tổng quát
Các bazơ nitơ là các hợp chất hữu cơ dị vòng thơm, chứa các nguyên tử nitơ, tham gia vào quá trình hình thành các nucleotide.
Quả của sự kết hợp của một bazơ nitơ, một pentose (tức là một loại đường có 5 nguyên tử carbon) và một nhóm phốt phát, các nucleotide là các đơn vị phân tử tạo nên DNA và RNA của axit nucleic.
Trong DNA, các bazơ nitơ là: adenine, guanine, cytosine và thymine; trong RNA, chúng giống nhau, ngoại trừ thymine, ở nơi có một bazơ nitơ gọi là uracil.
Không giống như RNA, các bazơ nitơ của cặp DNA hoặc cặp cơ sở. Sự hiện diện của sự ghép đôi như vậy là có thể bởi vì DNA có cấu trúc nucleotide sợi đôi.
Sự biểu hiện gen phụ thuộc vào trình tự các bazơ nitơ kết hợp với các nucleotide của DNA.
Các cơ sở nitơ là gì?
Các bazơ nitơ là các phân tử hữu cơ, chứa nitơ, tham gia vào sự hình thành các nucleotide .
Được tạo thành bởi một bazơ nitơ, một loại đường có 5 nguyên tử carbon (pentose) và một nhóm phốt phát, các nucleotide là các đơn vị phân tử tạo nên DNA và RNA của axit nucleic .
Các axit nucleic DNA và RNA là các đại phân tử sinh học, phụ thuộc vào sự phát triển và hoạt động đúng đắn của các tế bào của một sinh vật.
CÁC CĂN CỨ NITROGEN CỦA ACIDS NUCLEIC
Các bazơ nitơ tạo nên các axit nucleic DNA và RNA là: adenine, guanine, cytosine, thymine và uracil .
Adenine, guanine và cytosine là phổ biến cho cả axit nucleic, tức là chúng là một phần của cả nucleotide của DNA và nucleotide của RNA. Thymine là độc quyền của DNA, trong khi uracil là độc quyền của RNA .
Do đó, tóm tắt ngắn gọn, các bazơ nitơ tạo thành axit nucleic (DNA hoặc RNA) thuộc về 4 loại khác nhau.
TỪ VIẾT TẮT CƠ SỞ NITROGEN
Các nhà hóa học và nhà sinh học cho rằng nó phù hợp để rút ngắn tên của các bazơ nitơ chỉ bằng một chữ cái của bảng chữ cái. Bằng cách này, họ đã làm cho việc trình bày và mô tả các axit nucleic dễ dàng hơn trên các văn bản.
Adenine trùng với chữ in hoa A; guanine với chữ in hoa G; các cytosine với chữ in hoa C; timina với chữ in hoa T; cuối cùng, uracil với chữ in hoa U.
Các lớp học và cấu trúc
Có hai loại bazơ nitơ: lớp bazơ nitơ có nguồn gốc từ pyrimidine và lớp bazơ nitơ có nguồn gốc từ purine .
Hình: cấu trúc hóa học chung của pyrimidine và purine.
Các bazơ nitơ có nguồn gốc từ pyrimidine cũng được biết đến với tên thay thế của các bazơ nitơ pyrimidine hoặc pyrimidine ; trong khi các bazơ nitơ có nguồn gốc từ purine cũng được biết đến bằng các thuật ngữ thay thế: bazơ nitơ purine hoặc purine .
Cytosine, thymine và uracil thuộc nhóm bazơ nitơ pyrimidine; adenine và guanine, mặt khác, tạo nên lớp bazơ nitơ purine.
Ví dụ về các dẫn xuất purine, trừ các cơ sở nitơ của DNA và RNA
Trong số các dẫn xuất purine, cũng có những hợp chất hữu cơ không phải là bazơ DNA của DNA và RNA. Ví dụ, các hợp chất như: caffeine, xanthine, hypoxanthine, theobromine và axit uric rơi vào loại nói trên.
NHỮNG NỀN TẢNG CƠ BẢN NÀO TỪ ĐIỂM HÓA CHẤT CỦA XEM?
Các nhà hóa học hữu cơ định nghĩa các bazơ nitơ và tất cả các dẫn xuất của purine và pyrimidine là các hợp chất dị vòng thơm .
- Một hợp chất dị vòng là một hợp chất vòng hữu cơ (hoặc vòng tuần hoàn), trong vòng nói trên, có một hoặc nhiều nguyên tử khác với carbon. Trong trường hợp purin và pyrimidine, các nguyên tử khác ngoài carbon là các nguyên tử nitơ.
- Một hợp chất thơm là một hợp chất vòng hữu cơ có đặc điểm cấu trúc và chức năng tương tự như của benzen.
CƠ CẤU
Hình: cấu trúc hóa học của benzen.
Cấu trúc hóa học của các bazơ nitơ có nguồn gốc từ pyrimidine bao gồm chủ yếu là một vòng 6 nguyên tử, 4 trong số đó là carbon và 2 trong số đó là nitơ.
