Basa nitrogen

Keumuman

Basa nitrogen adalah senyawa organik heterosiklik aromatik, 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, mereka sama, kecuali timin, di mana c" adalah basa nitrogen yang disebut urasil.
Berbeda dengan RNA, basa nitrogen DNA membentuk pasangan atau pasangan basa.Keberadaan pasangan tersebut dimungkinkan karena DNA memiliki struktur untai ganda nukleotida.
Ekspresi gen tergantung pada urutan basa nitrogen yang bergabung dengan nukleotida DNA.

Apa itu basa nitrogen?

Basa nitrogen adalah molekul organik, yang mengandung nitrogen, yang mengambil bagian dalam pembentukan nukleotida.
Dibentuk masing-masing dari basa nitrogen, gula 5-karbon (pentosa) dan gugus fosfat, nukleotida adalah unit molekul yang membentuk asam nukleat DNA dan RNA.
Asam nukleat DNA dan RNA adalah makromolekul biologis, di mana perkembangan dan berfungsinya sel-sel makhluk hidup bergantung.

DASAR NITROGEN ASAM NUKLAT

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.
Membuat ringkasan singkat, oleh karena itu, basa nitrogen yang membentuk asam nukleat (baik itu DNA atau RNA) termasuk dalam 4 jenis yang berbeda.

SINGKATAN DASAR NITROGEN

Ahli kimia dan ahli biologi telah menganggap tepat untuk mempersingkat nama basa nitrogen dengan satu huruf alfabet.Dengan cara ini, mereka telah membuat lebih mudah dan lebih cepat untuk mewakili dan menggambarkan asam nukleat dalam teks.
L "adenin bertepatan dengan huruf kapital A; guanin dengan huruf kapital G; sitosin dengan huruf kapital C; timin dengan huruf kapital T; akhirnya, l" 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: basa nitrogen pirimidin atau pirimidin; sedangkan basa nitrogen yang berasal dari purin juga dikenal dengan istilah alternatif: basa nitrogen purin atau purin.
Sitosin, timin, dan urasil termasuk dalam kelas basa nitrogen pirimidin; adenin dan guanin, di sisi lain, membentuk kelas basa nitrogen purin.

Contoh turunan purin, selain basa nitrogen DNA dan RNA
Di antara turunan purin juga terdapat senyawa organik yang bukan basa nitrogen DNA dan RNA, misalnya senyawa seperti kafein, xanthine, hypoxanthine, theobromine dan asam urat termasuk dalam kategori di atas.

APA ITU DASAR NITROGEN DARI PANDANGAN KIMIA?

Ahli kimia organik mendefinisikan basa nitrogen dan semua turunan purin dan pirimidin sebagai senyawa heterosiklik aromatik.

• Senyawa heterosiklik adalah senyawa cincin organik (atau siklik) yang, pada cincin tersebut, memiliki satu atau lebih atom selain karbon. Dalam kasus purin dan pirimidin, atom selain karbon adalah atom nitrogen.
• Senyawa aromatik adalah senyawa cincin organik yang memiliki karakteristik struktural dan fungsional yang mirip dengan benzena.

STRUKTUR

Gambar: struktur kimia benzena.

Struktur kimia basa nitrogen yang berasal dari pirimidin terutama terdiri dari 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 satu atom atau sekelompok atom) yang terikat pada salah satu atom karbon dari cincin.
Di sisi lain, struktur kimia basa nitrogen yang berasal dari purin terutama terdiri dari cincin ganda dengan 9 atom total, 5 di antaranya adalah karbon dan 4 di antaranya adalah nitrogen. Cincin ganda tersebut dengan 9 atom total berasal dari peleburan cincin piridimin (yaitu cincin pirimidin) dengan cincin imidazol (yaitu cincin imidazol, senyawa organik heterosiklik lain).

Gambar: struktur imidazol.

Seperti diketahui, cincin pirimidin mengandung 6 atom; sedangkan cincin imidazol mengandung 5. Dengan fusi, kedua cincin itu masing-masing memasukkan dua atom karbon yang sama dan ini menjelaskan mengapa struktur akhir mengandung, khususnya, 9 atom.

POSISI ATOM NITROGEN DALAM PURIN DAN PYRIMIDIN

Untuk menyederhanakan studi dan deskripsi molekul organik, ahli kimia organik berpikir untuk menetapkan nomor identifikasi untuk karbon dan semua atom lain dari struktur pendukung. Penomoran selalu dimulai dari 1, didasarkan pada kriteria penugasan yang sangat spesifik (yang, di sini, lebih baik diabaikan) dan berfungsi untuk menetapkan posisi setiap 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 menetapkan 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 dari nukleotida selalu bergabung dengan karbon pada posisi 1 dari pentosa yang sesuai, melalui ikatan kovalen N-glikosidik.
Secara khusus,

• NS basa nitrogen yang berasal dari pirimidin mereka membentuk ikatan N-glikosidik, melalui nitrogennya di posisi 1;
• Selagi basa nitrogen yang berasal dari purin mereka membentuk ikatan N-glikosidik, melalui nitrogen mereka di posisi 9.

