2021-06-27 11:26:14

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分子生物学
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碱基,在化学中本是"碱性基团"的简称。有机物中大部分的碱性基团都含有氮原子,称为含氮碱基,氨基(-NH2)是最简单的含氮碱基。

碱基,在生物化学中又称核碱基、含氮碱基,是形成核苷的含氮化合物,核苷又是核苷酸的组分。碱基、核苷和核苷酸等单体构成了核酸的基本构件。

核碱基间可以形成碱基对,且彼此堆叠,所以,它们是长链螺旋结构,例如核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)的重要组成部分。

基本信息

  • 中文名称

    碱基

  • 外文名称

    nucleobase

  • 别名

    核碱基、含氮碱基

  • 性质

    嘌呤嘧啶的衍生物

  • 作用

    组成DNA、RNA

  • 种类

    腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶、尿嘧啶

  • 构成元素

    碳、氧、氢、氮

  • 原则

    互补原则

折叠 编辑本段 定义

碱基是合成核苷、核苷酸和核酸的基本组成单位,其组成元素中含有氮,也称"含氮碱基"。

折叠 编辑本段 种类简述及发现进程

折叠 发现进程

生物体中常见的碱基有5种,分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)和尿嘧啶(U) ,2019年又人工合成了4种碱基,美国科学家StevenA. Benner将这4个新成员分别命名为"Z""P""S""B"(顾名思义,前5种碱基中,腺嘌呤和鸟嘌呤属于嘌呤族(缩写作R),它们具有双环结构。胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶属于嘧啶族(Y),它们的环系是一个六元杂环。它们也被称为主要或标准碱基。它们是组成遗传密码的基本单元,其中碱基A、G、C和T存在于DNA中,而A、G、C和U存在于RNA中。值得注意的是,胸腺嘧啶比尿嘧啶多一个5位甲基,这个甲基增大了遗传的准确性。碱基通过共价键与核糖或脱氧核糖的1位碳原子相连而形成的化合物叫核苷。核苷再与磷酸结合就形成核苷酸,磷酸基接在五碳糖的第5位碳原子上)。

折叠 新的碱基

甲基胞嘧啶(mC):源于C,是表观遗传机制的主要原因。作为一种重要的表观遗传修饰,mC参与基因表达调控、X-染色体失活、基因组印记转座子的长期沉默和癌症的发生。

甲基腺嘌呤(mA),其主要作用是确定表观基因组的性质,并因此在细胞的生命过程中发挥重要作用。藻类、蠕虫以及苍蝇都拥有mA。mA的主要功能是调控某些基因的表达,因此,构成了一种新的表观遗传标记。

新发现的碱基还有:5-胞嘧啶甲基、5-羟甲基胞嘧啶(5-hmC)、5-胞嘧啶甲酰(5-formylcytosine)和5-胞嘧啶羧基(5-carboxylcytosine)

截至2020年已发现的碱基种类共有21种。

折叠 编辑本段 碱基配对

在典型的双螺旋DNA中,每个碱基对都含有一个嘌呤和一个嘧啶:A与T配对通过2个氢键相连,C与G配对或Z配P或S配B是通过3个氢键相连。这些嘌呤-嘧啶间的配对现象被称为碱基互补,连接DNA两条链的碱基通常被比喻成梯子中的横档梯级。嘌呤和嘧啶间配对的部分原因是受到空间的限制,因为这种配对组合使得DNA螺旋成为一个具有恒定宽度的几何形状。 A-T和C-G配对在互补碱基的胺和羰基之间形成双或三氢键

折叠 编辑本段 修饰碱基

DNA和RNA分子中还含有核酸链形成后经过修饰形成的其它非主要碱基。这些碱基大多是在上述嘌呤或嘧啶碱的不同部位甲基化(methylation)或进行其它的化学修饰而形成的衍生物。DNA中最常见的修饰碱基是5-甲基胞嘧啶(m5C)。RNA中有许多修饰的碱基,包括核苷类假尿苷(Ψ)、二氢尿苷(D)、肌苷(I)和7-甲基鸟苷(m7G)中含有的碱基 。

次黄嘌呤黄嘌呤是通过诱变剂处理产生的许多修饰碱基中的两种 ,它们都是通过脱氨作用(用羰基取代胺基)产生的。次黄嘌呤源于腺嘌呤,黄嘌呤源于鸟嘌呤。

折叠 编辑本段 合成碱基

在医学中,几种核苷类似物用作抗癌剂和抗病毒剂。病毒聚合酶将这些化合物与非主要碱基结合。病人服用的核苷类似物进入体内被转化为核苷酸而在细胞中被激活 。

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