대부분
질소 염기는 뉴클레오티드 구성에 참여하는 질소 원자를 포함하는 방향족 헤테로사이클릭 유기 화합물입니다.
질소 염기, 오탄당(즉, 탄소 원자수가 5개인 당) 및 인산기 결합의 열매인 뉴클레오티드는 핵산 DNA와 RNA를 구성하는 분자 단위입니다.
DNA에서 질소 염기는 아데닌, 구아닌, 시토신 및 티민입니다. "RNA에서, 그것들은 티민을 제외하고는 동일하며, 그 대신 c"는 우라실이라고 하는 질소 염기입니다.
DNA의 질소 염기는 RNA와 달리 짝짓기 또는 염기쌍을 형성하는데, DNA는 이중나선의 뉴클레오타이드 구조를 가지고 있기 때문에 이러한 짝짓기가 가능한 것이다.
유전자 발현은 DNA 뉴클레오타이드에 연결된 질소 염기의 서열에 따라 달라집니다.
질소 염기는 무엇입니까?
질소 염기는 뉴클레오티드 구성에 참여하는 질소를 포함하는 유기 분자입니다.
질소 염기, 5탄당(5탄당) 및 인산염 그룹으로 각각 형성된 뉴클레오티드는 핵산 DNA와 RNA를 구성하는 분자 단위입니다.
핵산 DNA와 RNA는 생물 세포의 발달과 적절한 기능이 의존하는 생물학적 거대 분자입니다.
핵산의 질소 염기
DNA 및 RNA 핵산을 구성하는 질소 염기는 아데닌, 구아닌, 시토신, 티민 및 우라실입니다.
아데닌, 구아닌 및 시토신은 두 핵산 모두에 공통적입니다. 즉, 이들은 DNA 뉴클레오티드 및 RNA 뉴클레오티드의 일부입니다. 티민은 DNA 전용이고 우라실은 RNA 전용입니다.
따라서 간단히 요약하면 핵산(DNA 또는 RNA)을 형성하는 질소 염기는 4가지 유형에 속합니다.
질소 염기의 약어
화학자와 생물학자들은 질소염기의 이름을 알파벳 한 글자로 줄이는 것이 적절하다고 생각하여 텍스트에서 핵산을 보다 쉽고 빠르게 표현하고 설명할 수 있게 되었습니다.
L "아데닌은 대문자 A, 구아닌은 대문자 G, 시토신은 대문자 C, 티민은 대문자 T, 마지막으로 l"우라실은 대문자 U와 일치합니다.
클래스 및 구조
질소 염기에는 피리미딘에서 파생된 질소 염기 클래스와 퓨린에서 파생된 질소 염기 클래스의 두 가지 클래스가 있습니다.
그림: 피리미딘과 퓨린의 일반 화학 구조.
피리미딘에서 파생된 질소성 염기는 다음과 같은 대체 이름으로도 알려져 있습니다. 피리미딘 또는 피리미딘 질소성 염기; 퓨린에서 파생된 질소 염기는 퓨린 또는 퓨린 질소 염기의 대체 용어로도 알려져 있습니다.
시토신, 티민 및 우라실은 피리미딘 질소 염기 부류에 속합니다. 반면에 아데닌과 구아닌은 퓨린 질소 염기의 부류를 구성합니다.
DNA 및 RNA의 질소 염기 이외의 퓨린 유도체의 예
퓨린 유도체 중에는 DNA와 RNA의 질소염기가 아닌 유기화합물도 있는데, 예를 들어 카페인, 크산틴, 하이포크산틴, 테오브로민, 요산 등의 화합물이 이에 해당한다.
화학적 관점에서 질소 염기는 무엇입니까?
유기 화학자들은 질소 염기와 퓨린 및 피리미딘의 모든 유도체를 방향족 헤테로사이클릭 화합물로 정의합니다.
- 헤테로사이클릭 화합물은 전술한 환에서 탄소 이외의 하나 이상의 원자를 갖는 유기 환(또는 환) 화합물이다. 퓨린과 피리미딘의 경우 탄소 이외의 원자는 질소 원자입니다.
- 방향족 화합물은 벤젠과 유사한 구조적 및 기능적 특성을 갖는 유기 고리 화합물이다.
구조
그림: 벤젠의 화학 구조.
피리미딘에서 유래된 질소성 염기의 화학 구조는 주로 6개의 원자를 가진 단일 고리로 구성되며, 그 중 4개는 탄소이고 2개는 질소입니다.
