Dezoksiribozės struktūra, savybės ir svarba



The deoksiribozės, taip pat žinomas kaip 2-deoksi-D-ribozės arba 2-deoksi-eritro-pentozė-D yra monosacharidas, 5-anglis (pentozė), kurio formulė yra C empirinių5H10O4. Jo struktūra pateikta 1 paveiksle (EMBL-EBI, 2016).

Molekulė yra DNR (dezoksiribonukleininę rūgšties), struktūros komponentas, kur pakaitomis su fosfato grupių, kad suformuotų "stuburą" DNR polimero ir prisijungia prie nucleobases

Dezoksiribozės buvimas vietoje ribozės yra skirtumas tarp DNR ir RNR (ribonukleino rūgšties). Dezoksiribozė buvo sintezuota 1935 m., Bet nebuvo išskirta iš DNR iki 1954 m. (Encyclopædia Britannica, 1998).

Dezoksiribozėje visos hidroksilo grupės yra toje pačioje pusėje Fischer projekcijoje (2 pav.). D-2-dezoksiribozė yra nukleorūgšties DNR pirmtakas. 2-dezoksiribozė yra aldopentozė, tai yra, monosacharidas, turintis penkis anglies atomus ir turintis funkcinę aldehido grupę..

Ji pažymi, kad šių cukrų atveju, kalkės žymimi apostrofą atskirti apie azoto bazių, esančių DNR grandinės anglies atomų. Tokiu būdu, sakoma, kad deoksiribozė trūksta OH anglies-C2 ".

Ciklinė deoksiribozės struktūra

Visi angliavandeniai ciklinama į vandeninėje terpėje, nes tai suteikia stabilumo. Priklausomai nuo jų anglies atomų skaičius, jie gali nustatyti panašią furano struktūrą arba pirano, kaip nurodyta 3 paveiksle (MURRAY, BENDER, & Botham, 2013).

Deoksiribozė egzistuoja visų pirma, kaip trijų struktūrų mišinio: linijinę forma H- (C = O) - (CH2) - (CHOH) 3-H ir du žiedo formos, deoxyribofuranose (C3'-endo) su penkia- ir desoxiribopiranosa prisijungę ( "C2'-endo"), su šešių-nario žiedo dalį. Pastaroji forma yra dominuojantis, kaip parodyta 4 pav.

Ribozės ir deoksiribozės skirtumai

Kaip rodo jo pavadinimas, dezoksiribozė yra dezoksigenuotas cukrus, o tai reiškia, kad jis yra gaunamas iš ribozės cukraus prarandant deguonies atomą..

Jame trūksta hidroksilo grupės (OH) anglies C2 ', kaip parodyta 5 paveiksle (Carr, 2014). Dezoksiribozės cukrus yra DNR grandinės dalis, o ribozė yra RNR grandinės dalis.

Nuo pentozė cukrūs, arabinozę ir ribozės skiriasi tik esant C2 stereochemija '(ribozės yra R ir arabinozę yra L pagal konvenciją yra Fisher), 2-deoksiribozė ir 2-desoxiarabinosa yra lygiavertės, nors pastaroji terminas naudojamas retai, nes ribozės, arabinozę ne, yra Dezoksiribozė pirmtakas.

Fizinės ir cheminės savybės

Ribozė yra balta kieta medžiaga, kuri sudaro bespalvį skystį vandeniniame tirpale (Nacionalinis biotechnologijos informacijos centras, 2017). Jo molekulinė masė yra 134,13 g / mol, o lydymosi temperatūra yra 91 ° C, ir kaip ir visi angliavandeniai, jis labai gerai tirpsta vandenyje (Royal Society of Chemistry, 2015).

Deoksiribozė kilusi iš pentozės fosfatų kelio nuo ribozės 5-fosfato fermentų, vadinamų ribonukleotidų reduktazėmis. Šie fermentai katalizuoja dezoksigenacijos procesą (COMPOUND: C01801, S.F.).

Dezoksiribozė DNR

Kaip jau minėta, deoksiribozė yra DNR grandinės dalis, kuri suteikia jai didelę biologinę svarbą. DNR molekulė (deoksiribonukleino rūgštis) yra pagrindinė genetinės informacijos saugykla gyvenime.

