Typpipohjaiset perustelut niiden luokittelulle ja toiminnoille



typpipitoiset emäkset ne ovat heterosyklisen muodon orgaanisia yhdisteitä, jotka sisältävät runsaasti typpeä. Ne ovat osa nukleiinihappojen ja muiden biologisesti kiinnostavien molekyylien rakenteellisia lohkoja, kuten nukleosideja, dinukleotideja ja solunsisäisiä sananvälittäjiä. Toisin sanoen typpipohjaiset emäkset ovat osa yksiköitä, jotka muodostavat nukleiinihapot (RNA ja DNA) ja muut mainitut molekyylit.

Typpikaasuja on kaksi pääryhmää: puriiniemäkset tai puriinit ja pyrimidiiniemäkset tai pyrimidiinit. Ensimmäinen ryhmä sisältää adeniinin ja guaniinin, kun taas tymiini, sytosiini ja urasiili ovat pyrimidiiniemäitä. Yleensä nämä emäkset on merkitty niiden ensimmäisellä kirjaimella: A, G, T, C ja U.

DNA-lohkot ovat A, G, T ja C. Tässä perustusten järjestämisessä kaikki tarvittavat tiedot elävän organismin rakentamiseksi ja kehittämiseksi on kodifioitu. RNA: ssa komponentit ovat samat, vain että T korvataan U: llä.

indeksi

  • 1 Rakenne ja luokittelu
    • 1.1 Pyrimidiinien rengas
    • 1.2 Puriinirengas
  • 2 Typpipohjaisten ominaisuuksien ominaisuudet
    • 2.1 Aromaattisuus
    • 2.2 UV-valon imeytyminen
    • 2.3 Liukoisuus veteen
  • 3 Biologisen kiinnostuksen typpipohjaiset emäkset
  • 4 Miten ne ovat?
    • 4.1 Loppusääntö
  • 5 Toiminnot
    • 5.1 Nukleiinihappojen rakenteelliset lohkot
    • 5.2 Nukleosiditrifosfaattien rakenteelliset lohkot
    • 5.3 Autakoidi
    • 5.4 Sääntelyelementtien rakenneosat
    • 5.5 Koentsyymien rakenteelliset lohkot
  • 6 Viitteet

Rakenne ja luokittelu

Typpipitoiset emäkset ovat litteitä, aromaattisia ja heterosyklisiä tyyppisiä molekyylejä, jotka ovat yleensä peräisin puriineista tai pyrimidiineistä..

Pyrimidiinien rengas

Pyrimidiinirengas ovat heterosyklisiä aromaattisia renkaita, joissa on kuusi jäsentä ja kaksi typpiatomia. Atomit on numeroitu myötäpäivään.

Puriinirengas

Puriinirengas koostuu kaksirenkaisesta järjestelmästä: toinen on rakenteellisesti samanlainen kuin pyrimidiinirengas ja toinen samanlainen kuin imidatsolirengas. Nämä yhdeksän atomia on fuusioitu yhdeksi renkaaksi.

Pyrimidiinien rengas on tasainen järjestelmä, kun taas puriinit poikkeavat hieman tästä kuviosta. Imidatsolirenkaan ja pyrimidiinirenkaan välillä on raportoitu hieman rypytystä tai ryppyjä..

Typpipohjaisten ominaisuuksien ominaisuudet

aromaattisuuteen

Orgaanisessa kemiassa a aromaattinen rengas se määritellään molekyyliksi, jonka kaksoissidosten elektronit ovat vapaassa liikkeessä syklisen rakenteen sisällä. Elektronien liikkuvuus renkaassa antaa molekyylille stabiilisuuden - jos vertaamme sitä samaan molekyyliin - mutta kaksoissidoksiin kiinnitetyt elektronit.

Tämän rengassysteemin aromaattinen luonne antaa heille kyvyn kokea ilmiön, jota kutsutaan keto-enoli-tautomeeriksi.

Toisin sanoen puriinit ja pyrimidiinit ovat tautomeeripareissa. Keto-tautomeerit ovat vallitsevia neutraalissa pH: ssa urasiilin, tymiinin ja guaniiniemästen osalta. Sitä vastoin enolimuodossa on ensisijainen sytosiini, neutraalissa pH: ssa. Tämä näkökohta on olennainen vetysiltojen muodostamiseksi emästen välillä.

