ไนโตรเจนเป็นพื้นฐานของการจำแนกการจัดประเภทและหน้าที่ของมัน

ฐานไนโตรเจน พวกเขาเป็นสารประกอบอินทรีย์ของรูปแบบเฮเทอโรไซคลิคอุดมไปด้วยไนโตรเจน พวกมันเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างเชิงโครงสร้างของกรดนิวคลีอิกและโมเลกุลอื่น ๆ ที่น่าสนใจทางชีวภาพเช่นนิวคลีโอไซด์ไดนิวคลีโอไทด์และสารภายในเซลล์ กล่าวอีกนัยหนึ่งฐานไนโตรเจนเป็นส่วนหนึ่งของหน่วยที่สร้างกรดนิวคลีอิก (RNA และ DNA) และโมเลกุลที่กล่าวถึงอื่น ๆ.

ฐานไนโตรเจนมีสองกลุ่มหลัก: ฐาน purine หรือ purines และฐาน pyrimidine หรือ pyrimidines กลุ่มแรกรวมถึง adenine และ guanine ในขณะที่ thymine, cytosine และ uracil เป็นฐาน pyrimidine โดยทั่วไปฐานเหล่านี้จะแสดงด้วยตัวอักษรตัวแรก: A, G, T, C และ U.

บล็อก DNA คือ A, G, T และ C ในการสั่งซื้อของฐานนี้ข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมดสำหรับการก่อสร้างและการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตจะถูกประมวลผล ใน RNA ส่วนประกอบเหมือนกันเฉพาะที่ T ถูกแทนที่ด้วย U.

ดัชนี

• 1 โครงสร้างและการจำแนกประเภท
  • 1.1 แหวนแห่ง pyrimidines
  • 1.2 แหวนพิวรีน
• 2 คุณสมบัติของฐานไนโตรเจน
  • 2.1 Aromaticity
  • 2.2 การดูดกลืนแสง UV
  • 2.3 การละลายในน้ำ
• 3 ฐานไนโตรเจนที่น่าสนใจทางชีวภาพ
• 4 พวกเขาแต่งงานอย่างไร?
  • 4.1 กฎ Chargeaff
• 5 ฟังก์ชั่น
  • 5.1 โครงสร้างบล็อกของกรดนิวคลีอิก
  • 5.2 บล็อกโครงสร้างของนิวคลีโอไซด์ไตรฟอสเฟต
  • 5.3 Autacoid
  • 5.4 โครงสร้างบล็อกขององค์ประกอบด้านกฎระเบียบ
  • 5.5 โครงสร้างบล็อกของโคเอ็นไซม์
• 6 อ้างอิง

โครงสร้างและการจำแนกประเภท

ฐานไนโตรเจนเป็นโมเลกุลแบนของประเภทหอมและ heterocyclic ซึ่งโดยทั่วไปจะได้มาจาก purines หรือ pyrimidines.

แหวนของ pyrimidines

วงแหวนของ pyrimidines เป็นวงแหวนอะโรมาติกเฮเทอโรไซคลิคซึ่งมีสมาชิกหกคนและอะตอมไนโตรเจนสองอัน อะตอมจะถูกนับตามทิศทางตามเข็มนาฬิกา.

แหวนพิวรีน

แหวน purine ประกอบด้วยระบบสองวง: หนึ่งมีโครงสร้างคล้ายกับแหวน pyrimidine และอื่น ๆ ที่คล้ายกับแหวน imidazole อะตอมทั้งเก้านี้ถูกหลอมรวมเป็นวงแหวนเดียว.

วงแหวนของ pyrimidines เป็นระบบแบนในขณะที่ purines เบี่ยงเบนจากรูปแบบนี้เล็กน้อย มีรอยย่นหรือรอยย่นเล็กน้อยระหว่างวงแหวน imidazole และวงแหวน pyrimidine.

คุณสมบัติของฐานไนโตรเจน

เป็น aromatic

ในเคมีอินทรีย์ แหวนหอม มันถูกกำหนดให้เป็นโมเลกุลที่อิเล็กตรอนของพันธะคู่มีการไหลเวียนอิสระภายในโครงสร้างวงจร การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนภายในวงแหวนให้ความเสถียรกับโมเลกุล - ถ้าเราเปรียบเทียบกับโมเลกุลเดียวกัน - แต่ด้วยอิเล็กตรอนที่คงที่ในพันธะคู่.

