Deoksyribosestruktur, funksjoner og biosyntese

3846
Jonah Lester
Deoksyribosestruktur, funksjoner og biosyntese

De deoksyribose eller D-2-deoksyribose Det er et sukker med fem karbon som utgjør nukleotidene av deoksyribonukleinsyre (DNA). Dette sukkeret fungerer som en base for foreningen av fosfatgruppen og den nitrogenholdige basen som utgjør nukleotidene.

Karbohydrater generelt er viktige molekyler for levende vesener, de oppfyller forskjellige viktige funksjoner, ikke bare som molekyler som energi kan utvinnes fra for celler, men også for å strukturere DNA-kjedene som genetisk informasjon overføres gjennom..

Kjemisk struktur av deoksyribose (Kilde: Edgar181 [Offentlig domene] via Wikimedia Commons)

Alle sukker eller karbohydrater har den generelle formelen CnH2nOn, i tilfelle av deoksyribose er den kjemiske formelen C5H10O4.

Deoksyribose er sukkeret som strukturerer DNA, og det skiller seg bare fra ribose (sukkeret som utgjør RNA) ved at det har et hydrogenatom (-H) ved karbon 3, mens ribose har en hydroksylfunksjonell gruppe (- OH) i samme posisjon.

På grunn av denne strukturelle likheten er ribose det viktigste startsubstratet for den cellulære syntesen av deoksyribosesukker..

En gjennomsnittscelle har en mengde RNA nesten 10 ganger høyere enn den for DNA, og den fraksjonen av RNA som resirkuleres og omdirigerer seg mot dannelsen av deoksyribose, har et viktig bidrag til overlevelsen av celler.

Artikkelindeks

  • 1 Struktur
    • 1.1 Optiske isomerer
  • 2 funksjoner
  • 3 Biosyntese
    • 3.1 Konvertering av ribonukleotider til deoksyribonukleotider
  • 4 Referanser

Struktur

Deoksyribose er et monosakkarid som består av fem karbonatomer. Den har en aldehydgruppe, derfor klassifiseres den i gruppen aldopentoser (aldo, for aldehyd og pento for de fem karbonene).

Ved å bryte ned den kjemiske sammensetningen av deoksyribose kan vi si at:

Dette er sammensatt av fem karbonatomer, aldehydgruppen er funnet på karbonet i posisjon 1, på karbonet i posisjon 2 har det to hydrogenatomer, og på karbonet i posisjon 3 har det to forskjellige substituenter, nemlig: en hydroksylgruppe ( -OH) og et hydrogenatom.

Karbon i posisjon 4, så vel som i posisjon 3, har en OH-gruppe og et hydrogenatom. Det er gjennom oksygenatomet i hydroksylgruppen i denne posisjonen at molekylet kan få sin sykliske konformasjon, siden det binder seg til karbonet i posisjon 1.

Det femte karbonatomet er mettet med to hydrogenatomer og ligger ved den enden av molekylet, utenfor ringen.

I aldehydgruppen i karbonatom 1 er det hvor nitrogenholdige baser er forenet som sammen med sukkeret danner nukleosidene (nukleotider uten fosfatgruppen). I oksygenet som er festet til karbonatomet 5, er der fosfatgruppen som utgjør nukleotidene sammenføyer seg.

I en DNA-helix eller -streng er fosfatgruppen festet til karbon 5 i et nukleotid den som binder til OH-gruppen av karbon i posisjon 3 i en annen deoksyribose som tilhører et annet nukleotid, og så videre.

Optiske isomerer

Blant de fem karbonatomer som utgjør hovedryggraden i deoksyribose, er tre karbonatomer som har fire forskjellige substituenter på hver side. Karbonet i posisjon 2 er asymmetrisk med hensyn til disse, siden det ikke er festet til noen OH-gruppe.

Derfor, og ifølge dette karbonatomet, kan deoksyribose oppnås i to "isoformer" eller "optiske isomerer" som er kjent som L-deoksyribose og D-deoksyribose. Begge former kan defineres fra karbonylgruppen øverst i Fisher-strukturen.