UV-valon absorptio

Toinen puriinien ja pyrimidiinien ominaisuus on niiden kyky absorboida voimakkaasti ultraviolettivaloa (UV-valo). Tämä absorptiomalli on suora seuraus sen heterosyklisten renkaiden aromaattisuudesta.

Absorptiospektrin enimmäismäärä on lähellä 260 nm. Tutkijat käyttävät tätä mallia kvantifioimaan DNA: n määrän näytteissään.

Liukoisuus veteen

Typpipohjaisten vahvojen aromaattisten ominaisuuksien ansiosta nämä molekyylit ovat käytännössä liukenemattomia veteen.

Biologisen kiinnostuksen typpipohjaiset emäkset

Vaikka typpipohjaisia ​​määriä on paljon, löydämme vain muutamia luonnollisesti elävien organismien soluympäristöissä.

Yleisimmät pyrimidiinit ovat sytosiini, urasiili ja tymiini (5-metyyliurasiili). Sytosiini ja tymiini ovat pyrimidiinejä, joita tyypillisesti löydetään DNA: n kaksoiskierteestä, kun taas sytosiini ja urasiili ovat yleisiä RNA: ssa. Huomaa, että ainoa ero urasiilin ja tymiinin välillä on metyyliryhmä hiilellä 5.

Samoin yleisimmät puriinit ovat adeniini (6-amino puriini) ja guaniini (2-amino-6-oksi puriini). Nämä yhdisteet ovat runsaasti sekä DNA- että RNA-molekyyleissä.

On olemassa muita puriinijohdannaisia, jotka löydämme solussa luonnollisesti, muun muassa ksantiini, hypoksantiini ja virtsahappo. Kaksi ensimmäistä löytyvät nukleiinihapoista, mutta hyvin niukasti ja täsmällisesti. Sitä vastoin virtsahappoa ei koskaan löydetä näiden biomolekyylien rakenteellisena komponenttina.

Miten he perivät?

DNA: n rakennetta selvitti tutkijat Watson ja Crick. Tutkimuksensa ansiosta oli mahdollista päätellä, että DNA on kaksoiskierre. Se koostuu pitkästä nukleotidiketjusta, joka on kytketty fosfodiesterisidoksilla, joissa fosfaattiryhmä muodostaa sillan sokeritähteiden hydroksyyliryhmien (-OH) välillä.

Rakenne, jonka juuri kuvailimme, muistuttaa portaikkoa ja sen vastaavaa kaide. Typpipitoiset emäkset ovat portaiden analogeja, jotka on ryhmitelty kaksoiskierteeseen vetysiltojen avulla.

Vetysillassa kaksi elektronegatiivista atomia jakaa protonin emästen välillä. Vety sillan muodostamiseksi on välttämätöntä, että vetyatomi osallistuu vähäisellä positiivisella varauksella ja akseptori, jolla on pieni negatiivinen varaus..

Silta muodostuu H: n ja O: n välille. Nämä yhteydet ovat heikkoja, ja niiden on oltava, koska DNA: n on avattava helposti toistettavaksi.

Chargaffin sääntö

Perusparit muodostavat vetysidokset, jotka seuraavat seuraavaa puriini-pyrimidiinikytkentämallia, joka tunnetaan nimellä Chargaffin sääntö: guaniiniparit, joissa on sytosiinia ja adeniinia tymiinin kanssa.

GC-pari muodostaa yhdessä kolme vetyatomia, kun taas AT-pari liitetään vain kahdella sillalla. Niinpä voimme ennustaa, että korkeamman GC-pitoisuuden omaava DNA on stabiili.

Kukin ketju (tai analogiamme käsipuut) kulkee vastakkaisiin suuntiin: yksi 5 '→ 3' ja toinen 3 '→ 5'.

tehtävät

Nukleiinihappojen rakenteelliset lohkot

Orgaaniset olennot ovat eräänlainen biomolekyyli, jota kutsutaan nukleiinihappoiksi. Nämä ovat polymeerejä, joiden koko on muodostunut toistuvista monomeereistä: nukleotidit, jotka on yhdistetty erityisellä sidoslajilla, jota kutsutaan fosfodiesterisidokseksi. Ne luokitellaan kahteen perustyyppiin: DNA ja RNA.

