عمومية
القواعد النيتروجينية هي مركبات عضوية حلقية غير متجانسة ، تحتوي على ذرات نيتروجين ، والتي تشارك في تكوين النيوكليوتيدات.
الفاكهة من الاتحاد من قاعدة النيتروجينية ، البنتوز (أي السكر مع 5 ذرات الكربون) ومجموعة الفوسفات ، النيوكليوتيدات هي الوحدات الجزيئية التي تشكل الحمض النووي الحمض النووي والحمض النووي الريبي.
في الحمض النووي ، والقواعد النيتروجينية هي: الأدينين ، الجوانين ، السيتوزين والثايمين. في الرنا ، هي نفسها ، ما عدا الثايمين ، الذي يوجد في قاعدته قاعدة نيتروجينية تسمى اليوراسيل.
بخلاف تلك الموجودة في الحمض النووي الريبي ، تشكل القواعد النيتروجينية للحمض النووي أزواجًا أو أزواجًا قاعدية. وجود مثل هذا الإقران ممكن لأن الحمض النووي له بنية نيوكليوتيد مزدوجة.
يعتمد التعبير الجيني على تسلسل القواعد النيتروجينية جنبا إلى جنب مع النيوكليوتيدات من الحمض النووي.
ما هي القواعد النيتروجينية؟
القواعد النيتروجينية هي الجزيئات العضوية ، التي تحتوي على النيتروجين ، والتي تشارك في تشكيل النيوكليوتيدات .
تشكل كل من النيوكليوتيدات ، التي يتكون كل منها بقاعدة نيتروجينية وسكر به 5 ذرات كربون (pentose) ومجموعة فوسفات ، الوحدات الجزيئية التي تشكل الحمض النووي DNA و RNA .
الحمض النووي DNA و RNA هما عبارة عن جزيئات جزيئية بيولوجية تعتمد على تطوير الخلايا السليمة لكائن حي.
القواعد النتروجينية للأحماض النووية
والقواعد النيتروجينية التي يتكون منها الحمض النووي DNA و RNA هي: adenine ، و guanine ، و cytosine ، و thymine و uracil .
الأدينين ، الجوانين والسيتوزين شائعان لكل من الأحماض النووية ، أي أنها جزء من كلا النيوكليوتيدات من الحمض النووي ونوكليوتيدات الحمض النووي الريبي. الثيمين هو حصري من الحمض النووي ، في حين أن اليوراسيل حصري للرنا .
وبالتالي ، فإن ملخصًا موجزًا للقواعد النيتروجينية التي تشكل حمضًا نوويًا (DNA أو RNA) تنتمي إلى 4 أنواع مختلفة.
اختزانات القواعد النتروجينية
واعتبر الكيميائيون والبيولوجيون أنه من المناسب تقصير أسماء القواعد النيتروجينية بحرف واحد فقط من الأبجدية. وبهذه الطريقة ، جعلت من تمثيل ووصف الأحماض النووية أسهل على النصوص.
يتزامن الأدنين مع الحرف الكبير A ؛ الغوانين بالحرف الكبير ج ؛ السيتوزين بحرف C الكبير ؛ timina بالحرف الكبير T؛ أخيرا ، اليوراسيل بحرف كبير U.
الطبقات والهيكل
هناك فئتان من القواعد النيتروجينية: فئة من القواعد النيتروجينية مستمدة من بيريميدين وفئة من القواعد النيتروجينية المستمدة من البيورين .
الرقم: هيكل كيميائي عام من البيريميدين والبيورين.
والقواعد النيتروجينية المشتقة من البيريميدين معروفة أيضاً بالأسماء البديلة لقواعد البيريميدين النيتروجينية أو البيريميدين . في حين أن القواعد النيتروجينية المستمدة من البيورين معروفة أيضًا بالعبارات البديلة: قواعد البيورين أو البيورين النيتروجينية .
تنتمي السيتوزين والثايمين واليوراسيل إلى طبقة قواعد البيريميدين النيتروجينية. الأدينين و الجوانين ، من ناحية أخرى ، يشكلون طبقة قواعد البيتر النيتروجينية.