ธรรมชาติที่มีกลิ่นหอมของระบบวงแหวนนี้ให้ความสามารถในการสัมผัสปรากฏการณ์ที่เรียกว่า keto-enol tautomería.

นั่นคือ purines และ pyrimidines มีอยู่ในคู่ tautomeric Keto tautomers มีความโดดเด่นที่ pH เป็นกลางสำหรับฐาน uracil, thymine และ guanine ในทางตรงกันข้ามรูปแบบ enol มีความโดดเด่นสำหรับไซโตซีนที่ค่า pH เป็นกลาง ด้านนี้เป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างสะพานไฮโดรเจนระหว่างฐาน.

การดูดซับแสง UV

คุณสมบัติของ purines และ pyrimidines ก็คือความสามารถในการดูดซับแสงอัลตราไวโอเลต (UV แสง) อย่างยิ่ง รูปแบบการดูดซับนี้เป็นผลโดยตรงจากความหอมของแหวนเฮเทอโรไซคลิค.

สเปกตรัมการดูดกลืนแสงมีสูงสุดใกล้ถึง 260 nm นักวิจัยใช้รูปแบบนี้ในการหาปริมาณดีเอ็นเอในตัวอย่าง.

การละลายในน้ำ

ต้องขอบคุณคุณสมบัติของอะโรม่าติกส์ที่รุนแรงของโมเลกุลไนโตรเจนทำให้โมเลกุลเหล่านี้ไม่ละลายในน้ำ.

ฐานไนโตรเจนที่น่าสนใจทางชีวภาพ

แม้ว่าจะมีฐานไนโตรเจนจำนวนมาก แต่เราพบเพียงเล็กน้อยตามธรรมชาติในสภาพแวดล้อมเซลลูลาร์ของสิ่งมีชีวิต.

pyrimidines ที่พบมากที่สุดคือ cytosine, uracil และ thymine (5-methyluracil) Cytosine และ thymine เป็น pyrimidines ที่เรามักพบในเกลียวคู่ของ DNA ในขณะที่ Cytosine และ uracil นั้นพบได้ทั่วไปใน RNA โปรดทราบว่าความแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่าง uracil และ thymine คือกลุ่มเมทิลในคาร์บอน 5.

ในทำนองเดียวกัน purines ที่พบบ่อยที่สุดคือ adenine (6-amino purine) และ guanine (2-amino-6-oxy purine) สารประกอบเหล่านี้มีมากมายทั้งในโมเลกุล DNA และ RNA.

มีอนุพันธ์อื่น ๆ ของพิวรีนที่เราพบตามธรรมชาติในเซลล์ในหมู่พวกเขาแซนทีน, hypoxanthine และกรดยูริค สองคนแรกสามารถพบได้ในกรดนิวคลีอิก แต่หายากและตรงเวลามาก ในทางตรงกันข้ามกรดยูริคไม่เคยถูกพบว่าเป็นองค์ประกอบโครงสร้างของสารชีวโมเลกุลเหล่านี้.

พวกเขาจะผสมพันธุ์อย่างไร?

โครงสร้างของ DNA ถูกอธิบายโดยนักวิจัยวัตสันและคริก ต้องขอบคุณการศึกษาของเขาเป็นไปได้ที่จะสรุปได้ว่า DNA เป็นเกลียวคู่ มันถูกสร้างขึ้นโดยสายโซ่ยาวของนิวคลีโอไทด์ที่เชื่อมโยงกันโดยพันธะฟอสฟอรัสซึ่งกลุ่มฟอสเฟตเป็นสะพานเชื่อมระหว่างกลุ่มไฮดรอกซิล (-OH) ของกากน้ำตาล.

โครงสร้างที่เราเพิ่งอธิบายมีลักษณะคล้ายกับบันไดพร้อมกับราวของมัน ฐานไนโตรเจนนั้นคล้ายคลึงกับบันไดซึ่งจัดกลุ่มเป็นเกลียวคู่โดยใช้สะพานไฮโดรเจน.

ในสะพานไฮโดรเจนสองอะตอมที่มีอิเลคโตรเนกาติตี้แบ่งโปรตอนระหว่างฐาน สำหรับการก่อตัวของสะพานไฮโดรเจนนั้นจำเป็นที่จะต้องมีส่วนร่วมของอะตอมไฮโดรเจนที่มีประจุบวกเล็กน้อยและตัวรับกับประจุลบขนาดเล็ก.

