A nitrogénbázisok , vagy nukleobázisok vagy nukleobázisok olyan szerves vegyületek , amelyek nitrogén vannak jelen a nukleinsavakban olyan nukleotidok formájában, amelyekben kapcsolódnak egy vállalkozáshoz , az ribóz az RNS esetében és a dezoxiribóz a DNS esetében . A genetikában gyakran egyszerűen nukleinsavak bázisaként emlegetik őket . Kulcsfontosságú szerepet játszanak a genetikai információk tárolásában, expressziójában és továbbításában, mivel különleges képességük van arra, hogy párosítsák egymást kiegészítő struktúrák kialakítására . Nukleotidok formájában nélkülözhetetlenek a sejtek energia- anyagcseréjéhez is , és egyikük, az adenin , koenzimek képződésével számos alapvető biokémiai folyamatban vesz részt . Bázisként jelölik a felfedezésükkor jellemzett sav-bázis tulajdonságaik alapján, de alaptermészetük nem különösebben érintett az öröklődéshez kapcsolódó alapvető biológiai funkcióikban .
Az első öt vagy kanonikus bázis az adenin , a citozin , a guanin , a timin és az uracil , amelyeket A , C , G , T és U szimbolizál . Ezen öt bázis közül A, C, G és T a DNS négy bázisa, míg A, C, G és U az RNS négy bázisa. Timin és uracil hasonlóak a különbséggel, hogy a timin egy csoport metilcsoport az atom a szén- 5. A guanin és adenin családjába tartoznak a purinok , amelyek képviselik R és biciklusos vegyületek , amelyek két heterociklusos öt és hat atom, míg a citozin, a timin és az uracil pirimidinek , amelyeket Y szimbolizál és monociklusos vegyületek, amelyek hat atomot tartalmazó heterociklust tartalmaznak. Vannak más bázisok is, amelyek nem lépnek be a nukleinsavakba, és nem kanonikus bázisoknak nevezik őket.
A DNS kettős spirálban az alapok hidrogénkötésekkel párosulnak , amelyek együtt tartják a két párhuzamos szálat , és egy purinbázis párosul egy pirimidin bázissal . A citozin és a guanin bázispárt képez, amelyet három hidrogénkötés egyesít, míg az adenin és a timin bázispárt alkot két hidrogénkötés.
A nukleinsavszekvenciák elemzése néha szükségessé teszi egy vagy több bázis reprezentálását a sajátos jellemzők szerint. Ennek érdekében az IUBMB meghatározta a pontos nómenklatúrát:
Szimbólum | Leírás | Képviselt alapok | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
NÁL NÉL | egy denine | NÁL NÉL | 1 | |||
VS | c ytosine | VS | ||||
G | g uanin | G | ||||
T | t himin | T | ||||
U | u versenyképes | U | ||||
W | w eak | NÁL NÉL | T | 2 | ||
S | s trong | VS | G | |||
M | a m ino | NÁL NÉL | VS | |||
K | k eto | G | T | |||
R | pu r ine | NÁL NÉL | G | |||
Y | p y rimidin | VS | T | |||
B | nem A ( B jön A után) | VS | G | T | 3 | |
D | nem C ( D jön C után) | NÁL NÉL | G | T | ||
H | nem G ( H jön G után) | NÁL NÉL | VS | T | ||
V | nem T ( V jön T és U után) | NÁL NÉL | VS | G | ||
NEM | rendelkezik n y bázissal | NÁL NÉL | VS | G | T | 4 |
Kötés egy nukleinsav bázis a 1 „szénatomjához ribóz vagy dezoxiribóz molekula eredményez nukleozid , közelebbről egy ribonukleozid (a ribóz), vagy egy dezoxiribonukleozid (a dezoxiribóz); A foszfátcsoport kötése egy nukleozid 5'-szénatomjához nukleotidot , pontosabban ribonukleotidot vagy dezoxiribonukleotidot eredményez .
Az alábbiakban az RNS-t alkotó guanin , citozin , adenin és uracil ribonukleotidok , alul pedig a DNS-t alkotó guanin , citozin , adenozin és timin dezoxiribonukleotidok láthatók .
Nucleic bázisokat szintetizált a sejtek formájában nukleotidok , és különösen a ribonukleotidok , azaz kapcsolódik egy maradékot a ribóz-5-foszfát .