أمثلة على مشتقات البيورين ، بخلاف القواعد النيتروجينية للدنا والحمض النووي الريبي
بين مشتقات البيورين ، هناك أيضا مركبات عضوية ليست قواعد النيتروجين من الحمض النووي والحمض النووي الريبي. على سبيل المثال ، المركبات مثل: الكافيين ، الزانثين ، hypoxanthine ، theobromine وحمض اليوريك تقع في الفئة المذكورة.
ما هي الأشياء الأساسية من النقطة الكيميائية للعرض؟
يحدد الكيميائيون العضويون القواعد النيتروجينية وجميع مشتقات البيورين والبيريميدين كمركبات حلقية غير متجانسة .
- المركب الحلقية غير المتجانسة عبارة عن مركب عضوي (أو دوراني) يحتوي على ذرة واحدة أو أكثر تختلف عن الكربون في الحلقة المذكورة. في حالة البيورين والبيريميدينات ، فإن الذرات الأخرى غير الكربون هي ذرات نيتروجين.
- المركب العطري عبارة عن مركب عضوي يحتوي على خصائص هيكلية و وظيفية مشابهة لتلك الخاصة بالبنزين.
هيكل
الرقم: الهيكل الكيميائي للبنزين.
يتكون التركيب الكيميائي للقواعد النيتروجينية المشتقة من البيريميدين بشكل رئيسي من حلقة واحدة ذات 6 ذرات ، 4 منها كربون و 2 منها نيتروجين.
في الواقع ، القاعدة النتروجينية pyrimidine هي pyrimidine مع واحد أو أكثر من بدائل (أي ذرة واحدة أو مجموعة من الذرات) مرتبطة بأحد ذرات الكربون في الحلقة.
من ناحية أخرى ، يتألف التركيب الكيميائي للقواعد النيتروجينية المشتقة من البيورين بشكل رئيسي من حلقة مزدوجة ذات 9 ذرات كاملة ، 5 منها كربونات و 4 منها نيتروجين. تستمد الحلقة المزدوجة المشار إليها ذات 9 ذرات كاملة من انصهار حلقة البيريدين (أي حلقة البيريميدين) بحلقة إيميدازول (أي حلقة إيميدازول ، وهي مركب عضوي غير حلقي آخر).
الرقم: هيكل imidazole.
كما هو معروف ، فإن حلقة بيريميدين تحتوي على 6 ذرات ؛ في حين أن الحلقة إيميدازول تحتوي على 5. مع الانصهار ، يتشارك الحلقتان في ذرتين كربون ، وهذا يفسر لماذا يحتوي الهيكل النهائي ، بالتحديد ، على 9 ذرات.
موقف من الأتروجين الذرات في بوري وأديداس
لتبسيط دراسة ووصف الجزيئات العضوية ، يعتقد الكيميائيون العضويون في تعيين رقم تعريف للكربون ولجميع الذرات الأخرى للهياكل الداعمة. يبدأ الترقيم دائمًا من 1 ، ويستند إلى معايير تخصيص محددة جدًا (والتي ، في هذه الحالة ، من الأفضل حذفها) ويعمل على تحديد موضع كل ذرة ، داخل الجزيء.
بالنسبة لبيريميدينيس ، تحدد معايير التعيين العددي أن ذرتي النيتروجين تشغل الموضع 1 والموضع 3 ، في حين أن 4 ذرات الكربون موجودة في المواضع 2 و 4 و 5 و 6.
ومع ذلك ، بالنسبة لمعاملات البيورين ، تشير معايير التعيين العددي إلى أن ذرات النيتروجين الأربعة تشغل الموضع 1 و 3 و 7 و 9 ، بينما توضع ذرات الكربون الخمسة في المواضع 2 و 4 و 5 و 6 و 8.
موقف في النيوكليوتيدات
تنضم القاعدة النيتروجينية للنوكليوتيد دائمًا إلى الكربون في الموضع 1 من البنتوس المقابل ، من خلال رابطة تساهمية N-glycosidic .
