AZOT BAZLARI: SINIFLANDIRMA VE IŞLEVLER - BIYOLOJI - 2025

Azotlu bazlar azot heterosiklik zengin organik bileşiklerdir. Bunlar nükleik asitlerin yapı taşlarının ve nükleositler, dinükleotidler ve hücre içi haberciler gibi biyolojik olarak ilgili diğer moleküllerin parçasıdır. Başka bir deyişle, azotlu bazlar, nükleik asitleri (RNA ve DNA) oluşturan birimlerin ve bahsedilen diğer moleküllerin bir parçasıdır.

İki ana nitrojenli baz grubu vardır: purin veya purin bazları ve pirimidin veya pirimidin bazları. Adenin ve guanin birinci gruba girerken timin, sitozin ve urasil pirimidin bazlarıdır. Bu bazlar genellikle ilk harfleriyle gösterilir: A, G, T, C ve U.

DNA ve RNA'da farklı azotlu bazlar.
Kaynak: Kullanıcı: Sponktranslation: Kullanıcı: Jcfidy

DNA'nın yapı taşları A, G, T ve C'dir. Bazların bu sıralamasında, canlı bir organizmanın inşası ve gelişimi için gerekli tüm bilgiler kodlanmıştır. RNA'da bileşenler aynıdır, sadece T, U ile değiştirilir.

Yapı ve sınıflandırma

Azot bazları, genellikle purinlerden veya pirimidinlerden türetilen aromatik ve heterosiklik tipte düz moleküllerdir.

Pirimidin halkası

Pirimidinin kimyasal yapısı.

Pirimidin halkası, iki nitrojen atomlu altı üyeli heterosiklik aromatik halkalardır. Atomlar saat yönünde numaralandırılır.

Purin halkası

Pürinin kimyasal yapısı.

Purin halkası, iki halkalı bir sistemden oluşur: biri yapısal olarak pirimidin halkasına benzer, diğeri ise imidazol halkasına benzer. Bu dokuz atom tek bir halka halinde kaynaşmıştır.

Pirimidin halkası düz bir sistemdir, pürinler ise bu modelden biraz farklıdır. İmidazol halkası ile pirimidin halkası arasında hafif bir kırışma veya kırışıklık rapor edilmiştir.

Azotlu bazların özellikleri

Aromatiklik

Organik kimyada, aromatik halka, çift bağlardan gelen elektronları döngüsel yapı içinde serbest dolaşıma sahip bir molekül olarak tanımlanır. Halka içindeki elektronların hareketliliği, moleküle -aynı molekülle karşılaştırırsak-, fakat elektronların çift bağlara sabitlenmiş haliyle kararlılık verir.

Bu halka sisteminin aromatik doğası, onlara keto-enol tautomerizmi adı verilen bir fenomeni deneyimleme yeteneği verir.

Yani pürinler ve pirimidinler tautomerik çiftler halinde bulunur. Keto tautomerler, urasil, timin ve guanin bazları için nötr pH'da baskındır. Tersine, enol formu, nötr pH'ta sitozin için baskındır. Bu yön, bazlar arasında hidrojen bağlarının oluşması için gereklidir.

UV ışığı emilimi

Purinlerin ve pirimidinlerin bir başka özelliği de ultraviyole ışığı (UV ışığı) güçlü bir şekilde absorbe etme yetenekleridir. Bu emilim modeli, heterosiklik halkalarının aromatikliğinin doğrudan bir sonucudur.

Absorpsiyon spektrumu 260 nm'ye yakın bir maksimuma sahiptir. Araştırmacılar, numunelerindeki DNA miktarını ölçmek için bu standardı kullanırlar.

Su çözünürlüğü

Azotlu bazların güçlü aromatik karakteri sayesinde, bu moleküller pratik olarak suda çözünmezler.

Biyolojik önemi olan azot bazları

Çok sayıda azotlu baz olmasına rağmen, canlı organizmaların hücresel ortamlarında doğal olarak sadece birkaçını buluyoruz.

En yaygın pirimidinler sitozin, urasil ve timindir (5-metilurasil). Sitozin ve timin, tipik olarak DNA çift sarmalında bulunan pirimidinlerdir, sitozin ve urasil ise RNA'da yaygındır. Urasil ve timin arasındaki tek farkın karbon 5'te bir metil grubu olduğuna dikkat edin.

Benzer şekilde, en yaygın pürinler adenin (6-amino purin) ve guanindir (2-amino-6-oksi purin). Bu bileşikler hem DNA hem de RNA moleküllerinde bol miktarda bulunur.

Hücrede doğal olarak bulduğumuz başka pürin türevleri de vardır, bunların arasında ksantin, hipoksantin ve ürik asit vardır. İlk ikisi nükleik asitlerde bulunabilir, ancak çok nadir ve özel bir şekilde. Tersine, ürik asit asla bu biyomoleküllerin yapısal bir bileşeni olarak bulunmaz.

