일반성
질소 염기 는 질소 원자를 포함하는 방향족 헤테로 사이 클릭 유기 화합물이며, 이는 뉴클레오티드의 형성에 참여한다.
질소 성 염기, 오탄당 (즉, 탄소 원자 5 개가있는 설탕)과 인산기의 결합체 인 핵산은 핵산 DNA와 RNA를 구성하는 분자 단위입니다.
DNA에서 질소 염기는 : 아데닌, 구아닌, 시토신 및 티민; RNA에서 그들은 thymine을 제외하고는 동일하다. 그의 위치에는 우라실이라는 질소 성 염기가있다.
RNA와는 달리 DNA의 질소 염기는 쌍 또는 염기쌍을 형성합니다. DNA가 이중 가닥 뉴클레오타이드 구조를 가지기 때문에 이러한 쌍이 존재할 수 있습니다.
유전자 발현은 DNA 염기와 결합 된 질소 성 염기의 서열에 의존한다.
질소 성 염기는 무엇입니까?
질소 염기 는 뉴클레오타이드 의 형성에 참여하는 질소를 함유 한 유기 분자입니다.
각각은 질소 성 염기, 5 개의 탄소 원자 (5 탄당) 및 인산기를 가진 당으로 형성되며 핵산 은 핵산 DNA와 RNA를 구성하는 분자 단위입니다.
핵산 인 DNA와 RNA는 생물학적 거대 분자 로서 살아있는 세포의 발달과 적절한 기능에 의존합니다.
핵산의 질소 기반
핵산 DNA와 RNA를 구성하는 질소 염기는 아데닌, 구아닌, 시토신, 티민 및 우라실 입니다.
아데닌, 구아닌 및 시토신은 두 핵산에 공통적으로 존재합니다. 즉, 이들은 DNA 뉴클레오티드와 RNA 뉴클레오타이드의 일부입니다. 티민은 DNA에 독점적 인 반면, 우라실은 RNA에 독점합니다 .
간단히 요약하자면, 핵산 (DNA 또는 RNA 일 수 있음)을 형성하는 질소 염기는 4 가지 유형에 속합니다.
질소 기반의 약제
화학자들과 생물 학자들은 알파벳의 단일 문자로 질소 염기의 이름을 짧게하는 것이 적절하다고 생각했다. 이 방법으로, 그들은 텍스트에 대한 핵산의 표현과 설명을 더 쉽고 빠르게 만들었습니다.
아데닌은 대문자 A와 일치합니다. 대문자 G를 가진 구아닌; 대문자 C를 갖는 시토신; 대문자 T를 가진 티민; 마침내, 대문자 U로 된 우라실
클래스와 구조
질소 성 염기의 두 가지 부류가있다 : 피리 미딘 으로부터 유래하는 질소 염기의 부류 및 퓨린 으로부터 유래 된 질소 성 염기의 부류이다.
도표 : pyrimidine와 purine의 일반적인 화학 구조.
피리 미딘으로부터 유도 된 질소 염기는 또한 피리 미딘 또는 피리 미딘 질소 성 염기 ; 퓨린으로부터 유도 된 질소 염기는 퓨린 또는 퓨린 질소 염기 의 대안 단어로도 알려져있다.
시토신, 티민 및 우라실은 피리 미딘 질소 성 염기의 부류에 속한다; 아데닌과 구아닌은 다른 한편으로는 퓨린 질소 염기의 부류를 구성한다.
DNA 및 RNA의 질소 염기 이외의 퓨린 유도체의 예
퓨린 유도체 중에는 DNA와 RNA의 질소 염기가 아닌 유기 화합물도있다. 예를 들어, 카페인, 크 산틴, hypoxanthine, 테오브로민 및 요산과 같은 화합물이이 범주에 속합니다.
화학적 관점에서 AZOTE BASES는 무엇입니까?
유기 화학자는 질소 염기 및 모든 퓨린 및 피리 미딘 유도체를 헤테로 사이 클릭 방향족 화합물 로 정의합니다.
- 헤테로 사이 클릭 화합물 은 상기 고리에서 탄소 이외의 하나 이상의 원자를 갖는 유기 고리 (또는 고리 형) 화합물이다. 퓨린 및 피리 미딘의 경우, 탄소 이외의 원자는 질소 원자이다.
- 방향족 화합물 은 벤젠과 유사한 구조적 및 기능적 특성을 갖는 고리 형 유기 화합물이다.
구조
도표 : 벤젠의 화학 구조.
피리 미딘으로부터 유도 된 질소 염기의 화학 구조는 주로 6 개의 원자 를 갖는 단일 고리 로 구성되며, 그 중 4 개는 탄소이고 그 중 2 개는 질소이다.