All deoksyribose er betegnet som "D-deoksyribose" der -OH-gruppen som er bundet til karbon 2 er anbrakt til høyre, mens "L-deoksyribose" -formene har -OH-gruppen til venstre..

"D" -formen av sukker, inkludert deoksyribose, er den dominerende i metabolismen av organismer.

Funksjoner

Deoksyribose er et sukker som fungerer som en byggestein for mange viktige makromolekyler som DNA og høyenergi nukleotider som ATP, ADP, AMP, GTP, blant andre..

Forskjellen som den sykliske strukturen til deoksyribose presenterer med hensyn til ribose, gjør førstnevnte til et mye mer stabilt molekyl.

Fraværet av oksygenatomet ved karbon 2 gjør deoksyribose til et sukker som er mindre utsatt for reduksjon, spesielt sammenlignet med ribose. Dette er av stor betydning, siden det gir stabilitet til molekylene det er en del av..

Biosyntese

Deoksyribose, som ribose, kan syntetiseres i et dyrs kropp på veier som involverer nedbrytning av andre karbohydrater (vanligvis heksoser som glukose) eller ved kondensering av mindre karbohydrater (trioser og andre to-karbonforbindelser, for eksempel).

I det første tilfellet, det vil si oppnåelse av deoksyribose fra nedbrytningen av "høyere" karbohydratforbindelser, er dette mulig takket være cellens metabolske kapasitet til å utføre den direkte omdannelsen av ribulose 5-fosfat oppnådd via banen fra pentose. fosfat til ribose 5-fosfat.

Strukturell sammenligning mellom ribose og deoksyribose (Kilde: Genomics Education Program [CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)] via Wikimedia Commons)

Ribose 5-fosfat kan reduseres ytterligere til deoksyribose 5-fosfat, som kan brukes direkte til syntese av energiske nukleotider.

Oppnåelsen av ribose og deoksyribose fra kondensering av mindre sukker har blitt demonstrert i bakterieekstrakter, hvor dannelsen av deoksyribose i nærvær av glyseraldehydfosfat og acetaldehyd er bekreftet..

Lignende bevis er oppnådd i studier som bruker dyrevev, men inkuberer fruktose-1-6-bisfosfat og acetaldehyd i nærvær av jodeddiksyre..

Konvertering av ribonukleotider til deoksyribonukleotider

Selv om små fraksjoner av karbonatomene som er bestemt for nukleotidbiosynteseveiene er rettet mot biosyntese av deoksynukleotider (nukleotidene av DNA som har deoksyribose som sukker), er de fleste av disse hovedsakelig rettet mot dannelsen av ribonukleotider..

Følgelig syntetiseres deoksyribose hovedsakelig fra dets oksyderte derivat, ribose, og dette er mulig inne i cellen takket være den store forskjellen i overflod mellom DNA og RNA, som er den viktigste kilden til ribonukleotider (en viktig kilde til ribosesukker).

Dermed består det første trinnet i syntesen av deoksynukleotider fra ribonukleotider av dannelsen av deoksyribose fra ribosen som utgjør disse nukleotidene..

For dette reduseres ribose, det vil si at OH-gruppen ved karbon 2 i ribose fjernes og byttes mot et hydridion (et hydrogenatom), og holder samme konfigurasjon..

Referanser

  1. Bernstein, I. A., & Sweet, D. (1958). Biosyntese av deoksyribose i intakt Escherichia coli. Tidsskrift for biologisk kjemi, 233(5), 1194-1198.
  2. Griffiths, A. J., Wessler, S. R., Lewontin, R. C., Gelbart, W. M., Suzuki, D. T., og Miller, J. H. (2005). En introduksjon til genetisk analyse. Macmillan.
  3. Mathews, C. K., Van Holde, K. E., og Ahern, K. G. (2000). Biokjemi. 2000. San Francisco: BenjaminCummings.
  4. McGEOWN, M. G., & Malpress, F. H. (1952). Syntese av deoksyribose i dyrevev. Natur, 170(4327), 575-576.
  5. Watson, J. D., & Crick, F. (1953). En struktur for deoksyribose nukleinsyre.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.