สะพานถูกสร้างขึ้นระหว่าง H และ O การเชื่อมโยงเหล่านี้อ่อนแอและต้องเป็นเพราะ DNA ต้องเปิดได้ง่ายเพื่อทำซ้ำ.

กฎของ Chargeaff

คู่ฐานก่อพันธะไฮโดรเจนตามรูปแบบการผสมพันธุ์ purine-pyrimidine ต่อไปนี้เรียกว่ากฎของ Chargaff: guanine pairs กับ cytosine และ adenine กับ thymine.

คู่ GC รวมตัวกันเป็นสามอะตอมไฮโดรเจนในขณะที่คู่ AT นั้นเชื่อมต่อกันด้วยสองสะพานเท่านั้น ดังนั้นเราสามารถทำนายได้ว่า DNA ที่มีปริมาณ GC สูงกว่าจะมีเสถียรภาพมากขึ้น.

แต่ละโซ่ (หรือราวจับในการเปรียบเทียบของเรา) วิ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม: หนึ่ง 5 '→ 3' และอีก 3 '→ 5'.

ฟังก์ชั่น

บล็อกโครงสร้างของกรดนิวคลีอิก

สิ่งมีชีวิตอินทรีย์มีชีวโมเลกุลประเภทหนึ่งเรียกว่ากรดนิวคลีอิก เหล่านี้คือโพลีเมอร์ที่มีขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นจากโมโนเมอร์ซ้ำ: นิวคลีโอไทด์ซึ่งรวมกันเป็นหนึ่งเดียวโดยพันธะชนิดพิเศษที่เรียกว่า พวกเขาแบ่งออกเป็นสองประเภทพื้นฐาน DNA และ RNA.

นิวคลีโอไทด์แต่ละตัวเกิดจากกลุ่มฟอสเฟตน้ำตาล (ของดีโอซีโบริโตสใน DNA และ ribose ใน RNA) และหนึ่งในห้าฐานไนโตรเจน: A, T, G, C และ U โมเลกุลเรียกว่านิวคลีโอไซด์.

ใน DNA

DNA เป็นสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต (ยกเว้นไวรัสบางชนิดที่ใช้ RNA เป็นส่วนใหญ่) การใช้รหัสของ 4 เบส DNA นั้นมีลำดับสำหรับโปรตีนทั้งหมดที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตนอกเหนือจากองค์ประกอบที่ควบคุมการแสดงออกของสิ่งเดียวกัน.

โครงสร้างของ DNA จะต้องมีความเสถียรเนื่องจากสิ่งมีชีวิตใช้เพื่อเข้ารหัสข้อมูล อย่างไรก็ตามมันเป็นโมเลกุลที่มีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนแปลงเรียกว่าการกลายพันธุ์ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในสารพันธุกรรมเป็นวัสดุพื้นฐานสำหรับการเปลี่ยนแปลงเชิงวิวัฒนาการ.

ใน RNA

เช่นเดียวกับ DNA RNA เป็นพอลิเมอร์ของนิวคลีโอไทด์ยกเว้นว่าฐาน T ถูกแทนที่ด้วย U โมเลกุลนี้อยู่ในรูปแบบของวงดนตรีที่เรียบง่ายและเติมเต็มการทำงานทางชีววิทยาที่หลากหลาย.

ในเซลล์มีสาม RNA หลัก Messenger RNA เป็นตัวกลางระหว่างการสร้าง DNA และโปรตีน เขารับผิดชอบในการคัดลอกข้อมูลใน DNA และนำไปยังเครื่องจักรแปลโปรตีน ไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอชนิดที่สองเป็นส่วนโครงสร้างของเครื่องจักรที่ซับซ้อนนี้.

ประเภทที่สามหรือถ่ายโอนอาร์เอ็นเอมีหน้าที่แบกเศษกรดอะมิโนที่เหมาะสมสำหรับการสังเคราะห์โปรตีน.

นอกจากสาม RNAs "ดั้งเดิม" มีจำนวน RNA ขนาดเล็กที่เกี่ยวข้องในการควบคุมการแสดงออกของยีนตั้งแต่ในเซลล์ยีนทั้งหมดที่เข้ารหัสใน DNA ไม่สามารถแสดงอย่างต่อเนื่องและในระดับเดียวกัน.