실제로, 피리 미딘 질소 함유 염기는 고리의 탄소 원자 중 하나에 결합 된 하나 이상의 치환체 (즉, 단일 원자 또는 원자 군)를 갖는 피리 미딘이다.
대조적으로, 퓨린 유래의 질소 염기의 화학 구조는 주로 9 개의 총 원자 를 갖는 이중 고리 에서 이루어지며, 이중 5 개는 탄소이고 그 중 4 개는 질소이다. 상기 9 개의 총 원자를 갖는 이중 고리는 피리딘 고리 (즉, 피리 미딘 고리)와 이미 다졸 고리 (즉, 이미 다졸 고리, 또 다른 유기 헤테로 사이 클릭 화합물)의 융합에 유래한다.
그림 : 이미 다졸 구조.
공지 된 바와 같이, 피리 미딘 고리는 6 개의 원자를 함유한다; 이미 다졸 고리에는 5 개가 들어 있습니다. 융합으로 인해 두 개의 고리는 각각 두 개의 탄소 원자를 공유하며 이것이 최종 구조에 구체적으로 9 개의 원자가 들어있는 이유를 설명합니다.
퓨린과 피리 미딘에있는 질소 원자의 위치
유기 분자에 대한 연구와 설명을 단순화하기 위해 유기 화학자는 석탄과지지 구조의 다른 모든 원자에 식별 번호를 할당하는 것을 고려했습니다. 넘버링은 항상 1부터 시작하며 매우 구체적인 할당 기준 (여기서는 생략하는 것이 더 낫습니다)에 기반하고 분자 내에서 각 원자의 위치를 확립하는 역할을합니다.
피리 미딘의 경우, 2 개의 질소 원자가 1 위와 3 위를 차지하고 4 개의 탄소 원자는 2, 4, 5, 6 위를 차지한다.
반면 purines 들어, 숫자 할당 기준은 4 개의 질소 원자가 1, 3, 7 및 9 위치를 차지하고 5 탄소 원자는 2, 4, 5, 6 및 8 위치에 있습니다.
뉴클레오티드 위치
뉴클레오타이드의 질소 염기는 공유 결합 N- 글리코 시드 결합을 통해 상응하는 5 탄당의 1 번 위치의 탄소와 항상 결합한다 .
구체적으로는,
- 피리 미딘으로부터 유도 된 질소 염기는 N- 위치의 그들의 질소를 통해 N- 글리코 시드 결합을 형성하고;
- 퓨린으로부터 유도 된 질소 염기가 9 번 위치 의 질소를 통해 N- 글리코 시드 결합을 형성한다.
뉴클레오티드의 화학 구조에서, 오탄당은 질소 염기와 인산기가 결합하는 중심 원소를 나타낸다.
인산기를 오탄당에 결합시키는 화학 결합은 인산 에스테르 유형이고 인산기의 산소와 5 탄당의 5 번 위치의 탄소를 포함한다.
AZOTE BASES가 NUCLEOSIDE를 형성 할 때?
질소 성 염기와 오탄당의 조합은 뉴 클레오 시드 의 이름을 취하는 유기 분자를 형성합니다.
따라서, 뉴 클레오 사이드를 뉴클레오타이드로 변화시키는 것은 인산기의 첨가이다.
또한, 뉴클레오타이드의 특정 정의에 따르면, 이들 유기 화합물은 "구성 오탄당의 탄소 5에 연결된 하나 이상의 인산기를 갖는 뉴 클레오 시드"일 것이다.
DNA 조직
DNA 또는 데 옥시 리보 핵산 (deoxyribonucleic acid )은 두 개의 매우 긴 가닥의 뉴클레오티드 (또는 폴리 뉴클레오티드 필라멘트 )에 의해 형성된 큰 생물학적 분자이다.
이러한 폴리 뉴클레오티드 필라멘트는 질소 성 염기와도 밀접하기 때문에 특별한 언급이 필요합니다.
- 그들은 함께 합류했다.
- 반대 방향으로 향하게됩니다 ( "반 평행 필라멘트").
- 마치 두 개의 나선형처럼 서로 랩핑합니다.
- 이들을 구성하는 뉴클레오타이드는 질소 성 염기가 각각의 나선형의 중심 축을 향하는 배향을 가지지 만, 오탄당 및 인산기는 후자의 외부 스캐 폴딩을 형성한다.
뉴클레오티드의 단일 배열은 2 개의 폴리 뉴클레오타이드 필라멘트 중 하나의 각각의 질소 함유 염기가 수소 결합을 통해 다른 필라멘트 상에 존재하는 질소 염기와 결합하게한다. 따라서이 조합은 생물학 및 유전 학자가 쌍 또는 기본 쌍 이라고 부르는 조합의 조합을 만듭니다.