Kukin nukleotidi muodostuu fosfaatti- ryhmästä, sokerista (deoksiribroosityypistä DNA: ssa ja riboosista RNA: ssa) ja yksi viidestä typpipohjasta: A, T, G, C ja U. Kun fosfaattiryhmä ei ole läsnä , molekyyliä kutsutaan nukleosidiksi.

DNA: ssa

DNA on elävien olentojen geneettinen materiaali (lukuun ottamatta joitakin RNA: ta käyttäviä viruksia). Käyttämällä neljän emäksen koodia DNA: lla on sekvenssi kaikille organismeissa oleville proteiineille, niiden elementtien lisäksi, jotka säätelevät saman ilmentymistä.

DNA: n rakenteen on oltava vakaa, koska organismit käyttävät sitä koodaamaan tietoa. Se on kuitenkin molekyyli, joka on altis muutoksille, joita kutsutaan mutaatioiksi. Nämä geneettisen materiaalin muutokset ovat evoluutiomuutoksen perusaineisto.

RNA: ssa

Kuten DNA, RNA on nukleotidien polymeeri, paitsi että perus T on korvattu U: llä. Tämä molekyyli on yksinkertaisen kaistan muodossa ja täyttää laajan valikoiman biologisia toimintoja.

Solussa on kolme pää RNA: ta. Messenger RNA on välittäjä DNA: n ja proteiinin muodostumisen välillä. Hän vastaa DNA: n tietojen kopioinnista ja sen siirtämisestä proteiinikääntökoneeseen. Ribosomaalinen RNA, toinen tyyppi, muodostaa tämän kompleksisen koneen rakenteellisen osan.

Kolmas tyyppi tai siirto-RNA vastaa proteiinien synteesille sopivien aminohappotähteiden kantamisesta.

Kolmen "perinteisen" RNA: n lisäksi on olemassa useita pieniä RNA: ita, jotka osallistuvat geeniekspression säätelyyn, koska solussa kaikki DNA: han koodatut geenit eivät voi ilmaista jatkuvasti ja samassa määrin..

On välttämätöntä, että organismeilla on tapoja säätää geenejä, eli päättää, onko ne ilmaistu vai ei. Vastaavasti geneettinen materiaali koostuu vain espanjankielisestä sanakirjasta, ja sääntelymekanismi mahdollistaa kirjallisen teoksen muodostamisen.

Nukleosiditrifosfaattien rakenteelliset lohkot

Typpipitoiset emäkset ovat osa nukleosiditrifosfaatteja, molekyyli, joka, kuten DNA ja RNA, on biologisesti kiinnostava. Emäksen lisäksi se koostuu pentoosista ja kolmesta fosfaattiryhmästä, jotka on kytketty toisiinsa suurenergisten sidosten avulla..

Näiden joukkovelkakirjojen ansiosta nukleosiditrifosfaatit ovat energiaa sisältäviä molekyylejä, ja ne ovat pääasiallinen tuote aineenvaihduntaan, joka pyrkii vapauttamaan energiaa. Useimmiten käytetty on ATP.

ATP tai adenosiinitrifosfaatti muodostuu typpeä sisältävästä adeniiniemästä, joka on kytketty pentoosityypin sokerin asemassa 1 olevaan hiileen: riboosi. Tämän hiilihydraatin asemassa 5 kolme fosfaatti- ryhmää on kytketty.

Yleensä ATP on solun energiavaluutta, koska sitä voidaan käyttää ja regeneroida nopeasti. Monia aineenvaihduntareittejä, jotka ovat yhteisiä luonnonmukaisten olentojen välillä, käyttävät ja tuottavat ATP: tä.

Sen "voima" perustuu fosfaattiryhmien muodostamiin korkean energian sidoksiin. Näiden ryhmien negatiiviset varaukset ovat jatkuvasti repulsiossa. On muitakin syitä, jotka ennakoivat hydrolyysin ATP: ssä, mukaan lukien stabilointi resonanssilla ja solvaatiolla..

autakoidi

Vaikka useimmilla nukleosideilla ei ole merkittävää biologista aktiivisuutta, adenosiini on merkittävä poikkeus nisäkkäissä. Tämä toimii autakoidina, joka on analoginen "paikallisen hormonin" kanssa ja neuromodulaattorina.