มันเป็นสิ่งจำเป็นที่สิ่งมีชีวิตมีวิธีในการควบคุมยีนของพวกเขานั่นคือการตัดสินใจว่าพวกเขาจะแสดงออกหรือไม่ วัสดุพันธุกรรมประกอบด้วยพจนานุกรมคำศัพท์ภาษาสเปนเท่านั้นและกลไกการควบคุมช่วยให้การก่อตัวของงานวรรณกรรม.

บล็อกโครงสร้างของนิวคลีโอไซด์ไตรฟอสเฟต

ฐานไนโตรเจนเป็นส่วนหนึ่งของ nucleoside triphosphates ซึ่งเป็นโมเลกุลที่เหมือน DNA และ RNA นั้นมีความสนใจทางชีวภาพ นอกเหนือจากฐานแล้วมันยังประกอบด้วยกลุ่มเพนโทสและกลุ่มฟอสเฟตสามกลุ่มที่เชื่อมโยงเข้าด้วยกันโดยใช้พันธะพลังงานสูง.

ด้วยพันธะเหล่านี้นิวคลีโอไซด์ทรีฟอสเฟตเป็นโมเลกุลที่อุดมด้วยพลังงานและเป็นผลิตภัณฑ์หลักของเส้นทางการเผาผลาญที่ต้องการการปลดปล่อยพลังงาน ในบรรดาที่ใช้มากที่สุดคือ ATP.

เอทีพีหรืออะดีโนซีนไตรฟอสเฟตประกอบด้วยไนโตรเจนอะเดียนเบสซึ่งเชื่อมโยงกับคาร์บอนซึ่งอยู่ที่ตำแหน่งที่ 1 ของน้ำตาลประเภทเพนโตส: น้ำตาล ในตำแหน่งที่ห้าของคาร์โบไฮเดรตนี้กลุ่มฟอสเฟตทั้งสามกลุ่มเชื่อมโยงกัน.

โดยทั่วไป ATP เป็นสกุลเงินพลังงานของเซลล์เนื่องจากสามารถใช้และสร้างใหม่ได้อย่างรวดเร็ว เส้นทางการเผาผลาญจำนวนมากที่พบบ่อยในหมู่มนุษย์อินทรีย์ใช้และผลิต ATP.

"พลังงาน" ของมันขึ้นอยู่กับพันธะพลังงานสูงที่เกิดขึ้นจากกลุ่มฟอสเฟต ค่าใช้จ่ายติดลบของกลุ่มเหล่านี้อยู่ในการขับไล่อย่างต่อเนื่อง มีสาเหตุอื่น ๆ ที่กำหนดการไฮโดรไลซิสใน ATP รวมถึงการทำให้เสถียรด้วยการกำทอนและการละลาย.

autacoid

แม้ว่านิวคลีโอไซด์ส่วนใหญ่จะขาดกิจกรรมทางชีวภาพที่สำคัญอะดีโนซีนเป็นข้อยกเว้นที่ชัดเจนในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ทำหน้าที่เป็น autacoid ซึ่งคล้ายกับ "ฮอร์โมนท้องถิ่น" และเป็น neuromodulator.

นิวคลีโอไซด์นี้ไหลเวียนได้อย่างอิสระในกระแสเลือดและทำหน้าที่เฉพาะที่โดยมีผลกระทบต่าง ๆ ในการขยายหลอดเลือดหดกล้ามเนื้อเรียบการปล่อยเซลล์ประสาทปล่อยสารสื่อประสาทและในการเผาผลาญไขมัน นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับการควบคุมอัตราการเต้นของหัวใจ.

โมเลกุลนี้มีส่วนเกี่ยวข้องในการควบคุมรูปแบบการนอนหลับ ความเข้มข้นของ adenosine เพิ่มขึ้นและส่งเสริมความเหนื่อยล้า นี่คือเหตุผลที่คาเฟอีนช่วยให้เราตื่นตัว: มันสกัดกั้นการปฏิสัมพันธ์ของเส้นประสาทด้วย adenosine นอกเซลล์.

บล็อกโครงสร้างขององค์ประกอบด้านกฎระเบียบ

เส้นทางการเผาผลาญจำนวนมากที่พบบ่อยในเซลล์มีกลไกการควบคุมตามระดับของ ATP, ADP และ AMP Etas สองโมเลกุลสุดท้ายมีโครงสร้างเดียวกันของ ATP แต่ได้สูญเสียกลุ่มฟอสเฟตหนึ่งและสองกลุ่มตามลำดับ.