두 개의 필라멘트가 서로 결합되어 있음을 상기에서 밝히고있다. 두 개의 폴리 뉴클레오티드 필라멘트의 다양한 질소 염기 사이의 결합이 결합을 결정한다.
기초를 두는 보충의 개념
연구팀은 DNA의 구조를 연구함으로써 질소 염기의 쌍이 매우 특이 하다는 것을 깨달았다. 실제로 그들은 아데닌이 티민에만 결합하는 반면 시토신은 구아닌에만 결합한다는 것을 발견했다.
이 발견에 비추어, 그들은 " 질소 염기 사이의 상보성 "이라는 용어를 사용하여 아데닌과 티민의 단일 결합과 구아닌과의 사이토 신의 결합을 나타냈다.
질소 염기 사이의 상보 적 쌍을 확인하는 것은 DNA의 물리적 크기와 두 폴리 뉴클레오타이드 필라멘트가 누리는 특별한 안정성을 설명하는 열쇠였습니다.
DNA 구조의 발견에 대한 결정적인 기여는 1953 년 미국 생물학자인 James Watson 과 영국의 생물 학자 Francis Crick 에 의해 두 폴리 뉴클레오타이드 가닥이 나선형으로 감겨 서 보완되는 질소 염기쌍으로 결합 된 것에서 비롯된다 .
이른바 " 이중 나선 모델 "의 형성으로 Watson과 Crick은 놀라운 직감을 가지고 분자 생물학과 유전학의 획기적인 전환점을 나타 냈습니다.
실제로, 정확한 DNA 구조의 발견으로 인해 RNA가 복제되거나 단백질을 생성하는 방법까지 어떻게부터 디옥시리보 핵산을 주역으로 삼는 생물학적 과정을 연구하고 이해할 수있었습니다.
휴지기의 커플을 함께 묶는 방식
상보 쌍을 형성하는 DNA 분자에 두 개의 질소 염기를 결합시키는 것은 수소 결합으로 알려진 일련의 화학 결합 이다 .
아데닌과 티민은 2 개의 수소 결합에 의해 상호 작용하고, 구아닌과 시토신은 3 개의 수소 결합에 의해 상호 작용한다.
아조 염기의 결합체가 사람의 DNA 분자를 얼마나 많이 함유하고 있습니까?
일반적인 인간 DNA 분자는 약 33 억 개의 기본 질소 쌍 을 포함하며, 이는 필라멘트 당 약 33 억 개의 뉴클레오티드이다.
그림 : 아데닌과 티민 사이 및 구아닌과 사이토 신 사이의 화학적 상호 작용. 독자는 두 폴리 뉴클레오티드 필라멘트의 질소 염기를 함께 묶는 수소 결합의 위치와 수를 확인할 수 있습니다.
RNA 조직
DNA, RNA, 또는 ribonucleic acid 와는 달리, 일반적으로 핵산의 단일 가닥으로 구성된 핵산입니다.
그러므로, 그것을 구성하는 질소 염기는 "결합되지 않은"것이다.
그러나, 보완적인 질소 성 염기 가닥이 결핍 되어도 RNA 질소 성 염기가 DNA와 같게 나타날 가능성을 배제하지 않는다.
다시 말해, 단일 RNA 필라멘트의 질소 염기는 질소 염기 사이의 상보성 법칙에 따라 DNA의 질소 염기와 정확히 일치 할 수 있습니다.
2 개의 별개 RNA 분자의 질소 염기 사이의 보완적인 쌍 은 단백질 합성 (또는 단백질 합성 )의 중요한 과정 의 기초이다.
URACILE은 TIMINA를 대체합니다.
RNA에서 우라실은 DNA 티민을 구조뿐만 아니라 상보 적 쌍으로 대체합니다. 사실 두 개의 다른 RNA 분자가 기능적 이유로 나타나면 아데닌과 특이 적으로 결합하는 것은 질소 기반입니다.
생물학적 역할
유전자 의 발현은 DNA의 뉴클레오타이드에 결합 된 질소 염기 서열에 의존한다. 유전자 는 단백질 합성에 필수적인 정보를 담고있는 다소 긴 DNA 분절 (즉, 뉴클레오티드 분절)이다. 아미노산으로 구성된 단백질은 생물학적 거대 분자로서 유기체의 세포 메커니즘을 조절하는 데 중요한 역할을합니다.
주어진 유전자의 질소 염기 서열은 관련 단백질의 아미노산 서열을 규정한다.