على وجه التحديد،
- تشكل القواعد النيتروجينية المستمدة من البيريميدين رابطة N-glycosidic ، من خلال النيتروجين في الموضع 1 ؛
- في حين أن القواعد النيتروجينية المستمدة من البيورين تشكل رابطة N-glycosidic ، من خلال النيتروجين في الموضع 9 .
في التركيب الكيميائي للنيوكليوتيدات ، يعتبر البنتوز العنصر المركزي الذي يرتبط به الأساس النيتروجيني ومجموعة الفوسفات.
الرابطة الكيميائية التي تربط الفوسفات بمجموعة البنتوز هي من النوع phosphodiest وتحتوى على أكسجين من مجموعة الفوسفات والكربون في الموضع 5 من البنتوز.
عندما تكون قواعد النتروجين هي النيوكليوزيد؟
تشكل مجموعة القاعدة النتروجينية والبنتوز جزيء عضوي يسمى النوكليوزيد .
وبالتالي ، فإن إضافة مجموعة الفوسفات يغير النيوكليوسيدات إلى نيوكليوتيدات.
علاوة على ذلك ، ووفقاً لتعريف معين للنيوكليوتيدات ، فإن هذه المركبات العضوية ستكون "nucleosides التي تحتوي على مجموعة أو أكثر من مجموعات الفوسفات المرتبطة بالكربون 5 من مكون البنتوس".
منظمة في الحمض النووي
الحمض النووي ، أو حمض ديوكسي ريبونوكلييك ، هو جزيء بيولوجي كبير ، يتكون من خيوط طويلة جداً من النيوكليوتيدات (أو خيوط polynucleotide ).
هذه الخيوط polynucleotide لها بعض الخصائص ، والتي تستحق اقتباس خاصة لأنها تؤثر أيضا بشكل وثيق على القواعد النيتروجينية:
- هم متحدون مع بعضهم البعض.
- يتم توجيهها في اتجاهين متعاكسين ("خيوط مضادة للانزلاق").
- يلتفان في بعضهما البعض ، كما لو كانا لولبين.
- النيوكليوتيدات التي تشكلها لها مثل هذا التصرف ، بحيث يتم توجيه القواعد النيتروجينية نحو المحور المركزي لكل دوامة ، بينما تشكل مجموعات البنتوز والفوسفات السقالات الخارجية للأخيرة.
يتسبب الترتيب المفرد للنيوكليوتيدات في كل قاعدة نيتروجينية لأحد خيوط polynucleotide اثنين للانضمام ، من خلال الروابط الهيدروجينية ، إلى قاعدة نيتروجينية موجودة على الشعيرة الأخرى. هذا الاتحاد ، وبالتالي ، يخلق مجموعة من القواعد ، والمجموعات التي تدعو البيولوجية والوراثة الزوج أو الزوج قاعدة.
وقد ذكر مؤخرا أن الخيوط المشتركة مترابطة معا: لتحديد اتحادهم هي الروابط بين مختلف القواعد النيتروجينية من خيوط polynucleotide اثنين.
مفهوم تكميلي بين قواعد النيتروجين
من خلال دراسة بنية الحمض النووي ، أدرك الباحثون أن الاقتران بقواعد النيتروجين هو محدد للغاية. في الواقع ، لاحظوا أن الأدينين ينضم فقط إلى الثايمين ، في حين أن السيتوزين يرتبط فقط بالجوانين.
في ضوء هذا الاكتشاف ، صاغوا مصطلح " التكامل بين القواعد النيتروجينية " ، للإشارة إلى تفرد الأدينين مع الثايمين والسيتوزين مع الجوانين.
يمثل تحديد الاقتران التكميلي بين القواعد النيتروجينية حجر الأساس لشرح الأبعاد الفيزيائية للحمض النووي والاستقرار الخاص في خيوط البولينيوكليوتيد.
