的含氮碱是heterocyclically富含氮的有机化合物。它们是核酸和其他生物学上感兴趣的分子（例如核苷，二核苷酸和细胞内信使）的组成部分的一部分。换句话说，含氮碱基是构成核酸（RNA和DNA）和上述其他分子的单元的一部分。
含氮的碱主要有两类：嘌呤或嘌呤碱和嘧啶或嘧啶碱。腺嘌呤和鸟嘌呤属于第一类，而胸腺嘧啶，胞嘧啶和尿嘧啶是嘧啶碱基。这些碱基通常由首字母表示：A，G，T，C和U。
DNA和RNA中不同的含氮碱基。
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DNA的组成部分是A，G，T和C。按照这种碱基顺序，对构建和发展生物体所需的所有信息进行编码。在RNA中，成分相同，只有T被U取代。
结构与分类
氮碱基是芳香族和杂环型的扁平分子，通常衍生自嘌呤或嘧啶。
嘧啶环
嘧啶的化学结构。
嘧啶环是具有两个氮原子的六元杂环芳族环。原子按顺时针方向编号。
嘌呤环
嘌呤的化学结构。
嘌呤环由两环系统组成：一个在结构上类似于嘧啶环，另一个在结构上类似于咪唑环。这九个原子稠合成一个环。
嘧啶环是一个扁平系统，而嘌呤则略有偏离该模式。据报道在咪唑环和嘧啶环之间有轻微的折痕或皱纹。
含氮碱的性质
芳香性
在有机化学中，芳环定义为分子，其双键中的电子在环状结构内具有自由循环。环内电子的移动性为分子提供了稳定性-如果我们将其与相同分子进行比较-但其电子固定在双键中。
这种环系统的芳香性质使他们能够体验一种称为酮-烯醇互变异构的现象。
即，嘌呤和嘧啶以互变异构对形式存在。对于中性的尿嘧啶，胸腺嘧啶和鸟嘌呤，酮型互变异构体占主导地位。相反，在中性pH下，烯醇形式主要用于胞嘧啶。该方面对于在碱基之间形成氢键至关重要。
紫外线吸收
嘌呤和嘧啶的另一特性是它们强烈吸收紫外线（UV光）的能力。这种吸收方式是其杂环的芳香性的直接结果。
吸收光谱的最大值接近260nm。研究人员使用此标准来量化样品中DNA的量。
水溶性
由于含氮碱具有很强的芳香性，这些分子实际上不溶于水。
具有生物意义的氮基
尽管有大量的含氮碱基，但我们在活生物体的细胞环境中只能自然地找到一些。
最常见的嘧啶是胞嘧啶，尿嘧啶和胸腺嘧啶（5-甲基尿嘧啶）。胞嘧啶和胸腺嘧啶是通常在DNA双螺旋结构中发现的嘧啶，而胞嘧啶和尿嘧啶在RNA中很常见。注意，尿嘧啶和胸腺嘧啶之间的唯一区别是碳原子5处的甲基。
同样，最常见的嘌呤是腺嘌呤（6-氨基嘌呤）和鸟嘌呤（2-氨基-6-氧嘌呤）。这些化合物的DNA和RNA分子都丰富。
我们还可以在细胞中天然发现嘌呤的其他衍生物，其中包括黄嘌呤，次黄嘌呤和尿酸。前两个可以在核酸中找到，但是以一种非常罕见和特定的方式。相反，从未发现尿酸是这些生物分子的结构成分。
他们如何交配？
DNA的结构由研究人员Watson和Crick阐明。由于他们的研究，有可能得出DNA是双螺旋的结论。它由通过磷酸二酯键连接的核苷酸的长链组成，其中磷酸基团形成糖残基的羟基（-OH）之间的桥。
我们刚刚描述的结构类似于梯子及其相应的扶手。含氮碱基是阶梯的类似物，它们通过氢键分成双螺旋。
在氢桥中，两个负电性原子在碱基之间共享一个质子。为了形成氢键，需要具有少量正电荷的氢原子和具有少量负电荷的受体的参与。
桥是在H和O之间形成的。由于DNA必须容易打开才能复制，所以这些键很弱而且必须如此。
查格夫定律
碱基对遵循以下称为Chargaff法则的嘌呤-嘧啶配对模式形成氢键：鸟嘌呤与胞嘧啶配对，腺嘌呤与胸腺嘧啶配对。
GC对相互形成三个氢罐，而AT对仅通过两个桥连接。因此，我们可以预测具有较高GC含量的DNA将更加稳定。
每个链条（或类似的扶手）以相反的方向运行：一个5'→3'，另一个3'→5'。
特征
核酸的组成部分
有机物呈现出一种称为核酸的生物分子。这些是由重复单体组成的可观的聚合物：通过特殊类型的键（称为磷酸二酯键）连接的核苷酸。它们分为两种基本类型，DNA和RNA。
