Zawartość

• Charakterystyka purynowa
• Charakterystyka pirymidyn
• Funkcje
• Parowanie podstawowe
• Zastosowanie laboratoryjne

DNA i RNA są niezbędnymi składnikami żywych komórek i oba składają się z zasad azotowych zwanych „purynami” i „pirymidynami”. Zasady te są również niezbędne do chwilowego magazynowania energii komórkowej, a bez nich wiele nie można przeprowadzić procesów komórkowych.

Charakterystyka purynowa

Cząsteczki znane jako puryny pochodzą ze związków heterocyklicznych, które w praktyce nigdy nie występują w naturze. Guanina, pokazana na poniższym obrazku, to cząsteczka puryny zmodyfikowana przez grupę aminową i natleniony keton. Standardowe puryny stosowane w wiązaniach wysokoenergetycznych i syntezie DNA / RNA to guanina i adenina.

Charakterystyka pirymidyn

Pirymidyny to cząsteczki pochodzące z pirymidyny. Podobnie jak puryna, jest to cząsteczka heterocykliczna, której nie ma w naturze. Cytozyna, pokazana na poniższym obrazku, jest podobna do guaniny; jest również modyfikowany grupą aminową i natlenionym ketonem.

Funkcje

Spośród funkcji komórkowych pełnionych przez puryny i pirymidyny na wyróżnienie zasługują dwie. Po pierwsze, do produkcji DNA i RNA wykorzystuje się puryny, adeninę i guaninę oraz pirymidyny, cytozynę, tyminę i uracyl. Te zasady azotowe są syntetyzowane i łączone z grupą fosforanów i cukru (dezoksyryboza); te nukleotydy monofosforanowe są włączane do rosnących nici nowych DNA lub RNA podczas replikacji lub transkrypcji. Drugą funkcją pirymidyn i puryn jest czasowe magazynowanie energii. Najczęstszą formą energii w komórkach jest trifosforan adenozyny, czyli ATP. Uwolnienie trzeciego fosforanu tworzy difosforan adenozyny lub ADP, niezwykle korzystną reakcję i może prowadzić do reakcji, które wymagają energii, aby wejść. Trifosforan guaniny i difosforan guaniny są używane przez niektóre enzymy i receptory jako „przyciski włączania / wyłączania”, podczas gdy trifosforan cytozyny i trifosforan urydyny są wykorzystywane do produkcji biomolekuł.

Parowanie podstawowe

Puryny i pirymidyny używane przez komórki do syntezy nukleotydów (adenina, cytozyna, guanina, tymina i uracyl) mają kilka atomów, które wiążą się z wodorem, takich jak azot, tlen i wodór. Cząsteczki te są tak zaprojektowane, że cytozyna i guanina tworzą wiązania trzech wiązań wodorowych, a adenina i tymina w DNA lub uracyl w RNA tworzą wiązania dwóch wiązań. Podczas replikacji DNA polimerazy tworzą pary A-T i C-G z niskim współczynnikiem błędów ze względu na efektywność ich wiązań wodorowych. Nieprawidłowe parowanie zasad jest szybko wykrywane na podstawie nieodłącznej niestabilności nieprawidłowych par.

Zastosowanie laboratoryjne

Nukleotydy trójfosforanowe są powszechnymi składnikami kilku standardowych procedur laboratoryjnych. Reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR) wymaga wprowadzenia mieszaniny NTP do amplifikacji DNA. Do mieszaniny można dodać ATP w celu wywołania żądanej niekorzystnej reakcji.