ดังที่เราได้กล่าวถึงในหัวข้อก่อนหน้า ATP เป็นโมเลกุลที่ไม่เสถียร เซลล์ต้องผลิต ATP เมื่อจำเป็นเท่านั้นเนื่องจากต้องใช้อย่างรวดเร็ว เอทีพีเองก็เป็นองค์ประกอบที่ควบคุมเมแทบอลิซึมของเซลล์เนื่องจากการมีอยู่ของมันบ่งบอกต่อเซลล์ว่าไม่ควรผลิต ATP มากขึ้น.

ในทางตรงกันข้ามอนุพันธ์ของไฮโดรไลซ์ (แอมป์) เตือนเซลล์ว่า ATP กำลังจะหมดและควรผลิตเพิ่มขึ้น ดังนั้น AMP จะเปิดใช้งานเส้นทางการเผาผลาญของการผลิตพลังงานเช่น glycolysis.

ในทำนองเดียวกันสัญญาณที่คล้ายฮอร์โมนหลายอย่าง (เช่นที่เกี่ยวข้องในการเผาผลาญไกลโคเจน) จะถูกสื่อกลาง intracellularly โดย cAMP โมเลกุล (c คือ cyclic) หรือตัวแปรที่คล้ายกัน แต่มี guanine ในโครงสร้าง: cGMP.

โครงสร้างบล็อกของโคเอนไซม์

ในหลายขั้นตอนของเส้นทางการเผาผลาญเอ็นไซม์ไม่สามารถทำหน้าที่คนเดียวได้ พวกเขาต้องการโมเลกุลเพิ่มเติมเพื่อให้สามารถทำหน้าที่ของพวกเขาได้ องค์ประกอบเหล่านี้เรียกว่าโคเอ็นไซม์หรือ Co-substrates ในระยะหลังมีความเหมาะสมมากกว่าเนื่องจากโคเอนไซม์ไม่ได้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา.

ในปฏิกิริยาการเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้มีความจำเป็นในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนหรือกลุ่มของอะตอมไปยังสารตั้งต้นอื่น โมเลกุลเสริมที่เข้าร่วมในปรากฏการณ์นี้คือโคเอ็นไซม์.

ฐานไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบโครงสร้างของปัจจัยร่วมดังกล่าว ในบรรดาที่รู้จักมากที่สุดคือ pyrimidine เบื่อหน่าย (NAD)⁺, NADP⁺), FMN, FAD และ coenzyme A. สิ่งเหล่านี้มีส่วนร่วมในเส้นทางการเผาผลาญอาหารที่สำคัญมากเช่น glycolysis, วงจร Krebs, การสังเคราะห์ด้วยแสง, และอื่น ๆ.

ยกตัวอย่างเช่น pyrimidine nucleotides เป็นโคเอนไซม์ที่สำคัญมากของเอนไซม์ที่มีกิจกรรม dehydrogenase และมีหน้าที่ในการขนส่งไฮไดรด์ไอออน.

การอ้างอิง

1. Alberts, B. , Bray, D. , Hopkin, K. , Johnson, A.D. , Lewis, J. , Raff, M. , ... & Walter, P. (2013). ชีววิทยาของเซลล์ที่สำคัญ. วิทยาศาสตร์พวงมาลัย.
2. Cooper, G. M. , & Hausman, R. E. (2007). เซลล์: วิธีโมเลกุล. วอชิงตันดีซีซันเดอร์แลนด์แมสซาชูเซตส์.
3. Griffiths, A. J. (2002). การวิเคราะห์ทางพันธุกรรมสมัยใหม่: การบูรณาการยีนและจีโนม. Macmillan.
4. Griffiths, A.J. , Wessler, S.R. , Lewontin, R.C. , Gelbart, W.M. , Suzuki, D.T. , & Miller, J.H (2005). การวิเคราะห์ทางพันธุกรรมเบื้องต้น. Macmillan.
5. Koolman, J. , & Röhm, K. H. (2005). ชีวเคมี: ข้อความและแผนที่. Ed. Panamericana การแพทย์.
6. Passarge, E. (2009). ข้อความทางพันธุกรรมและแผนที่. Ed. Panamericana การแพทย์.