每个核苷酸由一个磷酸基团，一个糖（DNA中的脱氧核糖类型和RNA中的核糖）以及五个含氮碱基之一（A，T，G，C和U）组成。 ，该分子称为核苷。
在DNA中
DNA是生物的遗传物质（某些病毒主要使用RNA）。使用4碱基密码，DNA具有生物体中所有蛋白质的序列以及调控其表达的元素。
DNA的结构必须稳定，因为有机体会使用它来编码信息。但是，它是易于改变的分子，称为突变。遗传物质的这些变化是进化变化的基本物质。
在RNA中
像DNA一样，RNA是核苷酸的聚合物，但碱基T被U取代。该分子为单条带形式，并具有广泛的生物学功能。
在细胞中，有三个主要的RNA。Messenger RNA是DNA和蛋白质形成之间的中介。它负责复制DNA中的信息并将其带到蛋白质翻译机构。核糖体RNA是第二种类型，是这种复杂机制的结构部分。
第三类，或转移RNA，负责携带适当的氨基酸残基来合成蛋白质。
除了三个“传统” RNA外，还有一系列小RNA参与基因表达的调控，因为DNA中编码的所有基因都无法在细胞中恒定且相同大小地表达。
有机体必须具有调节其基因的途径，即决定它们是否被表达。类似地，遗传材料仅由西班牙语单词词典组成，并且调节机制允许形成文学作品。
三磷酸核苷的组成部分
氮碱基是三磷酸核苷的一部分，三磷酸核苷像DNA和RNA一样具有生物学意义。除碱外，它还由戊糖和通过高能键连接在一起的三个磷酸基团组成。
由于这些键，核苷三磷酸是能量丰富的分子，并且是寻求能量释放的代谢途径的主要产物。其中最常用的是ATP。
ATP或三磷酸腺苷由含氮的碱性腺嘌呤组成，与位于戊糖型糖：核糖的1位碳原子相连。在该碳水化合物的第五位，所有三个磷酸基团都相连。
通常，ATP是细胞的能量货币，因为它可以快速使用和再生。有机物之间许多常见的代谢途径都使用并产生ATP。
它的“能量”基于磷酸基团形成的高能键。这些基团的负电荷不断排斥。ATP中容易引起水解的其他原因，包括共振稳定和溶剂化。
自噬
尽管大多数核苷缺乏明显的生物学活性，但腺苷在哺乳动物中是明显的例外。它可作为类似“局部激素”的自噬体和神经调节剂。
该核苷在血液中自由循环并局部作用，对血管扩张，平滑肌收缩，神经放电，神经递质释放和脂肪代谢产生多种影响。它也与心率调节有关。
该分子也参与睡眠模式的调节。腺苷浓度增加并促进疲劳。这就是咖啡因帮助我们保持清醒的原因：它可以阻止神经元与细胞外腺苷的相互作用。
监管要素的结构块
细胞中大量常见的代谢途径具有基于ATP，ADP和AMP水平的调节机制。最后两个分子与ATP具有相同的结构，但分别失去一个和两个磷酸基团。
正如我们在上一节中提到的，ATP是一个不稳定的分子。细胞只能在需要时产生ATP，因为它必须快速使用。ATP本身也是调节代谢途径的元素，因为它的存在向细胞表明它不应产生更多的ATP。
相反，它的水解衍生物（AMP）会警告细胞ATP即将耗尽，并且必须产生更多。因此，AMP激活代谢途径以产生能量，例如糖酵解。
同样，许多激素信号（例如参与糖原代谢的那些信号）由cAMP分子（c代表环状）或类似变体在细胞内介导，但结构中含有鸟嘌呤：cGMP。
辅酶的基础
在代谢途径的多个步骤中，酶不能单独发挥作用。他们需要更多的分子来完成其功能。这些元素称为辅酶或共底物，后一种说法更合适，因为辅酶没有催化活性。
在这些催化反应中，需要将电子或原子团转移到另一种底物上。参与这种现象的辅助分子是辅酶。
氮碱是这些辅因子的结构元素。其中最知名的是嘧啶核苷酸（NAD +，NADP +），FMN，FAD和辅酶A。它们参与非常重要的代谢途径，例如糖酵解，克雷布斯循环，光合作用等。
例如，嘧啶核苷酸是具有脱氢酶活性的酶的非常重要的辅酶，并负责氢离子的运输。
参考文献
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