Tämä nukleosidi kiertää vapaasti verenkierrossa ja toimii paikallisesti, ja sillä on erilaisia ​​vaikutuksia verisuonten laajentumiseen, sileiden lihasten supistuksiin, hermosolujen päästöihin, neurotransmitterin vapautumiseen ja rasvojen metaboliaan. Se liittyy myös sykkeen säätelyyn.

Tämä molekyyli on mukana myös nukkumiskuvioiden säätelyssä. Adenosiinin pitoisuus kasvaa ja edistää väsymystä. Tästä syystä kofeiini auttaa pitämään meidät hereillä: se estää hermosolujen vuorovaikutuksia solunulkoisen adenosiinin kanssa.

Sääntelyelementtien rakenneosat

Merkittävä määrä soluissa tavanomaisia ​​metabolisia reittejä sisältää säätelymekanismeja, jotka perustuvat ATP: n, ADP: n ja AMP: n tasoihin. Kahdella viimeisellä Etas-molekyylillä on sama ATP-rakenne, mutta ne ovat menettäneet yhden ja kaksi fosfaattiryhmää.

Kuten edellisessä osassa mainittiin, ATP on epävakaa molekyyli. Solun on tuotettava ATP: tä vain silloin, kun se tarvitsee sitä, koska sen on käytettävä sitä nopeasti. ATP itsessään on myös elementti, joka säätelee metabolisia reittejä, koska sen läsnäolo osoittaa solulle, että sen ei pitäisi tuottaa enemmän ATP: tä.

Sen sijaan sen hydrolysoidut johdannaiset (AMP) varoittavat solua, että ATP on loppumassa ja sen pitäisi tuottaa enemmän. Siten AMP aktivoi energiantuotannon metaboliset reitit, kuten glykolyysin.

Samoin cAMP-molekyylit (c on syklinen) välittävät solunsisäisesti monia hormonimaisia ​​signaaleja (kuten glykogeenin aineenvaihduntaan osallistuvia) tai samankaltaisella muunnoksella, mutta guaniinilla sen rakenteessa: cGMP.

Koentsyymien rakenteelliset lohkot

Metabolisten reittien monessa vaiheessa entsyymit eivät voi toimia yksin. He tarvitsevat lisää molekyylejä voidakseen täyttää tehtävänsä; näitä elementtejä kutsutaan koentsyymeiksi tai rinnakkais substraateiksi, jälkimmäinen termi on sopivampi, koska koentsyymit eivät ole katalyyttisesti aktiivisia.

Näissä katalyyttisissä reaktioissa on tarve siirtää elektronit tai atomiryhmä toiseen substraattiin. Tähän ilmiöön osallistuvat apumolekyylit ovat koentsyymejä.

Typpipitoiset emäkset ovat mainittujen kofaktorien rakenteellisia elementtejä. Tunnetuimpia ovat pyrimidiini- nukleotidit (NAD)+, NADP+), FMN, FAD ja koentsyymi A. Nämä osallistuvat hyvin tärkeisiin aineenvaihduntaan, kuten glykolyysiin, Krebs-sykliin, fotosynteesiin, mm..

Esimerkiksi pyrimidiini- nukleotidit ovat hyvin tärkeitä dehydrogenaasiaktiivisuuden omaavien entsyymien koentsyymejä ja ovat vastuussa hydridionien kuljetuksesta.

viittaukset

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Oleellinen solubiologia. Garland Science.
  2. Cooper, G. M., ja Hausman, R. E. (2007). Solu: molekyylinen lähestymistapa. Washington, DC, Sunderland, MA.
  3. Griffiths, A. J. (2002). Moderni geneettinen analyysi: geenien ja genomien integrointi. Macmillan.
  4. Griffiths, A.J., Wessler, S.R., Lewontin, R.C., Gelbart, W.M., Suzuki, D.T., & Miller, J.H. (2005). Johdatus geneettiseen analyysiin. Macmillan.
  5. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Biokemia: teksti ja atlas. Ed. Panamericana Medical.
  6. Passarge, E. (2009). Geneettinen teksti ja atlas. Ed. Panamericana Medical.