baze azotate sunt compuși organici de formă heterociclică, bogați în azot. Acestea fac parte din elementele de bază ale acizilor nucleici și ale altor molecule de interes biologic, cum ar fi nucleozidele, dinucleotidele și mesagerii intracelulari. Cu alte cuvinte, bazele azotate fac parte din unitățile care alcătuiesc acizii nucleici (ARN și ADN) și celelalte molecule menționate..
Există două grupuri principale de baze azotate: baze purinice sau purinice și baze pirimidinice sau pirimidinice. Adenina și guanina aparțin primului grup, în timp ce timina, citozina și uracilul sunt baze pirimidinice. În general, aceste baze sunt notate prin prima lor literă: A, G, T, C și U.
Elementele de bază ale ADN-ului sunt A, G, T și C. În această ordonare a bazelor sunt codificate toate informațiile necesare pentru construirea și dezvoltarea unui organism viu. În ARN, componentele sunt aceleași, doar T este înlocuit cu U.
Indice articol
Bazele de azot sunt molecule plate, de tip aromatic și heterociclic, care sunt în general derivate din purine sau pirimidine..
Inelul pirimidinic sunt inele aromatice heterociclice cu șase membri, cu doi atomi de azot. Atomii sunt numerotați în sensul acelor de ceasornic.
Inelul purinic constă dintr-un sistem cu două inele: unul este similar din punct de vedere structural cu inelul pirimidinic, iar celălalt este similar cu inelul imidazol. Acești nouă atomi sunt fuzionați într-un singur inel.
Inelul pirimidinic este un sistem plat, în timp ce purinele se abat oarecum de la acest model. A fost raportată o ușoară cută sau rid între inelul imidazol și inelul pirimidinic..
În chimia organică, a inel aromatic este definit ca o moleculă ai cărei electroni din legăturile duble au circulație liberă în structura ciclică. Mobilitatea electronilor din interiorul inelului conferă stabilitate moleculei - dacă o comparăm cu aceeași moleculă -, dar cu electronii fixați în legăturile duble..
Natura aromatică a acestui sistem inelar le conferă capacitatea de a experimenta un fenomen numit tautomerism ceto-enol..
Adică purinele și pirimidinele există în perechi tautomerice. Tautomerii ceto predomină la pH neutru pentru bazele uracil, timină și guanină. În schimb, forma enol este predominantă pentru citozină, la pH neutru. Acest aspect este esențial pentru formarea de legături de hidrogen între baze..
O altă proprietate a purinelor și pirimidinelor este capacitatea lor de a absorbi puternic lumina ultravioletă (lumina UV). Acest model de absorbție este o consecință directă a aromaticității inelelor sale heterociclice..
Spectrul de absorbție are o apropiere maximă de 260 nm. Cercetătorii folosesc acest standard pentru a cuantifica cantitatea de ADN din probele lor.
Datorită caracterului aromatic puternic al bazelor azotate, aceste molecule sunt practic insolubile în apă.
Deși există un număr mare de baze azotate, găsim doar câteva în mod natural în mediul celular al organismelor vii..
Cele mai frecvente pirimidine sunt citozina, uracilul și timina (5-metiluracilul). Citozina și timina sunt pirimidinele găsite în mod obișnuit în dubla helix a ADN-ului, în timp ce citozina și uracilul sunt frecvente în ARN. Rețineți că singura diferență dintre uracil și timină este o grupare metil la carbonul 5.
În mod similar, cele mai frecvente purine sunt adenina (6-amino purina) și guanina (2-amino-6-oxi purina). Acești compuși sunt abundenți atât în moleculele de ADN cât și de ARN..
Există și alți derivați ai purinelor pe care îi găsim în mod natural în celulă, inclusiv xantină, hipoxantină și acid uric. Primele două pot fi găsite în acizi nucleici, dar într-un mod foarte rar și specific. În schimb, acidul uric nu se găsește niciodată ca o componentă structurală a acestor biomolecule..
Structura ADN-ului a fost elucidată de cercetătorii Watson și Crick. Datorită studiului lor, a fost posibil să se concluzioneze că ADN-ul este o dublă helix. Este alcătuit dintr-un lanț lung de nucleotide legate prin legături fosfodiesterice, în care gruparea fosfat formează o punte între grupările hidroxil (-OH) ale reziduurilor de zahăr.
Structura pe care tocmai am descris-o seamănă cu o scară împreună cu balustrada respectivă. Bazele azotate sunt analogii scărilor, care sunt grupate în dubla helix prin intermediul legăturilor de hidrogen.
Într-o punte de hidrogen, doi atomi electronegativi împart un proton între baze. Pentru formarea unei punți de hidrogen este necesară participarea unui atom de hidrogen cu o ușoară sarcină pozitivă și a unui acceptor cu o sarcină negativă mică..
Puntea se formează între un H și un O. Aceste legături sunt slabe și trebuie să fie, deoarece ADN-ul trebuie să se deschidă ușor pentru a se replica.
Perechile de baze formează legături de hidrogen urmând următorul model de împerechere purină-pirimidină cunoscut sub numele de regula Chargaff: perechile de guanină cu citozină și perechile de adenină cu timina.
Perechea GC formează trei canistre de hidrogen între ele, în timp ce perechea AT este legată doar de două punți. Astfel, putem prezice că un ADN cu un conținut mai mare de GC va fi mai stabil..
Fiecare dintre lanțuri (sau balustradele din analogia noastră), rulează în direcții opuse: unul 5 '→ 3' și celălalt 3 '→ 5'.
Ființele organice prezintă un tip de biomolecule numite acizi nucleici. Aceștia sunt polimeri de dimensiuni mari compuși din monomeri care se repetă - nucleotide, unite printr-un tip special de legătură, numită legătură fosfodiesterică. Acestea sunt clasificate în două tipuri de bază, ADN și ARN.
Fiecare nucleotidă este alcătuită dintr-o grupare fosfat, un zahăr (tip dezoxiriboză în ADN și riboză în ARN) și una dintre cele cinci baze azotate: A, T, G, C și U. Când gruparea fosfat nu este prezentă, molecula se numește nucleozidă.
ADN-ul este materialul genetic al ființelor vii (cu excepția unor viruși care utilizează ARN în principal). Folosind codul cu 4 baze, ADN-ul are secvența pentru toate proteinele care există în organisme, precum și elemente care reglează exprimarea lor..
Structura ADN-ului trebuie să fie stabilă, deoarece organismele îl folosesc pentru a codifica informații. Cu toate acestea, este o moleculă predispusă la modificări, numite mutații. Aceste modificări ale materialului genetic sunt materialul de bază pentru schimbarea evoluției..
La fel ca ADN-ul, ARN-ul este un polimer de nucleotide, cu excepția faptului că baza T este înlocuită cu U. Această moleculă este sub forma unei singure benzi și îndeplinește o gamă largă de funcții biologice..
În celulă, există trei ARN-uri principale. ARN-ul mesager este un intermediar între formarea ADN-ului și a proteinelor. Este însărcinat să copieze informațiile din ADN și să le ducă la mașinile de traducere a proteinelor. ARN ribozomal, un al doilea tip, este o parte structurală a acestei mașini complexe.
Al treilea tip, sau ARN de transfer, este responsabil pentru transportarea reziduurilor de aminoacizi corespunzătoare pentru sinteza proteinelor.
În plus față de cele trei ARN-uri „tradiționale”, există o serie de ARN-uri mici care participă la reglarea expresiei genelor, deoarece într-o celulă toate genele codificate în ADN nu pot fi exprimate în mod constant și în aceeași magnitudine.
Organismele trebuie să aibă căi pentru a-și regla genele, adică pentru a decide dacă sunt exprimate sau nu. În mod similar, materialul genetic constă doar dintr-un dicționar de cuvinte spaniole, iar mecanismul de reglementare permite formarea unei opere literare.
Bazele de azot fac parte din trifosfații nucleozidici, o moleculă care, la fel ca ADN-ul și ARN-ul, prezintă interes biologic. În plus față de bază, este alcătuită dintr-o pentoză și trei grupări fosfat legate între ele prin legături de mare energie..
Datorită acestor legături, trifosfații nucleozidici sunt molecule bogate în energie și sunt produsul principal al căilor metabolice care urmăresc eliberarea de energie. Printre cele mai utilizate se numără ATP.
ATP sau trifosfatul de adenozină este alcătuit din baza de azot adenină, legată de carbonul situat în poziția 1 a unui zahăr de tip pentoză: riboză. În poziția cinci a acestui carbohidrat, cele trei grupe fosfat sunt legate.
În general, ATP este moneda energetică a celulei, deoarece poate fi utilizată și regenerată rapid. Multe căi metabolice comune între substanțele organice utilizează și produc ATP.
„Puterea” sa se bazează pe legături de mare energie, formate din grupe fosfat. Sarcinile negative ale acestor grupuri sunt în continuă respingere. Există și alte cauze care predispun hidroliza în ATP, inclusiv stabilizarea rezonanței și solvatarea.
Deși majoritatea nucleozidelor nu au activitate biologică semnificativă, adenozina este o excepție marcată la mamifere. Acest lucru funcționează ca un autacoid, analog cu un "hormon local" și ca un neuromodulator.
Această nucleozidă circulă liber în fluxul sanguin și acționează local, cu diverse efecte asupra dilatației vaselor de sânge, contracții musculare netede, descărcări neuronale, eliberarea neurotransmițătorului și metabolismul grăsimilor. De asemenea, este legat de reglarea ritmului cardiac.
Această moleculă este, de asemenea, implicată în reglarea tiparelor de somn. Concentrația de adenozină crește și favorizează oboseala. Acesta este motivul pentru care cofeina ne ajută să rămânem treji: blochează interacțiunile neuronale cu adenozina extracelulară..
Un număr semnificativ de căi metabolice comune în celule au mecanisme de reglare bazate pe nivelurile de ATP, ADP și AMP. Aceste ultime două molecule au aceeași structură ca ATP, dar au pierdut una, respectiv două grupări fosfat..
După cum am menționat în secțiunea anterioară, ATP este o moleculă instabilă. Celula ar trebui să producă ATP numai atunci când are nevoie de ea, deoarece trebuie să o folosească rapid. ATP în sine este, de asemenea, un element care reglează căile metabolice, deoarece prezența sa indică celulei că nu ar trebui să producă mai mult ATP..
În schimb, derivații săi hidrolizați (AMP), avertizează celula că ATP se epuizează și trebuie să producă mai mult. Astfel, AMP activează căile metabolice pentru producerea de energie, cum ar fi glicoliza.
În mod similar, multe semnale hormonale (cum ar fi cele implicate în metabolismul glicogenului) sunt mediate intracelular de molecule AMPc (c este pentru ciclice) sau de o variantă similară, dar cu guanină în structura sa: cGMP.
La mai multe etape ale căilor metabolice, enzimele nu pot acționa singure. Au nevoie de molecule suplimentare pentru a-și putea îndeplini funcțiile; Aceste elemente se numesc coenzime sau cosubstraturi, ultimul termen fiind mai potrivit, deoarece coenzimele nu sunt catalitice active.
În aceste reacții catalitice, este necesar să se transfere electronii sau grupul de atomi pe un alt substrat. Moleculele auxiliare care participă la acest fenomen sunt coenzime.
Bazele de azot sunt elemente structurale ale acestor cofactori. Printre cele mai recunoscute sunt nucleotidele pirimidinice (NAD+, NADP+), FMN, FAD și coenzima A. Acestea participă la căi metabolice foarte importante, cum ar fi glicoliza, ciclul Krebs, fotosinteza, printre altele.
De exemplu, nucleotidele pirimidinice sunt coenzime foarte importante ale enzimelor cu activitate dehidrogenază și sunt responsabile pentru transportul ionilor hidrură..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.