Nasıl çiftleşirler?

DNA'nın yapısı araştırmacılar Watson ve Crick tarafından açıklandı. Çalışmaları sayesinde DNA'nın çift sarmal olduğu sonucuna varmak mümkün oldu. Fosfodiester bağlarıyla bağlanan uzun bir nükleotid zincirinden oluşur; burada fosfat grubu, şeker kalıntılarının hidroksil grupları (-OH) arasında bir köprü oluşturur.

Az önce anlattığımız yapı, tırabzanıyla birlikte bir merdiveni andırıyor. Azotlu bazlar, hidrojen bağları vasıtasıyla çift sarmalda gruplandırılan merdivenlerin analoglarıdır.

Bir hidrojen köprüsünde, iki elektronegatif atom, bazlar arasında bir protonu paylaşır. Bir hidrojen bağının oluşması için, az pozitif yüklü bir hidrojen atomunun ve küçük bir negatif yüklü bir alıcının katılımı gereklidir.

Köprü, bir H ve bir O arasında oluşur. Bu bağlar zayıftır ve DNA'nın kopyalanması için kolayca açılması gerektiğinden öyle olmaları gerekir.

Chargaff kuralı

Baz çiftleri, Chargaff kuralı olarak bilinen aşağıdaki purin-pirimidin eşleşme modelini izleyerek hidrojen bağları oluşturur: sitozin ile guanin çiftleri ve timin ile adenin çiftleri.

GC çifti birbirine üç hidrojen kutusu oluşturur, AT çifti ise yalnızca iki köprü ile bağlanır. Böylece, daha yüksek GC içeriğine sahip bir DNA'nın daha kararlı olacağını tahmin edebiliriz.

Zincirlerin her biri (veya benzetmemizdeki korkuluklar) zıt yönlerde hareket eder: biri 5 ′ → 3 ′ ve diğeri 3 ′ → 5 ′.

Özellikleri

Nükleik asitlerin yapı taşları

Organik varlıklar, nükleik asit adı verilen bir tür biyomolekül sunar. Bunlar, fosfodiester bağı adı verilen özel bir bağ türü ile birleştirilen tekrarlayan monomerlerden - nükleotidlerden oluşan çok büyük polimerlerdir. DNA ve RNA olmak üzere iki temel türe ayrılırlar.

Her nükleotid bir fosfat grubu, bir şeker (DNA'da deoksiriboz tipi ve RNA'da riboz) ve beş azotlu bazdan birinden oluşur: A, T, G, C ve U. Fosfat grubu bulunmadığında moleküle nükleosit denir.

DNA'da

DNA, canlıların genetik materyalidir (esas olarak RNA kullanan bazı virüsler hariç). 4 bazlı kodu kullanan DNA, organizmalarda var olan tüm proteinlerin sırasına ve bunların ekspresyonunu düzenleyen öğelere sahiptir.

DNA'nın yapısı, organizmalar bilgiyi kodlamak için kullandığı için kararlı olmalıdır. Ancak mutasyon adı verilen değişime yatkın bir moleküldür. Genetik materyaldeki bu değişiklikler, evrimsel değişim için temel materyaldir.

RNA'da

DNA gibi, RNA da bir nükleotid polimeridir, ancak T bazının yerini U ile değiştirir. Bu molekül tek bir bant şeklindedir ve çok çeşitli biyolojik işlevleri yerine getirir.

Hücrede üç ana RNA vardır. Messenger RNA, DNA ve protein oluşumu arasında bir aracıdır. DNA'daki bilgilerin kopyalanması ve protein çeviri makinesine götürülmesinden sorumludur. İkinci bir tip olan ribozomal RNA, bu karmaşık mekanizmanın yapısal bir parçasıdır.

Üçüncü tip veya transfer RNA, proteinlerin sentezi için uygun amino asit kalıntılarını taşımaktan sorumludur.

Üç "geleneksel" RNA'ya ek olarak, DNA'da kodlanan tüm genler bir hücrede sürekli ve aynı büyüklükte ifade edilemediğinden, gen ifadesinin düzenlenmesine katılan çok sayıda küçük RNA vardır.

Organizmaların genlerini düzenlemek, yani ifade edilip edilmeyeceklerine karar vermek için yolları olmalıdır. Benzer şekilde, genetik materyal sadece İspanyolca kelimelerin sözlüğünden oluşur ve düzenleyici mekanizma edebi bir eserin oluşmasına izin verir.

Nükleosit trifosfatların yapı taşları

Azot bazları, DNA ve RNA gibi biyolojik olarak ilgi çeken bir molekül olan nükleosit trifosfatların bir parçasıdır. Baza ek olarak, yüksek enerjili bağlarla birbirine bağlanmış bir pentoz ve üç fosfat grubundan oluşur.

Bu bağlar sayesinde, nükleosit trifosfatlar enerji açısından zengin moleküllerdir ve enerji salınımını arayan metabolik yolların ana ürünüdür. En çok kullanılanlar arasında ATP'dir.