사실, 피리미딘 질소 염기는 고리의 탄소 원자 중 하나에 결합된 하나 이상의 치환체(즉, 단일 원자 또는 원자 그룹)가 있는 피리미딘입니다.
한편, 퓨린에서 유래하는 질소염기의 화학구조는 총 9개의 원자로 이루어진 이중고리로 주로 구성되며, 이중 5개는 탄소, 4개는 질소이다. 총 9개의 원자를 갖는 전술한 이중 고리는 피리디미닌 고리(즉, 피리미딘 고리)와 이미다졸 고리(즉, 이미다졸 고리, 또 다른 헤테로사이클릭 유기 화합물)의 융합으로부터 유도된다.
그림: 이미다졸의 구조.
알려진 바와 같이 피리미딘 고리는 6개의 원자를 포함합니다. 이미다졸 고리는 5를 포함하고 있습니다. 융합으로 두 고리는 공통적으로 각각 2개의 탄소 원자를 포함하며 이것이 최종 구조가 특히 9개의 원자를 포함하는 이유를 설명합니다.
퓨린과 피리미딘에서 질소 원자의 위치
유기 분자에 대한 연구와 설명을 단순화하기 위해 유기 화학자들은 지지 구조의 탄소와 다른 모든 원자에 식별 번호를 지정하는 방법을 생각했습니다. 번호 매기기는 항상 1부터 시작하고 매우 구체적인 할당 기준(여기서는 생략하는 것이 좋습니다)을 기반으로 하며 분자 내 각 원자의 위치를 설정하는 역할을 합니다.
피리미딘의 경우, 숫자 할당 기준은 2개의 질소 원자가 위치 1과 위치 3을 차지하고 4개의 탄소 원자가 위치 2, 4, 5 및 6에 있음을 설정합니다.
반면에 퓨린의 경우 숫자 할당 기준은 4개의 질소 원자가 위치 1, 3, 7 및 9를 차지하고 5개의 탄소 원자가 위치 2, 4, 5, 6 및 8에 위치하도록 설정합니다.
뉴클레오티드에서의 위치
뉴클레오타이드의 질소 염기는 항상 공유 N-글리코시드 결합을 통해 해당 오탄당의 1번 위치에 있는 탄소에 연결됩니다.
특히,
- NS 피리미딘에서 파생된 질소 염기 그들은 위치 1의 질소를 통해 N-글리코시드 결합을 형성합니다.
- 동안 퓨린에서 유래한 질소염기 그들은 위치 9의 질소를 통해 N-글리코시드 결합을 형성합니다.
뉴클레오타이드의 화학 구조에서 오탄당은 질소 염기와 인산기가 결합하는 중심 요소를 나타냅니다.
오탄당에 인산기를 연결하는 화학 결합은 포스포디에스테르 유형이며 인산기의 산소와 오탄당의 5번 위치에 있는 탄소를 포함합니다.
질소 염기는 언제 뉴클레오사이드를 형성합니까?
질소 염기와 오탄당의 조합은 뉴클레오사이드라는 이름을 취하는 유기 분자를 형성합니다.
따라서 뉴클레오사이드를 뉴클레오타이드로 변경하는 것은 포스페이트 그룹의 추가입니다.
더욱이, 뉴클레오티드의 특정 정의에 따르면, 이러한 유기 화합물은 "구성 오탄당의 탄소 5에 연결된 하나 이상의 포스페이트 기를 갖는 뉴클레오시드"일 것입니다.
DNA의 조직
DNA 또는 디옥시리보핵산은 두 개의 매우 긴 뉴클레오티드 가닥(또는 폴리뉴클레오티드 가닥)으로 구성된 큰 생물학적 분자입니다.
이러한 폴리뉴클레오티드 필라멘트는 질소 염기에도 밀접하게 영향을 미치기 때문에 특별히 언급할 가치가 있는 몇 가지 특성을 가지고 있습니다.
- 그들은 서로 결합되어 있습니다.
- 그것들은 반대 방향으로 배향되어 있습니다("역평행 필라멘트").
- 마치 두 개의 나선처럼 서로를 감싸고 있습니다.
- 이들을 구성하는 뉴클레오티드는 질소 염기가 각 나선의 중심축을 향하도록 배열되어 있고 오탄당과 인산염 그룹은 나선의 외부 스캐폴딩을 형성합니다.