لتقديم مساهمة حاسمة لاكتشاف بنية الحمض النووي (من اللف الحلزوني لفروع البولينيوكليوتيد إلى الإقران بين القواعد النيتروجينية التكميلية) ، كان عالم الأحياء الأمريكي جيمس واتسون وعالم الأحياء الإنجليزية فرانسيس كريك ، في عام 1953.
مع صياغة ما يسمى " نموذج الحلزون المزدوج " ، كان لدى واتسون وكريك رؤية لا تصدق ، والتي كانت تمثل نقطة تحول تاريخية في مجال البيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة.
في الواقع ، فإن اكتشاف التركيبة الدقيقة للحمض النووي (DNA) أتاح دراسة وفهم العمليات البيولوجية التي ترى بطل الرواية حمض ديوكسيريبونوكلييك: من كيفية تكاثره أو تشكيله للحمض النووي الريبي لكيفية توليده للبروتينات.
THE BONDS التي تتشابك مع قلوب القواعد NITROGEN
إن الجمع بين قاعدتين من النيتروجين في جزيء الحمض النووي ، وتشكيل الاقتران التكميلي ، هو سلسلة من الروابط الكيميائية ، والمعروفة باسم الروابط الهيدروجينية .
الأدينين والثيمين يتفاعلان مع بعضهما البعض عن طريق اثنين من الروابط الهيدروجينية ، بينما الجوانين والسيتوزين عن طريق ثلاثة روابط هيدروجينية.
كم عدد قلوب القواعد النيتروجينية تحتوي على جزيء من DNA الإنسان؟
يحتوي جزيء الحمض النووي البشري العام على حوالي 3.3 مليار زوج قاعدي نيتروجيني ، أي حوالي 3.3 مليار نيوكليوتيد لكل خيط.
الشكل: التفاعل الكيميائي بين الأدينين والثايمين وبين الجوانين والسيتوزين. يمكن للقارئ أن يلاحظ الموقع وعدد الروابط الهيدروجينية التي تربط القواعد النيتروجينية لسلالتين من polynucleotide.
منظمة في الجيش الملكي النيبالي
على عكس الحمض النووي ، الحمض النووي الريبي ، أو حمض الريبونوكلييك ، هو حمض نووي يتكون عادة من حبلا نوكليوتيد واحد.
لذلك ، فإن القواعد النيتروجينية التي تشكلها هي "غير مزاوجة".
ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن عدم وجود حبلا قواعد النيتروجين التكميلية لا يستبعد احتمال أن القواعد النيتروجينية من الحمض النووي الريبي يمكن أن تتطابق مع تلك من الحمض النووي.
وبعبارة أخرى ، يمكن إقران القواعد النيتروجينية لخيط RNA واحد ، وفقا لقوانين التكامل بين القواعد النيتروجينية ، تماما مثل القواعد النيتروجينية للحمض النووي.
اقتران تكميلي بين القواعد النيتروجينية لاثنين من جزيئات الرنا منفصلة هو في أساس عملية تخليق البروتين الهامة (أو تخليق البروتين ).
The URACILE يستبدل تيميني
في الـ RNA ، تحل اليوراسيل محل ثيامين الحمض النووي ليس فقط في البنية ، ولكن أيضًا في الاقتران التكميلي: في الواقع ، هي القاعدة النيتروجينية التي ترتبط بالأدين بشكل خاص ، عندما يظهر جزيئان RNA متميزان لأسباب وظيفية.
الدور البيولوجي
يعتمد تعبير الجينات على تسلسل القواعد النيتروجينية المرتبطة بالنيوكليوتيدات في الحمض النووي. الجينات هي أكثر أو أقل أجزاء طويلة من الحمض النووي (وبالتالي شرائح النوكليوتيدات) ، والتي تحتوي على المعلومات الأساسية لتركيب البروتين. تتألف البروتينات من الأحماض الأمينية ، وهي عبارة عن جزيئات حيوية ، تلعب دوراً أساسياً في تنظيم الآليات الخلوية للكائن الحي.
يحدد تسلسل قواعد النيتروجين في جين معين تسلسل الحمض الأميني للبروتين ذي الصلة.