Standartinėje nukleorūgščių nomenklatūroje DNR nukleotidas susideda iš deoksiribozės molekulės su organine baze (paprastai adeninu, timinu, guaninu arba citozinu), prijungtu prie anglies 1 'ribozės..

Kiekvieno dezoksiribozės vieneto 5 'hidroksilas yra pakeistas fosfatu (formuojančiu nukleotidą), kuris yra prijungtas prie 3' anglies, esančio ankstesniame vienete (Crick, 1953)..

DNR grandinės formavimui pirmiausia reikalingas nukleozidų susidarymas. Nukleozidai prieš nukleotidus. DNR (deoksiribonukleino rūgštis) ir RNR (ribonukleino rūgštis) susidaro nukleotidų grandinėse.

Nukleozidą sudaro heterociklinis aminas, vadinamas azoto aminu ir cukraus molekule, kuri gali būti ribozė arba deoksiribozė. Kai fosfatų grupė yra prijungta prie nukleozido, nukleozidas tampa nukleotidu.

DNR nukleozidų prekursorių bazės yra adeninas, guaninas, citozinas ir timinas. Pastaroji pakeičia uracilą RNR grandinėje. Dezoksiribozės cukraus molekulės jungiasi prie DNR nukleozidų prekursorių bazių.

DNR nukleozidai žymimi adenozinu, guanozinu, timidinu ir citozinu. 6 iliustruoja DNR nukleozidų struktūras.

Kai nukleozidas įgyja fosfato grupę, jis tampa nukleotidu; Viena, dvi ar trys fosfato grupės gali būti prijungtos prie nukleozido. Pavyzdžiai yra adenino ribonukleozido monofosfatas (AMP), adenino ribonukleozido difosfatas (ADP) ir adenino ribonukleozido trifosfatas (ATP)..

Nukleotidai (nukleozidų fosfatas) yra ne tik pagrindiniai komponentai DNR ir RNR, bet taip pat tarnauja kaip energijos šaltinių ir siųstuvų informacinių ląstelių.

Pavyzdžiui, ATP tarnauja kaip energijos šaltinio daugelyje biocheminių sąveikos ląstelėje, GTF (guanozintrifosfato) tiekia energiją baltymų sintezę ir ciklinio AMP (camp), ciklinio nukleotido, transduce signalus hormoniniai atsakymai ir (mėlyna, SF) nervų sistema.

DNR atveju monofosfato nukleotidai per fofodiesterio jungtį jungiasi tarp kito nukleotido 5 'ir 3' anglies, kad suformuotų grandinės grandinę, kaip parodyta 8 paveiksle..

Vėliau grandinė, sudaryta iš nukleotidų, sujungtų fosfodiesterio jungtimi, prisijungia prie komplementinės grandinės, kad susidarytų DNR molekulė, kaip parodyta 9 paveiksle..

Dezoksiribozės biologinė svarba

DNR grandinės konfigūracija yra labai stabili, iš dalies dėl dezoksiribozės molekulių.

Deoksiribozės molekulės tarpusavyje sąveikauja per Van der Waals jėgas, naudodamos nuolatines dipolio sąveikas ir dipolius, kuriuos sukelia hidroksilo grupių (OH) oksigenai, suteikiant papildomą stabilumą DNR grandinei.

2 'hidroksilo grupės nebuvimas dezoksiribozėje akivaizdžiai yra atsakingas už didesnį DNR mechaninį lankstumą, lyginant su RNR, kuri leidžia jai prisiimti dvigubo spiralės konformaciją, taip pat (eukariotuose) būti sandariai sužeistiems viduje. ląstelę.

Dvigubos DNR molekulės taip pat paprastai yra daug ilgesnės nei RNR molekulės. RNR ir DNR stuburas yra struktūriškai panašus, tačiau RNR yra vienasluoksnis ir yra pagamintas iš ribozės, o ne dezoksiribozės..

Kadangi nėra hidroksilo grupės, DNR yra atsparesnė hidrolizei nei RNR. Dalinai neigiamo hidroksilo grupės stoka taip pat palanki RNR DNR stabilumui.

