon, 2'si azot olan 6 atomlu tek bir halkadan oluşur.

Aslında, bir pirimidin azotlu baz, halkanın karbon atomlarından birine bağlı bir veya daha fazla ikame ediciye (yani tek bir atom veya bir atom grubuna) sahip olan bir pirimidindir.

Öte yandan, pürinden elde edilen azotlu bazların kimyasal yapısı temel olarak 5'i karbon ve 4'ü azot olan 9 toplam atomlu bir çift halkadan oluşur. 9 toplam atomu olan söz konusu çift halka, bir piridin halkanın (yani pirimidin halkası) bir imidazol halkası (yani, imidazol halkası, başka bir heterosiklik organik bileşik) ile füzyonundan elde edilir.

Şekil: imidazolün yapısı.

Bilindiği gibi, pirimidin halkası 6 atom içerir; imidazol halkası 5 içerirken, füzyon ile iki halka, her biri iki karbon atomunu paylaşır ve bu, nihai yapının neden özellikle 9 atom içerdiğini açıklar.

PÜRİN VE PİRİTLERDE AZOTLU ATOMLARIN POZİSYONU

Organik moleküllerin çalışmasını ve tanımlanmasını basitleştirmek için, organik kimyagerler karbonlara ve destekleyici yapıların diğer tüm atomlarına tanımlayıcı bir sayı atamayı düşünüyordu. Numaralandırma daima 1'den başlar, çok özel tahsis kriterlerine dayanır (ki bu durumda atlamak daha iyidir) ve molekül içindeki her bir atomun konumunu belirlemeye yarar.

Pirimidinler için, sayısal atama kriterleri, 2 azot atomunun 1 ve 3 numaralı konumları işgal ederken, 4 karbon atomu 2, 4, 5 ve 6 numaralı pozisyonlarda kaldığını tespit eder.

Bununla birlikte, pürinler için, sayısal tahsis kriterleri, 4 azot atomunun 1, 3, 7 ve 9 pozisyonlarında bulunduğunu belirtirken, 5 karbon atomu 2, 4, 5, 6 ve 8 pozisyonlarında bulunur.

Nükleotidlerde pozisyon

Bir nükleotidin azotlu bazı her zaman bir N-glikosidik kovalent bağ aracılığıyla karbonu karşılık gelen pentozun 1 pozisyonunda birleştirir .

özellikle,

  • Pirimidin'den türetilen azotlu bazlar, N-glikosidik bağı oluşturur;
  • Pürinden elde edilen azotlu bazlar, N-glikosidik bağı, 9 konumundaki azotları boyunca oluştururlar.

Nükleotidlerin kimyasal yapısında, pentoz, nitrojen baz ve fosfat grubunun bağlı olduğu merkezi elementtir.

Fosfatı pentoz grubuna birleştiren kimyasal bağ, fosfodiesterik tiptedir ve fosfat grubunun bir oksijenini ve pentozun 5. pozisyonundaki karbonu içerir.

NİTROJEN BAZLARI NÜKLEOSİT OLDUĞUNDAN?

Azotlu bir baz ile bir pentozun kombinasyonu, nükleosit adı verilen organik bir molekül oluşturur.

Bu nedenle, nükleositleri nükleotitlere dönüştüren fosfat grubunun eklenmesidir.

Ayrıca, belirli bir nükleotit tanımına göre, bu organik bileşikler "pentoz bileşeninin karbon 5'ine bağlı bir veya daha fazla fosfat grubuna sahip olan nükleozitler" olacaktır.

DNA'da Organizasyon

DNA veya deoksiribonükleik asit, çok uzun iki nükleotit filamentinden (veya polinükleotit filamentinden ) oluşan büyük bir biyolojik moleküldür.

Bu polinükleotit filamanları, belirli bir teklifi hak eden bazı nitelikleri vardır, çünkü bunlar ayrıca azotlu bazları da yakından etkiler:

  • Birbirleri ile birleşirler.
  • Ters yönlerde yönlendirilirler ("antiparalel filamentler").
  • Sanki iki spiral gibi kendilerini birbirlerine sardılar.
  • Onları oluşturan nükleotidler öyle bir konumlandırmaya sahiptir ki, azotlu bazlar her spiralin merkez eksenine doğru yönlendirilirken, pentoz ve fosfat grupları ikincinin dış iskelesini oluşturur.

    Nükleotidlerin tekil düzenlemesi, iki polinükleotid şeridinden birinin her azotlu bazının, hidrojen bağları vasıtasıyla, diğer filamentte bulunan azotlu bir bazla birleşmesine neden olur. Bu nedenle, bu birleşme, biyolojik ve genetikçilerin eşleşme veya temel çift ​​olarak adlandırdıkları bir baz kombinasyonu oluşturur.

