Stikstofbasen - Definitie en structuren
Stikstofbasen komen voor in DNA en RNA. Shunyu-fan / Getty Images
Een stikstofhoudende base is een organisch molecuul dat het element stikstof en fungeert als basis bij chemische reacties. De basiseigenschap is afgeleid van: het eenzame elektronenpaar op het stikstofatoom.
De stikstofbasen worden ook wel nucleobasen genoemd omdat ze een grote rol spelen als bouwstenen van de nucleïnezuren desoxyribonucleïnezuur ( DNA ) en ribonucleïnezuur ( RNA ).
Er zijn twee hoofdklassen van stikstofbasen: purines en pyrimidines . Beide klassen lijken op het molecuul pyridine en zijn niet-polaire, vlakke moleculen. Net als pyridine is elke pyrimidine een enkele heterocyclische organische ring. De purines bestaan uit een pyrimidinering gefuseerd met een imidazoolring, waardoor een dubbele ringstructuur ontstaat.
01 van 07De 5 belangrijkste stikstofbasen
Stikstofbasen binden aan complementaire basen in DNA en RNA. Shunyu-fan / Getty Images
Hoewel er veel stikstofbasen zijn, zijn de vijf belangrijkste om te weten de basen die worden aangetroffen in DNA en RNA , die ook worden gebruikt als energiedragers in biochemische reacties. Dit zijn adenine, guanine, cytosine, thymine en uracil. Elke base heeft een zogenaamde complementaire base waaraan het zich exclusief bindt om DNA en RNA te vormen. De complementaire basen vormen de basis voor de genetische code.
Laten we de afzonderlijke bases eens nader bekijken...
02 van 07Adenine
Adenine purine stikstofbase molecuul. MOLEKUUL/SCIENCE FOTOBIBLIOTHEEK / Getty Images
Adenine en guanine zijn purines. Adenine wordt vaak weergegeven met de hoofdletter A. In DNA is de complementaire base thymine. De chemische formule van adenine is C5H5N5. In RNA vormt adenine bindingen met uracil.
Adenine en de andere basen binden met fosfaatgroepen en ofwel de suikerribose of 2'-deoxyribose om nucleotiden te vormen . De nucleotidenamen zijn vergelijkbaar met de basenamen, maar hebben de '-osine'-uitgang voor purines (bijv. adenine vormt adenosinetrifosfaat) en '-idine'-uitgang voor pyrimidinen (bijv. cytosine vormt cytidinetrifosfaat). Nucleotidenamen specificeren het aantal fosfaatgroepen dat aan het molecuul is gebonden: monofosfaat, difosfaat en trifosfaat. Het zijn de nucleotiden die fungeren als bouwstenen van DNA en RNA. Waterstofbindingen vormen zich tussen de purine en complementaire pyrimidine om de dubbele helixvorm van DNA te vormen of werken als katalysatoren bij reacties.
03 van 07Guanine
Guanine purine stikstofbase molecuul. MOLEKUUL/SCIENCE FOTOBIBLIOTHEEK / Getty Images
Guanine is een purine vertegenwoordigd door de hoofdletter G. De chemische formule is C5H5N5O. In zowel DNA als RNA bindt guanine zich met cytosine. Het nucleotide gevormd door guanine is guanosine.
In de voeding zijn purines overvloedig aanwezig in vleesproducten, met name van interne organen, zoals lever, hersenen en nieren. Een kleinere hoeveelheid purines wordt aangetroffen in planten, zoals erwten, bonen en linzen.
04 van 07
thymine
Thymine pyrimidine stikstofbase molecuul. MOLEKUUL/SCIENCE FOTOBIBLIOTHEEK / Getty Images
Thymine is ook bekend als 5-methyluracil. Thymine is een pyrimidine dat wordt aangetroffen in DNA, waar het bindt aan adenine. Het symbool voor thymine is een hoofdletter T. De chemische formule is C5H6NtweeOtwee. Het overeenkomstige nucleotide is thymidine.
05 van 07
Cytosine
Cytosine pyrimidine stikstofbase molecuul. LAGUNA DESIGN / Getty Images
Cytosine wordt weergegeven met de hoofdletter C. In DNA en RNA bindt het met guanine. Drie waterstofbruggen vormen zich tussen cytosine en guanine in de Watson-Crick basenparing om DNA te vormen. De chemische formule van cytosine is C4H4N2O2. Het nucleotide gevormd door cytosine is cytidine.
06 van 07Uracil
Uracil pyrimidine stikstofbase molecuul. MOLEKUUL/SCIENCE FOTOBIBLIOTHEEK / Getty Images
Uracil kan worden beschouwd als gedemethyleerd thymine. Uracil wordt weergegeven door de hoofdletter U. De chemische formule is C4H4NtweeOtwee. In nucleïnezuren , het wordt gevonden in RNA gebonden aan adenine. Uracil vormt het nucleotide uridine.
Er zijn veel andere stikstofbasen die in de natuur worden gevonden, en de moleculen kunnen ook in andere verbindingen worden gevonden. Zo worden pyrimidineringen gevonden in thiamine (vitamine B1) en barbituaten, maar ook in nucleotiden. Pyrimidinen worden ook gevonden in sommige meteorieten, hoewel hun oorsprong nog onbekend is. Andere purines die in de natuur worden aangetroffen, zijn xanthine, theobromine en cafeïne.
07 van 07Beoordeel Base Pairing
PASIEKA / Getty Images
In DNA is de basenparing:
- BIJ
- G - C
In RNA neemt uracil de plaats in van thymine, dus de basenparing is:
- NAAR DE
- G - C
De stikstofbasen bevinden zich in het binnenste van de dubbele DNA-helix , waarbij de suikers en fosfaatdelen van elk nucleotide de ruggengraat van het molecuul vormen. Wanneer een DNA-helix splitst, zoals om DNA te transcriberen , complementaire bases hechten aan elke blootgestelde helft zodat identieke kopieën kunnen worden gevormd. Wanneer RNA werkt als een sjabloon om DNA te maken, voorvertaling, worden complementaire basen gebruikt om het DNA-molecuul te maken met behulp van de basensequentie.
Omdat ze complementair aan elkaar zijn, hebben cellen ongeveer gelijke hoeveelheden purine en pyrimidinen nodig. Om het evenwicht in een cel te behouden, is de productie van zowel purines als pyrimidines zelfremmend. Wanneer er een wordt gevormd, remt het de productie van meer van hetzelfde en activeert het de productie van zijn tegenhanger.