Visada yra neigiamą krūvį susijęs su fosfodiesterio tiltų tarp dviejų nukleotidų odpychających hidroksilo grupę RNR, todėl mažiau stabili nei DNR (konstrukciniai Biochemija / Nukleino rūgštis / Cukrūs / Cukraus Dezoksiribozė, 2016).

Kiti dariniai biologiškai svarbu deoksiribozė apima mono-, di- arba tri-trifosfatai, monophosphates ir 3'-ciklinis 5'.También Pažymėtina, kad ta prasme DNR vijos yra žymimas pagal ribozės anglies atomų. Tai ypač naudinga norint suprasti, DNR replikacijos.

Kaip jau buvo pastebėta, DNR molekulės yra dvigubos ir dvi grandinės yra antiparalelinės, ty jos veikia priešingomis kryptimis. DNR replikacija prokariotuose ir eukariotuose tuo pačiu metu vyksta abiejose grandinėse.

Tačiau, bet kuriuo organizmo yra fermentas gali polimerizuojant esantį 3-5 'DNR, taip, kad abu naujai zdublowaliśmy DNR grandinė negali augti ta pačia kryptimi tuo pačiu metu.

Tačiau tas pats fermentas vienu metu atkuria abi grandines. Vienintelis fermentas atkartoja pluoštą („laidžiosios juostos“) nuolat 5 '–3' kryptimi, ta pačia bendrąja kryptimi..

Kitą grandinę ("atidėtą sritį") kartotinai nukopijuokite, kai nukleotidai polimerizuojami trumpais 150-250 nukleotidų purkštukais, vėl 5 '- 3' kryptimi, bet tuo pačiu metu nukreipiami į galinį RNR galą. precedentas, o ne į nepakeistą dalį.

Kadangi DNR grandinės yra lygiagrečios, fermentas DNR polimerazė veikia asimetriškai. Pagrindinėje grandinėje (į priekį) DNR nuolat sintezuojama. Vėluotame gijime DNR sintezuojama trumpais fragmentais (1-5 kg ​​bazės), vadinamosiomis Okazaki fragmentais.

Kiekvienam replikacijos šakeliui reikia susintetinti kelis Okazaki fragmentus (iki 250). Siekiant užtikrinti, kad taip atsitiktų, helikazė veikia atidėtą grandinę, kad dsDNR atsipalaiduotų 5–3 'kryptimi.

Branduolinės genomo žinduolių, dauguma RNR pradmenis galų gale pašalintas kaip dalis replikacijos procesą, o po to, kai replikacijos mitochondrijų genomo mažos RNR dalis lieka kaip sudėtinė dalis struktūros uždarytos apskrito DNR.

Nuorodos

  1. Mėlyna, M.-L. (S.F.). Koks skirtumas tarp nukleotidų ir nukleozido? Susigrąžinta iš sciencing.com.
  2. Carr, S. M. (2014). Dezoksiribozė prieš ribozės cukrus. Gauta iš mun.ca.
  3. SUDĖTIS: C01801. (S.F.). Atgautas iš genomo.jp.
  4. Crick, J. D. (1953). Deoksiribozės nukleino rūgšties struktūra. Gamta. Atkurta iš genius.com.
  5. EMBL-EBI (2016 m. Liepos 4 d.). 2-deoksi-D-ribozė. Susigrąžinta iš ebi.ac.uk. 
  6. Encyclopædia Britannica. (1998 m. Rugsėjo 20 d.). Deoksiribozė. Susigrąžinta iš britannica.com.
  7. MURRAY, R. K., BENDER, D. A., BOTHAM, K. M. (2013). Harperio biochemijos 28-asis leidimas. Mcgraw-Hill.
  8. Nacionalinis biotechnologijų informacijos centras ... (2017 m. Balandžio 22 d.). „PubChem Compound“ duomenų bazė; CID = 5460005. Gauta iš pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  9. Karališkoji chemijos draugija. (2015). 2-Deoksi-D-Ribozė. Gauta iš chemspider.com.
  10. Struktūrinė biochemija / nukleino rūgštis / cukrus / dezoksiribozės cukrus. (2016 m. Rugsėjo 21 d.). Gauta iš wikibooks.org.