ATP veya adenosin trifosfat, pentoz tipi bir şekerin 1. pozisyonunda bulunan karbona bağlı olan nitrojenli baz adenininden oluşur: riboz. Bu karbonhidratın beşinci konumunda, üç fosfat grubunun tümü birbirine bağlıdır.

Genel olarak ATP, hızlı bir şekilde kullanılabildiği ve yeniden oluşturulabildiği için hücrenin enerji para birimidir. Organikler arasındaki birçok yaygın metabolik yol, ATP kullanır ve üretir.

"Gücü", fosfat gruplarının oluşturduğu yüksek enerjili bağlara dayanır. Bu grupların negatif suçlamaları sürekli itiliyor. Rezonans stabilizasyonu ve solvasyon dahil olmak üzere ATP'de hidrolize zemin hazırlayan başka nedenler de vardır.

otosid

Çoğu nükleosit önemli biyolojik aktiviteden yoksun olmasına rağmen, adenozin memelilerde belirgin bir istisnadır. Bu, bir "yerel hormona" benzer ve bir nöromodülatör olarak bir otakoid olarak çalışır.

Bu nükleosit, kan dolaşımında serbestçe dolaşır ve yerel olarak hareket eder ve kan damarlarının genişlemesi, düz kas kasılmaları, nöronal deşarjlar, nörotransmiter salınımı ve yağ metabolizması üzerinde çeşitli etkiler gösterir. Aynı zamanda kalp atış hızı düzenlemesiyle de ilgilidir.

Bu molekül aynı zamanda uyku düzeninin düzenlenmesinde rol oynar. Adenozin konsantrasyonu artar ve yorgunluğu artırır. Bu nedenle kafein uyanık kalmamıza yardımcı olur: hücre dışı adenozin ile nöronal etkileşimleri engeller.

Düzenleyici unsurların yapısal blokları

Hücrelerdeki önemli sayıda ortak metabolik yolak, ATP, ADP ve AMP seviyelerine dayanan düzenleyici mekanizmalara sahiptir. Bu son iki molekül ATP ile aynı yapıya sahiptir, ancak sırasıyla bir ve iki fosfat grubu kaybetmiştir.

Önceki bölümde bahsettiğimiz gibi ATP, kararsız bir moleküldür. Hücre, hızlı bir şekilde kullanması gerektiğinden, yalnızca ihtiyaç duyduğunda ATP üretmelidir. ATP'nin kendisi de metabolik yolları düzenleyen bir elementtir, çünkü varlığı hücreye daha fazla ATP üretmemesi gerektiğini gösterir.

Aksine, hidrolize türevleri (AMP), hücreyi ATP'nin tükendiği ve daha fazla üretmesi gerektiği konusunda uyarır. Bu nedenle AMP, glikoliz gibi enerji üretimi için metabolik yolları aktive eder.

Benzer şekilde, birçok hormonal sinyale (glikojen metabolizmasına dahil olanlar gibi) hücre içi olarak cAMP molekülleri (c siklik içindir) veya benzer bir varyant aracılık eder, ancak yapısında guanin bulunur: cGMP.

Koenzimlerin yapı taşları

Metabolik yolların çoklu aşamalarında enzimler tek başlarına hareket edemezler. İşlevlerini yerine getirebilmek için ek moleküllere ihtiyaçları vardır; Bu elementlere koenzimler veya yardımcı substratlar denir, ikinci terim daha uygundur, çünkü koenzimler katalitik olarak aktif değildir.

Bu katalitik reaksiyonlarda, elektronların veya atom gruplarının başka bir substrata aktarılmasına ihtiyaç vardır. Bu fenomene katılan yardımcı moleküller koenzimlerdir.

Azot bazları bu kofaktörlerin yapısal unsurlarıdır. En çok tanınanlar arasında pirimidin nükleotidleri (NAD ⁺ , NADP ⁺ ), FMN, FAD ve koenzim A. Bunlar, diğerleri arasında glikoliz, Krebs döngüsü, fotosentez gibi çok önemli metabolik yollara katılırlar.

Örneğin pirimidin nükleotidleri, dehidrojenaz aktivitesine sahip enzimlerin çok önemli koenzimleridir ve hidrit iyonlarının taşınmasından sorumludur.

Referanslar

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Temel hücre biyolojisi. Garland Bilimi.
2. Cooper, GM ve Hausman, RE (2007). Hücre: moleküler bir yaklaşım. Washington, DC, Sunderland, MA.
3. Griffiths, AJ (2002). Modern genetik analiz: genleri ve genomları entegre etmek. Macmillan.
4. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT ve Miller, JH (2005). Genetik analize giriş. Macmillan.
5. Koolman, J. ve Röhm, KH (2005). Biyokimya: metin ve atlas. Panamerican Medical Ed.
6. Passarge, E. (2009). Genetik metin ve atlas. Panamerican Medical Ed.