Dalam struktur kimia nukleotida, pentosa mewakili elemen pusat, yang mengikat basa nitrogen dan gugus fosfat.
Ikatan kimia yang menghubungkan gugus fosfat dengan pentosa adalah dari jenis fosfodiester dan melibatkan oksigen dari gugus fosfat dan karbon pada posisi 5 dari pentosa.

KAPAN BASA NITROGEN MEMBENTUK NUKLEOSIDA?

Kombinasi basa nitrogen dan pentosa membentuk molekul organik yang mengambil nama nukleosida.
Oleh karena itu, 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 terkait dengan karbon 5 dari konstituen pentosa".

Organisasi dalam DNA

DNA, atau asam deoksiribonukleat, adalah molekul biologis besar yang terdiri dari dua untaian nukleotida (atau untai polinukleotida) yang sangat panjang.
Filamen polinukleotida ini memiliki beberapa karakteristik, yang pantas disebutkan secara khusus karena mereka juga sangat mempengaruhi basa nitrogen:

• Mereka bersatu satu sama lain.
• Mereka berorientasi pada arah yang berlawanan ("filamen antiparalel").
• Mereka membungkus satu sama lain, seolah-olah mereka adalah dua spiral.
• Nukleotida yang menyusunnya memiliki susunan seperti itu, sehingga basa nitrogen berorientasi pada sumbu pusat setiap 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 bergabung, melalui ikatan hidrogen, ke basa nitrogen yang ada pada filamen lainnya. Oleh karena itu, penyatuan ini menciptakan pasangan basa, yang merupakan pasangan biologis dan ahli genetika. sebut saja pairing atau pasangan basa.
  Poc "memang telah ditegaskan bahwa kedua filamen digabungkan bersama: untuk menentukan penyatuan adalah ikatan yang ada antara berbagai basa nitrogen dari dua filamen polinukleotida.

KONSEP KOMPLEMENTARITAS ANTARA DASAR NITROGEN

Dengan mempelajari struktur DNA, para peneliti menemukan bahwa pasangan antara basa nitrogen sangat spesifik.Bahkan, mereka memperhatikan bahwa adenin hanya mengikat timin, sedangkan sitosin hanya mengikat guanin.
Mengingat penemuan ini, mereka menciptakan istilah "pelengkap antara basa nitrogen", untuk menunjukkan ikatan univokal antara adenin dengan timin dan sitosin dengan guanin.
Identifikasi pasangan komplementer antara basa nitrogen mewakili batu kunci, untuk menjelaskan dimensi fisik DNA dan stabilitas khusus yang dinikmati oleh dua untai polinukleotida.

Ahli biologi Amerika James Watson dan ahli biologi Inggris Francis Crick, pada tahun 1953, memberikan kontribusi yang menentukan untuk penemuan struktur DNA (dari "gulungan spiral dua untai polinukleotida" hingga pasangan antara basa nitrogen komplementer).
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 untuk mempelajari dan memahami proses biologis yang melibatkan asam deoksiribonukleat: dari bagaimana RNA bereplikasi atau terbentuk hingga bagaimana ia menghasilkan protein.

IKATAN YANG MENGIKAT PASANGAN DASAR NITROGEN BERSAMA

Untuk menyatukan 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.
BERAPA PASANG BASA NITROGEN YANG MENGANDUNG MOLEKUL DNA MANUSIA?
Sebuah molekul DNA manusia generik mengandung sekitar 3,3 miliar pasangan basa nitrogen, yaitu sekitar 3,3 miliar nukleotida per untai.

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 untai polinukleotida.

Organisasi dalam RNA

Tidak seperti DNA, RNA, atau asam ribonukleat, adalah asam nukleat yang biasanya terdiri dari satu untai nukleotida.
Oleh karena itu, basa nitrogen yang membentuknya "tidak berpasangan".
Namun, harus ditunjukkan bahwa kurangnya untai basa nitrogen komplementer tidak mengesampingkan kemungkinan bahwa basa nitrogen RNA dapat berpasangan seperti DNA.
Dengan kata lain, basa nitrogen dari satu untai RNA dapat berpasangan, menurut hukum saling melengkapi antara basa nitrogen, 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).

URASILE MENGGANTI TIMINA

Dalam "RNA," urasil menggantikan timin DNA tidak hanya dalam struktur, tetapi juga dalam pasangan komplementer: pada kenyataannya, itu adalah basa nitrogen yang mengikat secara khusus ke adenin, ketika dua molekul RNA yang berbeda muncul untuk fungsional. alasan.

Peran biologis

Ekspresi gen tergantung pada urutan basa nitrogen yang bergabung dengan nukleotida DNA. Gen adalah segmen DNA yang kurang lebih panjang (oleh karena itu segmen nukleotida), yang berisi informasi yang sangat diperlukan untuk sintesis protein. Terdiri dari asam amino, protein mereka adalah makromolekul biologis, yang memainkan peran mendasar dalam mengatur mekanisme seluler suatu organisme.
Urutan basa nitrogen dari gen tertentu menentukan urutan asam amino dari protein terkait.