Dusíkaté bázy – definícia a štruktúry

Dusíkaté bázy sa nachádzajú v DNA a RNA. Shunyu Fan / Getty Images

Dusíkatá báza je organická molekula, ktorá obsahuje prvok dusík a pôsobí ako základ v chemických reakciách. Základná vlastnosť sa odvíja od osamelý elektrónový pár na atóme dusíka.

Dusíkové bázy sa tiež nazývajú nukleobázy, pretože hrajú hlavnú úlohu ako stavebné kamene nukleových kyselín deoxyribonukleová kyselina ( DNA ) a ribonukleová kyselina ( RNA ).

Existujú dve hlavné triedy dusíkatých zásad: puríny a pyrimidíny . Obidve triedy sa podobajú molekule pyridínu a sú to nepolárne, planárne molekuly. Podobne ako pyridín, každý pyrimidín je jeden heterocyklický organický kruh. Puríny pozostávajú z pyrimidínového kruhu kondenzovaného s imidazolovým kruhom, ktorý tvorí dvojitú kruhovú štruktúru.

01 z 07

5 hlavných dusíkových báz

Dusíkaté bázy sa viažu na komplementárne bázy v DNA a RNA. Shunyu Fan / Getty Images

Hoci existuje veľa dusíkatých zásad, päť najdôležitejších, ktoré je potrebné poznať, sú zásady, ktoré sa v nich nachádzajú DNA a RNA , ktoré sa využívajú aj ako nosiče energie pri biochemických reakciách. Sú to adenín, guanín, cytozín, tymín a uracil. Každá báza má to, čo je známe ako komplementárna báza, na ktorú sa viaže výlučne na vytvorenie DNA a RNA. Komplementárne bázy tvoria základ pre genetický kód.

Poďme sa bližšie pozrieť na jednotlivé základne...

02 z 07

adenín

Molekula adenínovej purínovej dusíkovej bázy. MOLEKUUL/VEDECKÁ FOTOGRAFIA / Getty Images

Adenín a guanín sú puríny. Adenín je často reprezentovaný veľkým písmenom A. V DNA je jeho komplementárna báza tymín. Chemický vzorec adenínu je C₅H₅N₅. V RNA tvorí adenín väzby s uracilom.

Adenín a ostatné zásady sa viažu s fosfátovými skupinami a buď s cukrovou ribózou alebo 2'-deoxyribózou na tvorbu nukleotidov . Názvy nukleotidov sú podobné ako názvy báz, ale majú koncovku „-ozín“ pre puríny (napr. adenín tvorí adenozíntrifosfát) a koncovku „-idín“ pre pyrimidíny (napr. cytozín tvorí cytidíntrifosfát). Názvy nukleotidov špecifikujú počet fosfátových skupín naviazaných na molekulu: monofosfát, difosfát a trifosfát. Sú to nukleotidy, ktoré fungujú ako stavebné kamene DNA a RNA. Vodíkové väzby sa tvoria medzi purínom a komplementárnym pyrimidínom za vzniku dvojitej špirály DNA alebo pôsobia ako katalyzátory v reakciách.

03 z 07

guanín

Molekula guanínovej purínovej dusíkovej bázy. MOLEKUUL/VEDECKÁ FOTOGRAFIA / Getty Images

Guanín je purín reprezentovaný veľkým písmenom G. Jeho chemický vzorec je C₅H₅N₅O. V DNA aj RNA sa guanín viaže s cytozínom. Nukleotid tvorený guanínom je guanozín.

V strave sú puríny bohaté na mäsové výrobky, najmä z vnútorných orgánov, ako sú pečeň, mozog a obličky. Menšie množstvo purínov sa nachádza v rastlinách, ako je hrach, fazuľa a šošovica.

04 z 07

tymín

Tymín pyrimidínová molekula dusíkovej bázy. MOLEKUUL/VEDECKÁ FOTOGRAFIA / Getty Images

Tymín je tiež známy ako 5-metyluracil. Tymín je pyrimidín nachádzajúci sa v DNA, kde sa viaže na adenín. Symbol tymínu je veľké písmeno T. Jeho chemický vzorec je C₅H₆N_dvaO_dva. Jeho zodpovedajúci nukleotid je tymidín.

05 z 07

Cytozín

Molekula dusíkovej bázy cytozínu pyrimidínu. DIZAJN LAGUNA / Getty Images

Cytozín je reprezentovaný veľkým písmenom C. V DNA a RNA sa viaže s guanínom. Tri vodíkové väzby sa tvoria medzi cytozínom a guanínom vo Watson-Crickovom párovaní báz za vzniku DNA. Chemický vzorec cytozínu je C4H4N2O2. Nukleotid tvorený cytozínom je cytidín.

06 z 07

Uracil

Molekula uracilpyrimidínovej dusíkatej bázy. MOLEKUUL/VEDECKÁ FOTOGRAFIA / Getty Images

Uracil možno považovať za demetylovaný tymín. Uracil je reprezentovaný veľkým písmenom U. Jeho chemický vzorec je C₄H₄N_dvaO_dva. In nukleových kyselín , nachádza sa v RNA viazanej na adenín. Uracil tvorí nukleotid uridín.

V prírode sa nachádza mnoho ďalších dusíkatých báz, plus molekuly možno nájsť začlenené do iných zlúčenín. Napríklad pyrimidínové kruhy sa nachádzajú v tiamíne (vitamín B1) a barbituátoch, ako aj v nukleotidoch. Pyrimidíny sa nachádzajú aj v niektorých meteoritoch, hoci ich pôvod je stále neznámy. Ďalšie puríny nachádzajúce sa v prírode zahŕňajú xantín, teobromín a kofeín.

07 z 07

Skontrolujte párovanie základne

PASIEKA / Getty Images

V DNA je párovanie báz:

• A - T
• G – C

V RNA uracil zaberá miesto tymínu, takže párovanie báz je:

• K
• G – C

Dusíkaté bázy sú vo vnútri dvojitá špirála DNA , pričom cukry a fosfátové časti každého nukleotidu tvoria kostru molekuly. Keď sa špirála DNA rozdelí, napr na prepis DNA ku každej odkrytej polovici sa pripájajú komplementárne základne, takže je možné vytvoriť identické kópie. Kedy RNA pôsobí ako šablónu na vytvorenie DNA, preprekladkomplementárne bázy sa používajú na vytvorenie molekuly DNA pomocou sekvencie báz.

Pretože sú navzájom komplementárne, bunky vyžadujú približne rovnaké množstvo purínu a pyrimidínov. Aby sa udržala rovnováha v bunke, produkcia purínov aj pyrimidínov sa sama inhibuje. Keď sa vytvorí jeden, inhibuje produkciu väčšieho množstva toho istého a aktivuje produkciu svojho náprotivku.