Trên thực tế, một bazơ nitơ pyrimidine là một pyrimidine có một hoặc nhiều nhóm thế (tức là một nguyên tử đơn hoặc một nhóm nguyên tử) liên kết với một trong các nguyên tử carbon của vòng.
Mặt khác, cấu trúc hóa học của các bazơ nitơ có nguồn gốc từ purine bao gồm chủ yếu là một vòng kép với tổng số 9 nguyên tử, 5 trong số đó là cacbon và 4 trong số đó là nitơ. Vòng đôi nói trên với tổng số 9 nguyên tử xuất phát từ phản ứng tổng hợp của vòng pyridine (nghĩa là vòng pyrimidine) với vòng imidazole (tức là vòng imidazole, một hợp chất hữu cơ dị vòng khác).
Hình: cấu trúc của imidazole.
Như đã biết, vòng pyrimidine chứa 6 nguyên tử; trong khi vòng imidazole chứa 5. Với phản ứng tổng hợp, hai vòng chia sẻ hai nguyên tử carbon mỗi nguyên tử và điều này giải thích tại sao cấu trúc cuối cùng chứa 9 nguyên tử.
VỊ TRÍ CỦA NITROGEN ATOMS TRONG PURINE VÀ PYRIDIDES
Để đơn giản hóa việc nghiên cứu và mô tả các phân tử hữu cơ, các nhà hóa học hữu cơ đã nghĩ đến việc gán một số nhận dạng cho các nguyên tử cacbon và cho tất cả các nguyên tử khác của các cấu trúc hỗ trợ. Việc đánh số luôn bắt đầu từ 1, dựa trên các tiêu chí phân bổ rất cụ thể (trong trường hợp này, tốt hơn là bỏ qua) và phục vụ để thiết lập vị trí của mỗi nguyên tử, trong phân tử.
Đối với pyrimidine, tiêu chí gán số xác định rằng 2 nguyên tử nitơ chiếm vị trí 1 và vị trí 3, trong khi 4 nguyên tử carbon nằm ở vị trí 2, 4, 5 và 6.
Tuy nhiên, đối với purin, tiêu chí gán số cho biết rằng 4 nguyên tử nitơ chiếm vị trí 1, 3, 7 và 9, trong khi 5 nguyên tử carbon nằm ở vị trí 2, 4, 5, 6 và 8.
Vị trí trong nucleotide
Cơ sở nitơ của một nucleotide luôn kết hợp với carbon ở vị trí 1 của pentose tương ứng, thông qua liên kết cộng hóa trị N-glycosid .
Cụ thể là
- Các bazơ nitơ có nguồn gốc từ pyrimidine tạo thành liên kết N-glycosid, thông qua nitơ của chúng ở vị trí 1 ;
- Trong khi các bazơ nitơ có nguồn gốc từ purine tạo thành liên kết N-glycosid, thông qua nitơ của chúng ở vị trí 9 .
Trong cấu trúc hóa học của nucleotide, pentose là nguyên tố trung tâm, mà gốc nitơ và nhóm phốt phát liên kết.
Liên kết hóa học kết hợp với phốt phát với nhóm pentose thuộc loại phosphodiesteric và liên quan đến oxy của nhóm phosphate và carbon ở vị trí 5 của pentose.
KHI NỀN TẢNG NITROGEN HÌNH THỨC NUCLEOSIDE?
Sự kết hợp của một cơ sở nitơ và một pentose tạo thành một phân tử hữu cơ được gọi là nucleoside .
Vì vậy, chính việc bổ sung nhóm phosphate làm thay đổi nucleoside thành nucleotide.
Hơn nữa, theo một định nghĩa cụ thể về nucleotide, các hợp chất hữu cơ này sẽ là "nucleoside có một hoặc nhiều nhóm phosphate liên kết với carbon 5 của thành phần pentose".
Tổ chức trong DNA
DNA, hay axit deoxyribonucleic, là một phân tử sinh học lớn, được hình thành bởi hai sợi nucleotide rất dài (hoặc sợi polynucleotide ).
Các sợi polynucleotide này có một số đặc điểm, đáng được trích dẫn bởi vì chúng cũng ảnh hưởng chặt chẽ đến các bazơ nitơ:
- Họ đoàn kết với nhau.
- Chúng được định hướng theo hai hướng ngược nhau ("các sợi antiparallel").
- Họ quấn lấy nhau, như thể họ là hai vòng xoắn ốc.
- Các nucleotide cấu thành nên chúng có tính chất như vậy, do đó các bazơ nitơ được định hướng theo trục trung tâm của mỗi vòng xoắn ốc, trong khi các nhóm pentose và phốt phát tạo thành giàn giáo bên ngoài.
Sự sắp xếp số ít của các nucleotide làm cho mỗi bazơ nitơ của một trong hai chuỗi polynucleotide tham gia, thông qua các liên kết hydro, đến một cơ sở nitơ có trên sợi khác. Sự kết hợp này, do đó, tạo ra một sự kết hợp của các cơ sở, sự kết hợp mà các nhà sinh học và di truyền học gọi là cặp đôi hoặc cặp cơ sở.