    Son zamanlarda iki şeridin bir araya getirildiği belirtildi: birleşimlerini belirlemek için iki polinükleotid dizisinin çeşitli azotlu bazları arasındaki bağlantılar olduğu belirtildi.

AZALTICI BAZLAR ARASINDAKİ TAMAMLANMIŞ KAVRAM

Araştırmacılar, DNA'nın yapısını inceleyerek azotlu bazların eşleştirilmesinin oldukça spesifik olduğunu fark ettiler. Aslında, onlar adenin sadece timine katılırken sitozin sadece guanine bağlanır.

Bu keşif ışığında, adeninin timin ve sitozinin guanin ile bağlanmasının benzersizliğini belirtmek için " azotlu bazlar arasındaki tamamlayıcılık " terimini kullandılar.

Azotlu bazlar arasındaki tamamlayıcı eşleşmenin tanımlanması, DNA'nın fiziksel boyutlarını ve iki polinükleotit şeridinin belirli stabilitesini açıklamak için kilit taşı temsil etti.

DNA yapısının keşfedilmesine kesin bir katkı sağlamak için (iki polinükleotid şeridinin sarmal sarımından tamamlayıcı azotlu bazlar arasındaki eşleşmeye kadar) 1953 yılında Amerikalı biyolog James Watson ve İngiliz biyolog Francis Crick idi .

Sözde " çift ​​sarmal model " formülü ile Watson ve Crick, moleküler biyoloji ve genetik alanında son derece önemli bir dönüm noktası olan inanılmaz bir kavrayışa sahipti.

Aslında, DNA'nın tam yapısının keşfedilmesi, deoksiribonükleik asidi kahramanı gören biyolojik süreçlerin çalışılmasını ve anlaşılmasını mümkün kılmıştır: RNA'yı nasıl ürettiğine, proteinleri nasıl ürettiğine.

AZALT BAZLARIN ÇİFTLERİNİN BİRLİĞİ OLDUĞU BONLAR

İki azotlu bazın bir DNA molekülü içinde birleştirilmesi, tamamlayıcı eşleşme oluşturulması, hidrojen bağları olarak bilinen bir dizi kimyasal bağdır .

Adenin ve timin, iki hidrojen bağı vasıtasıyla birbirleriyle etkileşime girerken, guanin ve sitozin, üç hidrojen bağı ile etkileşime girer.

NİTOTE BAZLI BAZI KUPONLAR NASIL İNSAN DNA MOLEKÜLÜ İÇERİR?

Genel bir insan DNA molekülü, iplikçik başına yaklaşık 3.3 milyar nükleotit olan yaklaşık 3.3 milyar azot baz çiftini içerir.

Şekil: adenin ve timin ve guanin ve sitozin arasındaki kimyasal etkileşim. Okuyucu, iki polinükleotid şeridinin azotlu bazlarını bir arada tutan hidrojen bağlarının konumunu ve sayısını görebilir.

RNA'da Organizasyon

DNA'nın aksine, RNA veya ribonükleik asit, genellikle tek bir nükleotit şeridinden oluşan bir nükleik asittir.

Bu nedenle, onu oluşturan azotlu bazlar "eşleşmemiş" dir.

Bununla birlikte, tamamlayıcı bir azotlu baz dizisinin bulunmamasının, RNA'nın azotlu bazlarının DNA'nınkilerle aynı olabileceği ihtimalini dışlamadığı not edilmelidir.

Başka bir deyişle, tek bir RNA filamentinin azotlu bazları, tıpkı DNA'nın azotlu bazları gibi, azotlu bazlar arasındaki tamamlayıcılık yasalarına göre eşleştirilebilir.

İki farklı RNA molekülünün azotlu bazları arasındaki tamamlayıcı birleşme, önemli protein sentez işleminin (veya protein sentezinin ) tabanındadır.

URACILE TIMINA'YI DEĞİŞTİRİYOR

RNA'da, urasil, DNA'nın timinini sadece yapı içinde değil, aynı zamanda tamamlayıcı eşleşmede de değiştirir: aslında, iki farklı RNA molekülü fonksiyonel nedenlerle ortaya çıktığında, adenine spesifik olarak bağlanan azotlu bazdır.

Biyolojik rolü

Genlerin ekspresyonu, DNA'nın nükleotitlerine birleştirilen azotlu bazların sekansına bağlıdır. Genler, protein sentezi için gerekli bilgiyi içeren, az çok uzun DNA parçalarıdır (dolayısıyla nükleotit parçaları). Amino asitlerden oluşan proteinler, bir organizmanın hücresel mekanizmalarının düzenlenmesinde temel bir rol oynayan biyolojik makromoleküllerdir.

Belirli bir genin azot bazları dizisi, ilgili proteinin amino asit dizisini belirtir.