뉴클레오타이드의 단일 배열은 두 폴리뉴클레오타이드 필라멘트 중 하나의 각 질소 염기가 수소 결합을 통해 다른 필라멘트에 존재하는 질소 염기에 연결되도록 합니다. 페어링 또는 기본 쌍이라고 합니다.
Poc "사실 두 개의 필라멘트가 함께 연결되어 있음이 확인되었습니다. 결합을 결정하기 위해 두 개의 폴리뉴클레오티드 필라멘트의 다양한 질소 염기 사이에 존재하는 결합이 있습니다.
질소 염기 간의 상보성 개념
연구진은 DNA 구조를 연구하여 질소 염기 간의 짝짓기가 매우 특이적임을 발견했으며, 실제로 아데닌은 티민에만 결합하고 시토신은 구아닌에만 결합한다는 사실을 알아냈습니다.
이 발견에 비추어, 그들은 아데닌과 티민 및 시토신과 구아닌 사이의 단일 결합을 나타내기 위해 "질소 염기 사이의 상보성"이라는 용어를 만들었습니다.
질소 염기 사이의 상보적 쌍의 식별은 DNA의 물리적 치수와 두 폴리뉴클레오티드 가닥이 누리는 특정 안정성을 설명하는 핵심이 되었습니다.
1953년 미국 생물학자인 제임스 왓슨(James Watson)과 영국 생물학자인 프랜시스 크릭(Francis Crick)은 DNA 구조의 발견에 결정적인 공헌을 했습니다.
소위 "이중 나선 모델"의 공식화와 함께 Watson과 Crick은 분자 생물학 및 유전학 분야에서 획기적인 전환점을 나타내는 "믿을 수 없는 직관력을 갖게 되었습니다.
사실, DNA의 정확한 구조의 발견은 데옥시리보핵산과 관련된 생물학적 과정을 연구하고 이해하는 것을 가능하게 했습니다: RNA가 복제 또는 형성되는 방식에서 단백질을 생성하는 방식에 이르기까지.
한 쌍의 질소 염기를 함께 묶는 결합
DNA 분자에서 두 개의 질소 염기를 결합하여 상보적 쌍을 형성하는 것은 수소 결합으로 알려진 일련의 화학 결합입니다.
아데닌과 티민은 2개의 수소 결합을 통해 상호 작용하는 반면 구아닌과 시토신은 3개의 수소 결합으로 상호 작용합니다.
인간 DNA 분자에는 몇 쌍의 질소 염기가 포함되어 있습니까?
일반 인간 DNA 분자에는 약 33억 개의 질소 염기쌍이 포함되어 있으며, 이는 가닥당 약 33억 개의 뉴클레오티드입니다.
그림: 아데닌과 티민, 구아닌과 시토신 사이의 화학적 상호작용. 독자는 두 폴리뉴클레오타이드 가닥의 질소 염기를 함께 유지하는 수소 결합의 위치와 수를 확인할 수 있습니다.
RNA의 조직
DNA, RNA 또는 리보핵산과 달리 일반적으로 단일 가닥의 뉴클레오티드로 구성된 핵산입니다.
따라서 그것을 구성하는 질소 염기는 "짝이 없는" 것입니다.
그러나 상보적인 질소 염기 가닥이 없다고 해서 RNA의 질소 염기가 DNA와 같이 쌍을 이룰 가능성을 배제하지는 않는다는 점을 지적해야 합니다.
다시 말해, DNA의 질소 염기와 마찬가지로 단일 RNA 가닥의 질소 염기는 질소 염기 사이의 상보성 법칙에 따라 쌍을 이룰 수 있습니다.
두 개의 서로 다른 RNA 분자의 질소 염기 사이의 상보적인 쌍은 단백질 합성(또는 단백질 합성)의 중요한 과정의 기초입니다.
URACile은 TIMINA를 대체합니다.
"RNA"에서 우라실은 구조뿐만 아니라 상보적 짝짓기에서도 DNA의 티민을 대체합니다. 원인.
생물학적 역할
유전자의 발현은 DNA 뉴클레오타이드에 연결된 질소 염기의 서열에 따라 결정됩니다. 유전자는 다소 긴 DNA 세그먼트(따라서 뉴클레오타이드 세그먼트)로, 단백질 합성에 필수 불가결한 정보를 포함합니다. 아미노산으로 구성되며, 단백질은 유기체의 세포 메커니즘을 조절하는 데 근본적인 역할을 하는 생물학적 거대분자입니다.
주어진 유전자의 질소 염기 서열은 관련 단백질의 아미노산 서열을 지정합니다.
