Существует два основных класса азотистых оснований: пурины и пиримидины. Оба класса напоминают молекулу пиридина и являются неполярными, плоскими молекулами. Как и пиридин, каждый пиримидин представляет собой одно гетероциклическое органическое кольцо. Пурины состоят из пиримидинового кольца, конденсированного с имидазольным кольцом, образуя структуру двойного кольца.
Хотя существует много азотистых оснований, пять наиболее важных, которые необходимо знать, это основания, обнаруженные в ДНК и РНК, которые также используются в качестве энергоносителей в биохимических реакциях. Это аденин, гуанин, цитозин, тимин и урацил. Каждое основание имеет то, что известно как комплементарное основание, с которым оно связывается исключительно для образования ДНК и РНК. Дополнительные основы формируют основу для генетического кода.
Аденин и гуанин - это пурины. Аденин часто обозначается заглавной буквой А. В ДНК его дополнительным основанием является тимин. Химическая формула аденина С5ЧАС5N5. В РНК аденин образует связи с урацилом.
Аденин и другие основания связываются с фосфатными группами и сахарной рибозой или 2'-дезоксирибозой образовывать нуклеотиды. Названия нуклеотидов сходны с названиями оснований, но имеют окончание "-озина" для пуринов (например, аденин образует аденозинтрифосфат) и "-идин", оканчивающийся пиримидинами (например, цитозин образует цитидин) трифосфат). Названия нуклеотидов указывают количество фосфатных групп, связанных с молекулой: монофосфат, дифосфат и трифосфат. Это нуклеотиды, которые действуют как строительные блоки ДНК и РНК. Водородные связи образуются между пурином и комплементарным пиримидином, образуя форму двойной спирали ДНК или выступая в качестве катализаторов в реакциях.
Гуанин представляет собой пурин, представленный заглавной буквой G. Его химическая формула C5ЧАС5N5О. Как в ДНК, так и в РНК гуанин связывается с цитозином. Нуклеотид, образованный гуанином, представляет собой гуанозин.
В рационе пуринов много в мясных продуктах, особенно из внутренних органов, таких как печень, мозг и почки. Меньшее количество пуринов содержится в растениях, таких как горох, фасоль и чечевица.
Тимин также известен как 5-метилурацил. Тимин - это пиримидин, найденный в ДНК, где он связывается с аденином. Символом тимина является заглавная буква Т. Его химическая формула C5ЧАС6N2О2. Соответствующим нуклеотидом является тимидин.
Цитозин обозначается заглавной буквой С. В ДНК и РНК он связывается с гуанином. Три водородные связи образуются между цитозином и гуанином в спаривании оснований Уотсона-Крика с образованием ДНК. Химическая формула цитозина C4H4N2O2. Нуклеотид, образованный цитозином, является цитидином.
Урацил можно считать деметилированным тимином. Урацил обозначается заглавной буквой U. Его химическая формула C4ЧАС4N2О2. В нуклеиновые кислоты, это найдено в РНК, связанной с аденином. Урацил образует нуклеотид уридин.
Есть много других азотистых оснований, найденных в природе, плюс молекулы могут быть включены в другие соединения. Например, пиримидиновые кольца обнаруживаются в тиамине (витамин B1) и барбитуратах, а также в нуклеотидах. Пиримидины также обнаружены в некоторых метеоритах, хотя их происхождение до сих пор неизвестно. Другие пурины, встречающиеся в природе, включают ксантин, теобромин и кофеин.
В РНК урацил занимает место тимина, поэтому основание спаривания:
Азотистые основания находятся внутри двойная спираль ДНКс сахарами и фосфатными частями каждого нуклеотида, образующими остов молекулы. Когда спираль ДНК расщепляется, как транскрибировать ДНКдополнительные основания прикрепляются к каждой открытой половине, так что могут быть сформированы идентичные копии. когда РНК действует в качестве шаблона для создания ДНК, для переводкомплементарные основания используются для создания молекулы ДНК с использованием последовательности оснований.
Поскольку они дополняют друг друга, клеткам требуется примерно равное количество пурина и пиримидинов. Для поддержания баланса в клетке выработка как пуринов, так и пиримидинов является самоингибирующей. Когда кто-то сформирован, он препятствует производству большего количества того же самого и активизирует производство его аналога.