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Cytosin

Nukleinbase, chemische Verbindung

Strukturformel
Struktur von Cytosin
Allgemeines
Name Cytosin
Andere Namen

4-Amino-1H-pyrimidin-2-on

Summenformel C4H5N3O
Kurzbeschreibung

farblose Plättchen[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 71-30-7
EG-Nummer 200-749-5
ECHA-InfoCard 100.000.681
PubChem 597
Wikidata Q178425
Eigenschaften
Molare Masse 111,10 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Schmelzpunkt
Löslichkeit

in siedendem Wasser und Ethanol mäßig, unlöslich in Diethylether[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [3]
07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 315​‐​319​‐​335
P: 261​‐​305+351+338 [3]
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

−221,3 kJ/mol[4]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Cytosin (C, Cyt) ist eine der vier Nukleinbasen in der DNA und RNA, zusammen mit Adenin, Guanin und Thymin (Uracil in RNA). Es ist eine heterocyclische organische Verbindung mit einem Pyrimidingrundgerüst und zwei Substituenten (Aminogruppe an Position 4 und Sauerstoffatom an Position 2). Das Nukleosid von Cytosin ist das Desoxycytidin in der DNA und das Cytidin in der RNA. In der Watson-Crick-Basenpaarung bildet es drei Wasserstoffbrücken mit Guanin.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte, Gewinnung und DarstellungBearbeiten

Das Cytosin wurde zuerst im Jahr 1894 aus der Thymusdrüse von Kälbern gewonnen.[5]

1903 wurde die chemische Struktur durch den späteren Nobelpreisträger Albrecht Kossel aufgeklärt[6] und die erste erfolgreiche Synthese durchgeführt[7].

EigenschaftenBearbeiten

Physikalische EigenschaftenBearbeiten

Cytosin bildet farblose Plättchen mit einem Schmelzpunkt von über 300 °C. Es löst sich in siedendem Wasser und Ethanol mäßig, es ist unlöslich in Diethylether.

Cytosin ist tautomer, wobei die 1H-Form überwiegt.[8]

   
Cytosin (1H-Tautomer) Cytosin (3H-Tautomer)

Chemische EigenschaftenBearbeiten

Aufgrund seiner chemischen Instabilität kann Cytosin zu Uracil desaminieren.[9]

 
Desaminierung von Cytosin zu Uracil

Biologische BedeutungBearbeiten

Cytosin kann Bestandteil der DNA, RNA oder verschiedener Nukleoside und Nukleotide sein.

NukleosideBearbeiten

Über das N1-Atom des Ringes kann Cytosin an das C1-Atom der Ribose N-glycosidisch gebunden werden; man spricht dann von einem Nukleosid, dem Cytidin. Bei der Bindung an Desoxyribose entsteht das Nukleosid Desoxycytidin. Wird Cytosin jedoch über das C5-Atom des Ringes an das C1-Atom der Ribose C-glycosidisch gebunden, dann entsteht das synthetische Pseudocytidin. Das Cytarabin enthält – im Gegensatz zu den meisten Nukleosiden – anstelle der Ribose die Arabinose.

       
Cytidin, C Desoxycytidin, dC Pseudocytidin, ψC Cytarabin, araC

NukleotideBearbeiten

Über die Phosphorylierung des Cytidins am C5-Atom der Ribose gelangt man zu den wichtigen Nukleotiden Cytidinmonophosphat (CMP), Cytidindiphosphat (CDP) und Cytidintriphosphat (CTP), oder analog für das Desoxycytidin zu Desoxycytidinmonophosphat (dCMP), Desoxycytidindiphosphat (dCDP) und Desoxycytidintriphosphat (dCTP).

 
Strukturformel von CTP

Als Cytidintriphosphat (CTP) dient es als Kofaktor für diverse Enzyme und kann seine Phosphatgruppe an ADP zum Aufbau von ATP abgeben.

Bestandteil der DNA und RNABearbeiten

In der DNA-Doppelhelix bildet Cytosin über die Oxogruppe, das N3-Atom und die Aminogruppe drei Wasserstoffbrücken mit der zugehörigen Guanin-Base des komplementären Stranges aus.

 
Strukturformel eines G-C-Basenpaars

In die methylierte Form 5-Methylcytosin wird es durch Cytosin-spezifische Methyltransferasen umgewandelt.[10]

Verwandte VerbindungenBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. a b c Eintrag zu Cytosin. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 11. November 2014.
  2. A. Abdelaziz, D.H. Zaitsau, T.A. Mukhametzyanov, B.N. Solomonov, P. Cebe, S.P. Verevkin, C. Schick: Melting temperature and heat of fusion of cytosine revealed from fast scanning calorimetry in Thermochim. Acta 657 (2017) 47–55, doi:10.1016/j.tca.2017.09.013.
  3. a b Datenblatt Cytosine bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 23. November 2013 (PDF).
  4. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-25.
  5. A. Kossel, H. Steudel: „Weitere Untersuchungen über das Cytosin“, in: Hoppe-Seyler´s Zeitschrift für physiologische Chemie, 1903, 38 (1–2), S. 49–59 (doi:10.1515/bchm2.1903.38.1-2.49).
  6. A. Kossel, H. Steudel: „Ueber einen basischen Bestandtheil thierischer Zellen“, in: Hoppe-Seyler´s Zeitschrift für physiologische Chemie, 1903, 37 (2), S. 177–180 (doi:10.1515/bchm2.1903.37.2.177).
  7. L. Wheeler, T. B. Johnson, in: Am. Chem. J., 1903, 29, S. 492.
  8. M. Dreyfus, O. Bensaude, G. Dodin, J. E. Dubois: „Tautomerism in Cytosine and 3-Methylcytosine. A Thermodynamic and Kinetic Study“, J. Am. Chem. Soc., 1976, 98 (20), S. 6338–6349 (doi:10.1021/ja00436a045; PMID 965648).
  9. G. A. Wagner: Einführung in die Archäometrie, 1. Auflage, Springer Verlag, Berlin 2007, ISBN 3-540-71936-9, S. 282.
  10. J. R. Siewert, M. Rothmund, V. Schumpelick: Praxis der Viszeralchirurgie: Onkologische Chirurgie, 3. Auflage, Springer Verlag, Berlin 2010, ISBN 3-642-03807-7, S. 71.

WeblinksBearbeiten

  Commons: Cytosin – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
  Commons: Cytosinderivate – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
  Wiktionary: Cytosin – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
  • Eintrag zu Cytosine in der Human Metabolome Database (HMDB), abgerufen am 18. November 2013.