Структура, својства и важност деоксирибозе



Тхе деокирибосе, познат и као 2-деокси-Д-рибоза или 2-деокси-Д-еритро-пентоза је 5-угљен моносахарид (пентоза) чија је емпиријска формула Ц5Х10О4. Његова структура је приказана на слици 1 (ЕМБЛ-ЕБИ, 2016).

Молекул је компонента структуре ДНК (деоксирибонуклеинске киселине), где се замењује са фосфатним групама да формира "скелет" ДНК полимера и везује се за азотне базе.

Присуство дезоксирибозе уместо рибозе је разлика између ДНК и РНК (рибонуклеинске киселине). Дезоксирибоза је синтетизована 1935. године, али није изолована из ДНК до 1954. (Енцицлопӕдиа Британница, 1998).

У дезоксирибози су све хидроксилне групе на истој страни у Фисцхеровој пројекцији (слика 2). Д-2-деоксирибоза је прекурсор ДНК нуклеинске киселине. 2-деоксирибоза је алдопентоза, тј. Моносахарид са пет атома угљеника и има алдехидну функционалну групу.

Треба напоменути да су у случају ових шећера угљеници означени апострофом да би се разликовали од угљеника азотних база присутних у ланцу ДНК. На овај начин се каже да деоксирибози нема ОХ у угљенику Ц2 '.

Циклична структура дезоксирибозе

Сви угљени хидрати се циклизују у воденој средини, јер то даје стабилност. У зависности од њиховог броја угљеника, они могу да прихвате структуру аналогну фурану или пирану, као што је приказано на слици 3 (МУРРАИ, БЕНДЕР, & БОТХАМ, 2013).

Деоксирибораз постоји углавном као мешавина три структуре: линеарни облик Х- (Ц = О) - (ЦХ2) - (ЦХОХ) 3-Х и два облика прстена, деоксирибофураноза (Ц3'-ендо) са прстеном од пет. удови и деоксирибопираноза ("Ц2'-ендо"), са шестерочланим прстеном. Последњи облик је доминантан као што је приказано на слици 4.

Разлике између рибозе и деоксирибозе

Као што му име каже, дезоксирибоза је деоксигенирани шећер, што значи да се добија од шећера рибозе губитком атома кисеоника..

Недостаје хидроксилна група (ОХ) у угљенику Ц2 'као што је приказано на слици 5 (Царр, 2014). Дезоксирибозни шећер је део ДНК ланца док је рибоза део РНК ланца.

Пошто се пентозни шећери, арабиноза и рибоза разликују само по стереохемији на Ц2 '(рибоза је Р, а арабиноза је Л према Фисхеровој конвенцији), 2-деоксирибоза и 2-деоксиарабиноза су еквивалентни, мада последњи Термин се ретко користи јер је рибоза, а не арабиноза, прекурсор деоксирибозе.

Физичке и хемијске особине

Рибоза је бела чврста супстанца која формира безбојну течност у воденом раствору (Национални центар за биотехнолошке информације., 2017). Има молекулску масу од 134,13 г / мол, тачку топљења 91 ° Ц и као и сви угљени хидрати веома је растворљив у води (Краљевско хемијско друштво, 2015).

Деоксиорибоза потиче из пентозног фосфатног пута од рибозе 5-фосфата ензимима званим рибонуклеотид редуктазе. Ови ензими катализују процес деоксигенације (ПРИМЕР: Ц01801, С.Ф.).

Деоксиорибоза у ДНК

Као што је горе поменуто, деоксирибоза је компонента ланца ДНК која му даје велики биолошки значај. Молекула ДНК (дезоксирибонуклеинска киселина) је главно складиште генетичких информација у животу.

У стандардној номенклатури нуклеинске киселине, ДНК нуклеотид се састоји од молекула деоксирибозе са органском базом (обично аденином, тимином, гванином или цитозином) везаним за угљеник 1 'рибозу.

5 'хидроксил сваке деоксирибозне јединице замењен је фосфатом (који формира нуклеотид) који је везан за 3' угљеник дезоксирибозе у претходној јединици (Црицк, 1953).

За формирање ланца ДНК прво је потребно формирање нуклеозида. Нуклеозиди претходе нуклеотидима. ДНК (деоксирибонуклеинска киселина) и РНК (рибонуклеинска киселина) формирају се нуклеотидним ланцима.

Нуклеозид се формира од хетероцикличног амина, који се назива азотни амин и молекула шећера који може бити рибоза или деоксирибоза. Када је фосфатна група повезана са нуклеозидом, нуклеозид постаје нуклеотид.

Базе у прекурсорима ДНК нуклеозида су аденин, гванин, цитозин и тимин. Ово друго замењује урацил у РНА ланцу. Молекули шећера деоксирибозе везују се за базе у прекурсорима ДНК нуклеозида.

Нуклеозиди ДНК су означени као аденозин, гванозин, тимидин и цитозин. Слика 6 илуструје структуре ДНК нуклеозида.

Када нуклеозид добије фосфатну групу, он постаје нуклеотид; Једна, две или три фосфатне групе могу бити везане за нуклеозид. Примери су аденин рибонуклеозид монофосфат (АМП), аденин рибонуклеозид дифосфат (АДП) и аденин рибонуклеозид трифосфат (АТП).

Нуклеотиди (нуклеозиди повезани са фосфатом) нису само основне компоненте РНК и ДНК, већ служе и као извори енергије и преносници информација у ћелијама.