Gần đây, người ta đã tuyên bố rằng hai chuỗi được nối với nhau: để xác định sự kết hợp của chúng là các liên kết giữa các cơ sở nitơ khác nhau của hai chuỗi polynucleotide.
Ý TƯỞNG HOÀN THÀNH GIỮA CÁC CĂN CỨ NITROGEN
Bằng cách nghiên cứu cấu trúc của DNA, các nhà nghiên cứu nhận ra rằng việc ghép các bazơ nitơ rất đặc hiệu . Trên thực tế, họ nhận thấy rằng adenine chỉ tham gia với thymine, trong khi cytosine chỉ liên kết với guanine.
Trong khám phá này, họ đã đặt ra thuật ngữ " sự bổ sung giữa các bazơ nitơ ", để chỉ sự độc đáo của liên kết adenine với thymine và của cytosine với guanine.
Việc xác định sự ghép cặp bổ sung giữa các bazơ nitơ đại diện cho yếu tố chính để giải thích kích thước vật lý của DNA và tính ổn định đặc biệt của hai chuỗi polynucleotide.
Để cung cấp một đóng góp quyết định cho việc khám phá cấu trúc DNA (từ cuộn dây xoắn ốc của hai chuỗi polynucleotide đến sự kết hợp giữa các cơ sở nitơ bổ sung), là nhà sinh vật học người Mỹ James Watson và nhà sinh vật học người Anh Francis Crick, vào năm 1953.
Với công thức của cái gọi là " mô hình xoắn kép ", Watson và Crick đã có một cái nhìn sâu sắc đáng kinh ngạc, đại diện cho một bước ngoặt mang tính thời đại trong lĩnh vực sinh học phân tử và di truyền học.
Trên thực tế, việc phát hiện ra cấu trúc chính xác của DNA đã giúp nghiên cứu và tìm hiểu các quá trình sinh học nhìn thấy nhân vật chính axit deoxyribonucleic: từ cách nó sao chép hoặc hình thành RNA cho đến cách tạo ra protein.
TIỀN THƯỞNG LÀ NHỮNG CÂU CHUYỆN CỦA CƠ SỞ NITROGEN
Kết hợp hai bazơ nitơ trong phân tử DNA, tạo thành cặp đôi bổ sung, là một chuỗi các liên kết hóa học, được gọi là liên kết hydro .
Adenine và thymine tương tác với nhau bằng hai liên kết hydro, trong khi guanine và cytosine bằng ba liên kết hydro.
CÓ NHIỀU COUPONS CỦA CƠ SỞ NITote bao gồm một MOLECULE DNA CON NGƯỜI?
Một phân tử DNA chung của con người chứa khoảng 3, 3 tỷ cặp bazơ nitơ, khoảng 3, 3 tỷ nucleotide trên mỗi sợi.
Hình: tương tác hóa học giữa adenine và thymine và giữa guanine và cytosine. Người đọc có thể nhận thấy vị trí và số lượng các liên kết hydro giữ các bazơ nitơ của hai chuỗi polynucleotide.
Tổ chức trong RNA
Không giống như DNA, RNA, hoặc axit ribonucleic, là một axit nucleic thường bao gồm một chuỗi nucleotide duy nhất.
Do đó, các cơ sở nitơ tạo thành nó là "không ghép đôi".
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng việc thiếu một chuỗi bazơ nitơ bổ sung không loại trừ khả năng các bazơ nitơ của RNA có thể khớp với các chuỗi DNA.
Nói cách khác, các bazơ nitơ của một sợi RNA đơn lẻ có thể được ghép nối, theo quy luật bổ sung giữa các bazơ nitơ, giống như các bazơ nitơ của DNA.
Sự kết hợp bổ sung giữa các bazơ nitơ của hai phân tử RNA riêng biệt là cơ sở của quá trình tổng hợp protein quan trọng (hay tổng hợp protein ).
ĐÔ THỊ THAY THẾ
Trong RNA, uracil thay thế thymine của DNA không chỉ trong cấu trúc, mà còn trong sự ghép cặp bổ sung: trên thực tế, đó là cơ sở nitơ liên kết đặc biệt với adenine, khi hai phân tử RNA riêng biệt xuất hiện vì lý do chức năng.
Vai trò sinh học
Sự biểu hiện của các gen phụ thuộc vào trình tự các bazơ nitơ được nối với các nucleotide của DNA. Các gen là các phân đoạn DNA dài hoặc ít hơn (do đó là các phân đoạn nucleotide), chứa thông tin cần thiết cho quá trình tổng hợp protein. Bao gồm các axit amin, protein là các đại phân tử sinh học, đóng vai trò cơ bản trong việc điều chỉnh các cơ chế tế bào của một sinh vật.
Trình tự các bazơ nitơ của một gen nhất định chỉ định trình tự axit amin của protein liên quan.
