Stickstoffbasen - Definition und Strukturen
Stickstoffbasen kommen in DNA und RNA vor. Shunyu-Fan / Getty Images
Eine stickstoffhaltige Base ist ein organisches Molekül, das das Element Stickstoff und enthält fungiert als Basis bei chemischen Reaktionen. Die Grundeigenschaft leitet sich ab das einsame Elektronenpaar am Stickstoffatom.
Die Stickstoffbasen werden auch Nukleobasen genannt, weil sie als Bausteine eine große Rolle spielen die Nukleinsäuren Desoxyribonukleinsäure ( DNS ) und Ribonukleinsäure ( RNS ).
Es gibt zwei Hauptklassen von stickstoffhaltigen Basen: Purine und Pyrimidine . Beide Klassen ähneln dem Molekül Pyridin und sind unpolare, planare Moleküle. Wie Pyridin ist jedes Pyrimidin ein einzelner heterocyclischer organischer Ring. Die Purine bestehen aus einem Pyrimidinring, der mit einem Imidazolring verschmolzen ist und eine Doppelringstruktur bildet.
01 von 07Die 5 wichtigsten Stickstoffbasen
Stickstoffbasen binden an komplementäre Basen in DNA und RNA. Shunyu-Fan / Getty Images
Obwohl es viele stickstoffhaltige Basen gibt, sind die fünf wichtigsten, die man kennen sollte, die Basen, die in enthalten sind DNA und RNA , die auch als Energieträger in biochemischen Reaktionen verwendet werden. Dies sind Adenin, Guanin, Cytosin, Thymin und Uracil. Jede Base hat eine sogenannte komplementäre Base, an die sie ausschließlich bindet, um DNA und RNA zu bilden. Die komplementären Basen bilden die Grundlage für den genetischen Code.
Schauen wir uns die einzelnen Basen genauer an...
02 von 07Adenin
Adenin-Purin-Stickstoffbasismolekül. MOLEKUUL/SCIENCE PHOTO LIBRARY / Getty Images
Adenin und Guanin sind Purine. Adenin wird oft durch den Großbuchstaben A dargestellt. In der DNA ist seine komplementäre Base Thymin. Die chemische Formel von Adenin ist C5H5N5. In RNA bildet Adenin Bindungen mit Uracil.
Adenin und die anderen Basen binden an Phosphatgruppen und entweder den Zucker Ribose oder 2'-Desoxyribose Nukleotide zu bilden . Die Nukleotidnamen ähneln den Basennamen, haben aber die Endung „-osin“ für Purine (z. B. Adenin bildet Adenosintriphosphat) und die Endung „-idin“ für Pyrimidine (z. B. Cytosin bildet Cytidintriphosphat). Nukleotidnamen geben die Anzahl der an das Molekül gebundenen Phosphatgruppen an: Monophosphat, Diphosphat und Triphosphat. Es sind die Nukleotide, die als Bausteine von DNA und RNA fungieren. Wasserstoffbrückenbindungen bilden sich zwischen dem Purin und dem komplementären Pyrimidin, um die Doppelhelixform der DNA zu bilden oder als Katalysatoren in Reaktionen zu wirken.
03 von 07Guanin
Guanin-Purin-Stickstoffbasismolekül. MOLEKUUL/SCIENCE PHOTO LIBRARY / Getty Images
Guanin ist ein Purin, das durch den Großbuchstaben G dargestellt wird. Seine chemische Formel ist C5H5N5O. Sowohl in DNA als auch in RNA bindet Guanin an Cytosin. Das von Guanin gebildete Nukleotid ist Guanosin.
In der Ernährung sind Purine reichlich in Fleischprodukten enthalten, insbesondere in inneren Organen wie Leber, Gehirn und Nieren. Eine geringere Menge an Purinen findet sich in Pflanzen wie Erbsen, Bohnen und Linsen.
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Thymin
Thymin-Pyrimidin-Stickstoffbasismolekül. MOLEKUUL/SCIENCE PHOTO LIBRARY / Getty Images
Thymin ist auch als 5-Methyluracil bekannt. Thymin ist ein Pyrimidin, das in der DNA vorkommt, wo es an Adenin bindet. Das Symbol für Thymin ist ein Großbuchstabe T. Seine chemische Formel ist C5H6NzweiÖzwei. Sein entsprechendes Nukleotid ist Thymidin.
05 von 07
Cytosin
Cytosin-Pyrimidin-Stickstoffbasismolekül. LAGUNA DESIGN / Getty Images
Cytosin wird durch den Großbuchstaben C dargestellt. In DNA und RNA bindet es an Guanin. Zwischen Cytosin und Guanin bilden sich bei der Watson-Crick-Basenpaarung zur Bildung von DNA drei Wasserstoffbrückenbindungen. Die chemische Formel von Cytosin ist C4H4N2O2. Das von Cytosin gebildete Nukleotid ist Cytidin.
06 von 07Uracil
Uracil-Pyrimidin-Stickstoffbasismolekül. MOLEKUUL/SCIENCE PHOTO LIBRARY / Getty Images
Uracil kann als demethyliertes Thymin betrachtet werden. Uracil wird durch den Großbuchstaben U dargestellt. Seine chemische Formel ist C4H4NzweiÖzwei. Im Nukleinsäuren , es wird in RNA gefunden, die an Adenin gebunden ist. Uracil bildet das Nukleotid Uridin.
Es gibt viele andere stickstoffhaltige Basen, die in der Natur vorkommen, außerdem können die Moleküle in andere Verbindungen eingebaut gefunden werden. Pyrimidinringe finden sich beispielsweise in Thiamin (Vitamin B1) und Barbituaten sowie in Nukleotiden. Pyrimidine werden auch in einigen Meteoriten gefunden, obwohl ihre Herkunft noch unbekannt ist. Andere in der Natur vorkommende Purine sind Xanthin, Theobromin und Koffein.
07 von 07Überprüfen Sie die Kopplung der Basis
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In der DNA ist die Basenpaarung:
- BEI
- G-C
In RNA nimmt Uracil den Platz von Thymin ein, daher ist die Basenpaarung:
- ZUM
- G-C
Die stickstoffhaltigen Basen befinden sich im Inneren die DNA-Doppelhelix , wobei die Zucker- und Phosphatteile jedes Nukleotids das Rückgrat des Moleküls bilden. Wenn sich eine DNA-Helix spaltet, wie z DNA zu transkribieren , haften komplementäre Basen an jeder belichteten Hälfte, so dass identische Kopien gebildet werden können. Wann RNA wirkt als Matrize, um DNA herzustellen, zÜbersetzungwerden komplementäre Basen verwendet, um das DNA-Molekül unter Verwendung der Basensequenz herzustellen.
Da sie komplementär zueinander sind, benötigen Zellen ungefähr gleiche Mengen an Purin und Pyrimidinen. Um das Gleichgewicht in einer Zelle aufrechtzuerhalten, ist die Produktion sowohl von Purinen als auch von Pyrimidinen selbsthemmend. Wenn eines gebildet wird, hemmt es die Produktion von mehr des Gleichen und aktiviert die Produktion seines Gegenstücks.