На пример, АТП служи као извор енергије у многим биохемијским интеракцијама у ћелији, ГТП (гванозин трифосфат) обезбеђује енергију за синтезу протеина, а циклични АМП (циклички аденозин монофосфат), циклични нуклеотид, преноси сигнале у протеине. одговора хормона и нервног система (плава, СФ).

У случају ДНК, монофосфатни нуклеотиди су везани кроз фофодиестерску везу између 5 'и 3' угљеника другог нуклеотида да би се формирао ланац ланца како је приказано на слици 8..

Затим се ланац који чине нуклеотиди спојени фосфодиестерском везом везује за комплементарну траку да би се формирао ДНК молекул, као што је приказано на слици 9. \ т.

Биолошки значај деоксирибозе

Конфигурација ДНК ланца је веома стабилна, делом због гомила молекула дезоксирибозе.

Молекули деоксирибозе интерагују преко Ван дер Ваалсових сила између њих помоћу трајних диполних интеракција и дипола индукованих кисеоницима хидроксилних група (ОХ), што даје додатну стабилност ланцу ДНК.

Одсуство 2 'хидроксилне групе у дезоксирибози је очигледно одговорно за већу механичку флексибилност ДНК у поређењу са РНК, што јој омогућава да претпостави конформацију двоструке спирале, а такође (код еукариота) да буде чврсто рањена унутар језгра ћелија.

Дво-ланчани ДНК молекули су такође обично много дужи од РНК молекула. Кичма РНК и ДНК су структурно сличне, али РНА је једноланчана и направљена је од рибозе умјесто деоксирибозе..

Због недостатка хидроксилне групе, ДНК је отпорнија на хидролизу од РНК. Недостатак делимично негативне хидроксилне групе такође погодује ДНК на РНК у стабилности.

Увек постоји негативан набој повезан са фосфодиестерским мостовима који повезују два нуклеотида који одбијају хидроксилну групу у РНК, чинећи је мање стабилном од ДНК (Структурна биохемија / Нуклеинска киселина / Шећери / Дезоксирибозни шећер, 2016).

Други биолошки важни деривати деоксирибозе укључују моно-, ди- и трифосфате, као и 3'-5'-цикличне монофосфате, као и да се смисао ДНК ланца означава угљеницима рибозе. Ово је посебно корисно за разумевање репликације ДНК.

Као што је већ уочено, молекули ДНК су дволанчани и два ланца су антипаралелна, односно, протичу у супротним правцима. Репликација ДНК у прокариотима и еукариотима јавља се истовремено у оба ланца.

Међутим, нема никаквог ензима у било ком организму који може полимеризовати ДНК у правцу 3 'до 5', тако да оба недавно реплицирана ланца ДНА не могу истовремено расти у истом правцу.

Међутим, исти ензим истовремено репродукује оба ланца. Појединачни ензим репликује ланац ("проводни ланац") континуирано у правцу 5 'до 3', са истим општим правцем напредовања.

Реплицирајте другу линију ("одложени ланац") дисконтинуирано док полимеризујете нуклеотиде у кратким млазовима од 150-250 нуклеотида, поново у правцу 5 'до 3', али у исто време окренути према задњем крају РНК преседана уместо нереплицираног дела.

Пошто су ДНК ланци антипаралелни, ензимски ДНА полимераза ради асиметрично. У главном ланцу (напред), ДНК се синтетише континуирано. У одложеном филаменту, ДНК је синтетизована у кратким фрагментима (1-5 килограмских база), такозвани фрагменти Оказакија.

Неколико фрагмената Оказакија (до 250) мора бити синтетизовано, редом, за сваку репликациону вилицу. Да би се осигурало да се ово деси, хеликаза делује на одложени ланац да би одмотала дсДНК у правцу 5 'до 3'.

У нуклеарном геному сисара, већина РНК прајмера се на крају уклања као део процеса репликације, док после репликације митохондријског генома мали део РНК остаје интегрални део затворене кружне ДНК структуре.

Референце

  1. Блуе, М.-Л. (С.Ф.). Која је разлика између нуклеотида и нуклеозида? Опорављен од сциенцинг.цом.
  2. Царр, С. М. (2014). Деоксирибоза против рибозних шећера. Преузето са мун.ца.
  3. ЦОМПОУНД: Ц01801. (С.Ф.). Рецоверед фром геноме.јп.
  4. Црицк, Ј.Д. (1953). Структура за нуклеинску киселину деоксирибозе. Природа. Опорављено од гениус.цом.
  5. ЕМБЛ-ЕБИ (2016, 4. јул). 2-деокси-Д-рибоза. Опорављено од еби.ац.ук. 
  6. Енцицлопӕдиа Британница. (1998, 20. септембар). Деокирибосе. Рецоверед фром британница.цом.
  7. МУРРАИ, Р.К., БЕНДЕР, Д.А., & БОТХАМ, К. М. (2013). Харпер Биоцхемистри 28. издање. Мцграв-Хилл.
  8. Национални центар за биотехнолошке информације ... (2017, 22. април). ПубЦхем Цомпоунд Датабасе; ЦИД = 5460005. Преузето са пубцхем.нцби.нлм.них.гов.
  9. Краљевско хемијско друштво. (2015). 2-Деокси-Д-рибоза. Преузето са цхемспидер.цом.
  10. Структурна биохемија / Нуклеинска киселина / