keumuman
Basa nitrogen adalah senyawa organik heterosiklik aromatik, yang mengandung atom nitrogen, yang mengambil bagian dalam pembentukan nukleotida.
Buah dari penyatuan basa nitrogen, pentosa (yaitu gula dengan 5 atom karbon) dan gugus fosfat, nukleotida adalah unit molekul yang membentuk asam nukleat DNA dan RNA.
Dalam DNA, basa nitrogen adalah: adenin, guanin, sitosin dan timin; dalam RNA, keduanya sama, kecuali timin, yang di dalamnya terdapat basa nitrogen yang disebut urasil.
Berbeda dengan RNA, basa nitrogen dari DNA membentuk pasangan basa atau basa. Kehadiran pasangan ini dimungkinkan karena DNA memiliki struktur nukleotida beruntai ganda.
Ekspresi gen tergantung pada urutan basa nitrogen yang dikombinasikan dengan nukleotida DNA.
Apa itu basa nitrogen?
Basa nitrogen adalah molekul organik, yang mengandung nitrogen, yang mengambil bagian dalam pembentukan nukleotida .
Masing-masing terbentuk dari basa nitrogen, gula dengan 5 atom karbon (pentosa) dan gugus fosfat, nukleotida adalah unit molekul yang membentuk asam nukleat, DNA dan RNA .
Asam nukleat DNA dan RNA adalah makromolekul biologis, yang menjadi dasar pengembangan dan berfungsinya sel-sel makhluk hidup.
DASAR NITROGEN ASAM NUCLEIC
Basa nitrogen yang membentuk asam nukleat DNA dan RNA adalah: adenin, guanin, sitosin, timin, dan urasil .
Adenin, guanin, dan sitosin adalah umum untuk kedua asam nukleat, yaitu mereka adalah bagian dari nukleotida DNA dan nukleotida RNA. Timin eksklusif untuk DNA, sedangkan urasil eksklusif untuk RNA .
Maka, membuat ringkasan singkat, basa nitrogen yang membentuk asam nukleat (baik itu DNA atau RNA) termasuk dalam 4 jenis yang berbeda.
SINGKATAN Basis NITROGEN
Ahli kimia dan ahli biologi menganggap perlu untuk mempersingkat nama-nama pangkalan nitrogen dengan satu huruf alfabet. Dengan cara ini, mereka membuat representasi dan deskripsi asam nukleat pada teks lebih mudah dan lebih cepat.
Adenine bertepatan dengan huruf kapital A; guanin dengan huruf kapital G; sitosin dengan huruf kapital C; timin dengan huruf kapital T; akhirnya, urasil dengan huruf kapital U.
Kelas dan struktur
Ada dua kelas basa nitrogen: kelas basa nitrogen yang berasal dari pirimidin dan kelas basa nitrogen yang berasal dari purin .
Gambar: struktur kimia generik pirimidin dan purin.
Basa nitrogen yang berasal dari pirimidin juga dikenal dengan nama alternatif: pirimidin atau basa nitrogen pirimidin ; sedangkan basa nitrogen yang berasal dari purin juga dikenal dengan kata-kata alternatif: basa nitrogen purin atau purin .
Sitosin, timin, dan urasil termasuk dalam kelas pangkalan nitrogen pirimidin; adenin dan guanin, di sisi lain, membentuk kelas pangkalan nitrogen purin.
Contoh turunan purin, selain basa nitrogen DNA dan RNA
Di antara turunan purin, ada juga senyawa organik yang bukan basa nitrogen dari DNA dan RNA. Misalnya, senyawa seperti kafein, xantin, hipoksantin, teobromin, dan asam urat termasuk dalam kategori ini.
APA SAJA Basis AZOTE DARI TINJAUAN KIMIA?
Kimiawan organik mendefinisikan basa nitrogen dan semua turunan purin dan pirimidin sebagai senyawa aromatik heterosiklik .
- Senyawa heterosiklik adalah senyawa cincin organik (atau siklik) yang, dalam cincin tersebut, memiliki satu atau lebih atom selain karbon. Dalam kasus purin dan pirimidin, atom selain karbon adalah atom nitrogen.
- Senyawa aromatik adalah senyawa organik berbentuk cincin yang memiliki karakteristik struktural dan fungsional mirip dengan benzena.
STRUKTUR
Gambar: struktur kimia benzena.
Struktur kimia dari basa nitrogen yang berasal dari pirimidin terdiri, terutama, dalam cincin tunggal dengan 6 atom, 4 di antaranya adalah karbon dan 2 di antaranya adalah nitrogen.
Faktanya, basa nitrogen pirimidin adalah pirimidin dengan satu atau lebih substituen (yaitu atom tunggal atau sekelompok atom) yang terikat pada salah satu atom karbon cincin.
Sebaliknya, struktur kimia dari basa nitrogen yang berasal dari purin terdiri, terutama, dalam cincin ganda dengan 9 atom total, 5 di antaranya adalah karbon dan 4 di antaranya adalah nitrogen. Cincin ganda yang disebutkan di atas dengan 9 atom total berasal dari fusi cincin piridiminat (yaitu cincin pirimidin) dengan cincin imidazol (yaitu cincin imidazol, senyawa heterosiklik organik lainnya).
Gambar: struktur imidazol.
Seperti diketahui, cincin pirimidin mengandung 6 atom; sementara cincin imidazol mengandung 5. Dengan fusi, kedua cincin masing-masing berbagi dua atom karbon dan ini menjelaskan mengapa struktur akhir berisi, khususnya, 9 atom.
LOKASI ATOM NITROGEN DALAM MURNI DAN PIRIMIDIN
Untuk menyederhanakan studi dan deskripsi molekul organik, ahli kimia organik telah memikirkan untuk menetapkan nomor identifikasi untuk batubara dan untuk semua atom lain dari struktur pendukung. Penomoran selalu dimulai dari 1, didasarkan pada kriteria penugasan yang sangat spesifik (yang, di sini, lebih baik dihilangkan) dan berfungsi untuk menentukan posisi masing-masing atom, dalam molekul.
Untuk pirimidin, kriteria penetapan numerik menetapkan bahwa 2 atom nitrogen menempati posisi 1 dan posisi 3, sedangkan 4 atom karbon berada di posisi 2, 4, 5 dan 6.
Untuk purin, di sisi lain, kriteria penetapan numerik menyatakan bahwa 4 atom nitrogen menempati posisi 1, 3, 7 dan 9, sedangkan 5 atom karbon berada di posisi 2, 4, 5, 6 dan 8.
Posisi dalam nukleotida
Basa nitrogen nukleotida selalu bergabung dengan karbon pada posisi 1 dari pentosa yang bersesuaian, melalui ikatan N-glikosidik kovalen .
Secara khusus,
- Basa nitrogen yang berasal dari pirimidin membentuk ikatan N-glikosidik, melalui nitrogen pada posisi 1 ;
- Sedangkan basa nitrogen yang berasal dari purin membentuk ikatan N-glikosidik, melalui nitrogennya pada posisi 9 .
Dalam struktur kimia nukleotida, pentosa mewakili elemen pusat, yang menjadi dasar ikatan nitrogen dan gugus fosfat.
Ikatan kimia yang menyatukan gugus fosfat dengan pentosa adalah dari jenis fosfodiester dan melibatkan oksigen dari gugus fosfat dan karbon pada posisi 5 pentosa.
KAPAN AZOTE BERBASIS FORMULIR NUKLEOSIDA?
Kombinasi basa nitrogen dan pentosa membentuk molekul organik yang mengambil nama nukleosida .
Dengan demikian, itu adalah penambahan gugus fosfat yang mengubah nukleosida menjadi nukleotida.
Selain itu, menurut definisi nukleotida tertentu, senyawa organik ini akan menjadi "nukleosida yang memiliki satu atau lebih gugus fosfat yang terhubung dengan karbon 5 dari pentosa konstituen".
Organisasi dalam DNA
DNA, atau asam deoksiribonukleat, adalah molekul biologis yang besar, dibentuk oleh dua untai nukleotida yang sangat panjang (atau filamen polinukleotida ).
Filamen polinukleotida ini memiliki beberapa karakteristik, yang pantas disebutkan secara khusus karena mereka juga berkaitan erat dengan basa nitrogen:
- Mereka bergabung bersama.
- Mereka berorientasi dalam arah yang berlawanan ("filamen antiparalel").
- Mereka saling membungkus, seolah-olah mereka adalah dua spiral.
- Nukleotida yang membentuknya memiliki disposisi sedemikian sehingga basa nitrogen berorientasi pada sumbu pusat dari masing-masing spiral, sedangkan pentosa dan gugus fosfat membentuk perancah eksternal yang terakhir.
Susunan tunggal nukleotida menyebabkan setiap basa nitrogen dari salah satu dari dua filamen polinukleotida bersatu, melalui ikatan hidrogen, ke basa nitrogen yang ada pada filamen lainnya. Penyatuan ini, oleh karena itu, menciptakan kombinasi basa, kombinasi yang oleh ahli biologi dan genetika disebut berpasangan atau sepasang basa .
Telah dinyatakan di atas bahwa kedua filamen bergabung bersama: itu adalah ikatan antara berbagai basa nitrogen dari dua filamen polinukleotida yang menentukan penyatuan mereka.
KONSEP KOMPLEMENTER ANTARA Basis BERBASIS
Dengan mempelajari struktur DNA, para peneliti menyadari bahwa pemasangan basa nitrogen sangat spesifik . Faktanya, mereka memperhatikan bahwa adenin hanya bergabung dengan timin, sementara sitosin hanya berikatan dengan guanin.
Mengingat penemuan ini, mereka menciptakan istilah " saling melengkapi antara basa nitrogen ", untuk menunjukkan ikatan univocal adenin dengan timin dan sitosin dengan guanin.
Identifikasi pasangan komplementer antara basa nitrogen adalah kunci untuk menjelaskan dimensi fisik DNA dan stabilitas tertentu yang dinikmati oleh dua filamen polinukleotida.
Kontribusi yang menentukan untuk penemuan struktur DNA (dari belitan spiral dari dua untaian polinukleotida ke pasangan basa nitrogen komplementer) diberikan oleh ahli biologi Amerika James Watson dan ahli biologi Inggris Francis Crick, pada tahun 1953.
Dengan formulasi yang disebut " model heliks ganda ", Watson dan Crick memiliki intuisi yang luar biasa, yang mewakili titik balik penting dalam bidang biologi molekuler dan genetika.
Faktanya, penemuan struktur DNA yang tepat memungkinkan penelitian dan pemahaman tentang proses biologis yang melihat asam deoksiribonukleat sebagai protagonis: dari bagaimana RNA direplikasi atau dibentuk hingga bagaimana ia menghasilkan protein.
THE TIES YANG MEMEGANG COUPLES BANGSA-BANGSA PARU
Bergabung dengan dua basa nitrogen dalam molekul DNA, membentuk pasangan komplementer, adalah serangkaian ikatan kimia, yang dikenal sebagai ikatan hidrogen .
Adenin dan timin berinteraksi satu sama lain melalui dua ikatan hidrogen, sedangkan guanin dan sitosin melalui tiga ikatan hidrogen.
BAGAIMANA COUPLES BANYAK Basis AZOTATE MENGANDUNG MOLEKUL DNA MANUSIA?
Molekul DNA manusia generik mengandung sekitar 3, 3 miliar pasangan nitrogen dasar, yaitu sekitar 3, 3 miliar nukleotida per filamen.
Gambar: interaksi kimia antara adenin dan timin dan antara guanin dan sitosin. Pembaca dapat mencatat posisi dan jumlah ikatan hidrogen yang menyatukan basa nitrogen dari dua filamen polinukleotida.
Organisasi dalam RNA
Tidak seperti DNA, RNA, atau asam ribonukleat, adalah asam nukleat yang biasanya terdiri dari untai tunggal nukleotida.
Oleh karena itu, basa nitrogen yang membentuknya "tidak berpasangan".
Namun, harus ditunjukkan bahwa kurangnya untai basa nitrogen komplementer tidak mengecualikan kemungkinan bahwa basa nitrogen RNA mungkin tampak seperti DNA.
Dengan kata lain, basa nitrogen dari satu filamen RNA bisa cocok, menurut hukum saling melengkapi antara basa nitrogen, persis seperti basa nitrogen DNA.
Pasangan komplementer antara basa nitrogen dari dua molekul RNA yang berbeda adalah dasar dari proses penting sintesis protein (atau sintesis protein ).
URACILE MENGGANTI TIMINA
Dalam RNA, urasil menggantikan timin DNA tidak hanya dalam struktur tetapi juga dalam pasangan komplementer: pada kenyataannya, itu adalah basa nitrogen yang secara spesifik berikatan dengan adenin, ketika dua molekul RNA yang berbeda muncul karena alasan fungsional.
Peran biologis
Ekspresi gen tergantung pada urutan basa nitrogen yang bergabung dengan nukleotida DNA. Gen adalah segmen DNA yang kurang lebih panjang (yaitu segmen nukleotida), yang mengandung informasi penting untuk sintesis protein. Terdiri dari asam amino, protein adalah makromolekul biologis, yang memainkan peran mendasar dalam mengatur mekanisme seluler suatu organisme.
Urutan basa nitrogen dari gen yang diberikan menentukan urutan asam amino dari protein terkait.
