Nitrogenholdige baser - definisjon og strukturer

Nitrogenholdige baser finnes i DNA og RNA. Shunyu Fan / Getty Images

En nitrogenholdig base er et organisk molekyl som inneholder grunnstoffet nitrogen og fungerer som en base i kjemiske reaksjoner. Grunnegenskapen stammer fra det ensomme elektronparet på nitrogenatomet.

Nitrogenbasene kalles også nukleobaser fordi de spiller en stor rolle som byggesteiner for nukleinsyrene deoksyribonukleinsyre ( DNA ) og ribonukleinsyre ( RNA ).

Det er to hovedklasser av nitrogenholdige baser: puriner og pyrimidiner . Begge klassene ligner molekylet pyridin og er ikke-polare, plane molekyler. I likhet med pyridin er hver pyrimidin en enkelt heterosyklisk organisk ring. Purinene består av en pyrimidinring fusjonert med en imidazolring, og danner en dobbeltringstruktur.

01 av 07

De 5 viktigste nitrogenbasene

Nitrogenbaser binder seg til komplementære baser i DNA og RNA. Shunyu Fan / Getty Images

Selv om det er mange nitrogenholdige baser, er de fem viktigste å vite basene som finnes i DNA og RNA , som også brukes som energibærere i biokjemiske reaksjoner. Disse er adenin, guanin, cytosin, tymin og uracil. Hver base har det som er kjent som en komplementær base som den binder seg til utelukkende for å danne DNA og RNA. De komplementære basene danner grunnlaget for den genetiske koden.

La oss se nærmere på de enkelte basene...

02 av 07

Adenin

Adenin purin nitrogen base molekyl. MOLEKUUL/SCIENCE PHOTO LIBRARY / Getty Images

Adenin og guanin er puriner. Adenin er ofte representert med stor bokstav A. I DNA er dens komplementære base tymin. Den kjemiske formelen til adenin er C₅H₅N₅. I RNA danner adenin bindinger med uracil.

Adenin og de andre basene binder seg til fosfatgrupper og enten sukkerribosen eller 2'-deoksyribosen å danne nukleotider . Nukleotidnavnene ligner på basenavnene, men har '-osin'-endelsen for puriner (f.eks. adenin danner adenosintrifosfat) og '-idin'-endelsen for pyrimidiner (f.eks. cytosin danner cytidintrifosfat). Nukleotidnavn spesifiserer antall fosfatgrupper bundet til molekylet: monofosfat, difosfat og trifosfat. Det er nukleotidene som fungerer som byggesteiner av DNA og RNA. Hydrogenbindinger dannes mellom purin og komplementær pyrimidin for å danne den doble helixformen til DNA eller fungere som katalysatorer i reaksjoner.

03 av 07

Guanin

Guanin purin nitrogen base molekyl. MOLEKUUL/SCIENCE PHOTO LIBRARY / Getty Images

Guanin er en purin representert med stor bokstav G. Dens kjemiske formel er C₅H₅N₅O. I både DNA og RNA binder guanin seg til cytosin. Nukleotidet dannet av guanin er guanosin.

I kostholdet er puriner rikelig i kjøttprodukter, spesielt fra indre organer, som lever, hjerne og nyrer. En mindre mengde puriner finnes i planter, som erter, bønner og linser.

04 av 07

Tymin

Tymin pyrimidin nitrogen base molekyl. MOLEKUUL/SCIENCE PHOTO LIBRARY / Getty Images

Tymin er også kjent som 5-metyluracil. Tymin er et pyrimidin som finnes i DNA, hvor det binder seg til adenin. Symbolet for tymin er en stor bokstav T. Dens kjemiske formel er C₅H₆N_toO_to. Dets tilsvarende nukleotid er tymidin.

05 av 07

Cytosin

Cytosin pyrimidin nitrogen base molekyl. LAGUNA DESIGN / Getty Images

Cytosin er representert med stor bokstav C. I DNA og RNA binder det seg med guanin. Tre hydrogenbindinger dannes mellom cytosin og guanin i Watson-Crick-baseparingen for å danne DNA. Den kjemiske formelen til cytosin er C4H4N2O2. Nukleotidet dannet av cytosin er cytidin.

06 av 07

Uracil

Uracil pyrimidin nitrogen base molekyl. MOLEKUUL/SCIENCE PHOTO LIBRARY / Getty Images

Uracil kan anses å være demetylert tymin. Uracil er representert med stor bokstav U. Dens kjemiske formel er C₄H₄N_toO_to. I nukleinsyrer , det finnes i RNA bundet til adenin. Uracil danner nukleotidet uridin.

Det finnes mange andre nitrogenholdige baser i naturen, pluss at molekylene kan finnes inkorporert i andre forbindelser. For eksempel finnes pyrimidinringer i tiamin (vitamin B1) og barbituater samt i nukleotider. Pyrimidiner finnes også i noen meteoritter, selv om deres opprinnelse fortsatt er ukjent. Andre puriner som finnes i naturen inkluderer xantin, teobromin og koffein.

07 av 07

Gjennomgå baseparing

PASIEKA / Getty Images

I DNA er baseparingen:

• A - T
• G - C

I RNA tar uracil plassen til tymin, så baseparingen er:

• TIL
• G - C

De nitrogenholdige basene er i det indre av DNA-dobbelspiralen , med sukker- og fosfatdelene av hvert nukleotid som danner ryggraden i molekylet. Når en DNA-helix deler seg, som å transkribere DNA , komplementære baser festes til hver eksponerte halvdel slik at identiske kopier kan dannes. Når RNA virker som mal for å lage DNA, foroversettelse, brukes komplementære baser for å lage DNA-molekylet ved å bruke basesekvensen.

Fordi de er komplementære til hverandre, krever celler omtrent like mengder purin og pyrimidiner. For å opprettholde balansen i en celle er produksjonen av både puriner og pyrimidiner selvhemmende. Når en dannes, hemmer den produksjonen av mer av det samme og aktiverer produksjonen av motstykket.