Purin anyagcsereA foszforibozil- pirofoszfát (PRPP vagy 5-foszfo-a- D -ribóz-1-difoszfát) PRPP-szintetázzal történő képződése a purin bioszintézisének legfontosabb szabályozási lépése. Ezt az enzimet szervetlen foszfát aktiválja és purin nukleotidok gátolják . A PRPP ezután inozin-monofoszfáttá (IMP) alakul át , amely nukleotid, amelynek bázisa hipoxantin, és amely több mint tíz kémiai átalakulás után képződik a PRPP-ből. Végül a többi purin nukleotid az IMP-ből képződik:
Különböző enzimek vesznek részt a purin nukleotidok lebontásában . Ezek elsősorban nukleotidázok , amelyek a foszfátcsoport és a megfelelő nukleozid felszabadításával hidrolizálják a nukleotidokat . Ez utóbbit azután viszont hidrolizálunk olyan purin-nukleozid-foszforiláz a annak érdekében, hogy engedje ribóz-1-foszfát és a bázis megfelelő nukleozid: adenin esetében adenozin , guanin esetében guanozin és hipoxantin esetén a inozin . Ez utóbbi adenozinból képződhet adenozin-deamináz hatására , vagy AMP-ből AMP-deamináz hatására , hogy IMP-t kapjon, ezt követően pedig nukleotidáz révén hasítva foszfátba és inozinba.
A pirimidinek metabolizmusaA pirimidinek bioszintézise a karbamil-foszfát képződésével kezdődik a karbamil-foszfát-szintetáz II hatására . A karbamil-foszfátot, majd átalakítani carbamylaspartic sav hatására aszpartát-karbamoil , majd a 4,5-dihidroorotsavat hatására dihydroorotase , majd a orotsav hatására dihidroorotát dehidrogenáz . Az utóbbi alakítjuk nukleotid formájában orotidin-monofoszfát (OMP) hatására orotát foszforibozil , amely felhasználja phosphoribosylpyrophosphate mint szubsztrát . Végül az uridin-monofoszfát (UMP) képződik az OMP-ből az orotidin-5'-foszfát-dekarboxiláz segítségével . A emlősök , orotát foszforiboziltranszferáz és orotidin-5'-foszfát-dekarboxiláz alkotnak egy enzimet, az uridin-monofoszfát-szintetáz .
Az UMP-t ezután egymás után uridin-difoszfáttá (UDP) és uridin-trifoszfáttá (UTP) foszforilálják uridin-citidin-kináz 2-vel és egy nukleozid-difoszfát-kinázzal , majd az UTP-t CTP-szintáz révén citidin-trifoszfáttá (CTP) alakítják .
Nukleotid mentési útvonalakMivel nem minden szövet képes szintetizálni a de novo nukleotidokat , vannak olyan nukleotid mentési utak, amelyek beavatkoznak a sejtekbe, hogy bomlástermékeikből nukleotidokat állítsanak elő. Így a foszforibozil-transzferázok purinbázisokból és foszforibozil- pirofoszfátból (PRPP) alkotnak nukleotid-monofoszfátokat . Kétféle a phosphoribosyltransferases: adenin-foszforibozil- (APRT) képező AMP a adenin , és a hipoxantin-guanin-foszforibozil- (HGPRT) képező IMP és GMP származó a hipoxantin és a guanin . A HGPRT hiánya felelős a Lesch-Nyhan-szindrómáért .
A nukleáris bázisok - és különösen az adenin - számos metabolikus folyamatban vesznek részt nukleozidok és nukleotidok formájában, függetlenül a genetikai információ támogatásában betöltött szerepüktől :
A guanin, a citozin, az adenin, a timin és az uracil nukleozidok mellett vannak olyan nukleozidok, amelyek a DNS-ben és az RNS-ben módosultak, miután beépültek a nukleinsavakba. A DNS-ben a leggyakoribb módosított bázis az 5-metil-citozin , amelynek nukleozidja az 5-metil-citidin (m 5 C). Az RNS-ben és különösen a transzfer RNS-ekben a leggyakoribb nukleozidok a pszeudouridin (Ψ), dihidrouridin (DHU), inozin (I) és 7-metil-guanozin (m 7 G).
A xantin és a hipoxantin , a megfelelő nukleozidok a xantosin és az inozin , mutagén jelenlétében képződnek guaninból, illetve adeninből . Hasonlóképpen, a citozin dezaminálása uracilt képez, amely potenciálisan mutagén, mivel az uracil párosulhat adeninnel, míg a citozin párosulhat guaninnal. Ugyanez a jelenség fordulhat elő az 5-metil-citozinnal is , deaminálással tímet generálva, amely ezt követően inkább adeninnel, mint guaninnal párosul.
A NASA által finanszírozott és 2011-ben közzétett tanulmány számos nukleobázis jelenlétét tárta fel a szénatomszámú meteorit típusú kondritban , beleértve az adenint , a guanint , a xantint , a hipoxantint és a purint, valamint két, az ismert biológiai rendszerekből hiányzó bázist: 2,6 -diaminopurin és 6,8-diaminopurin .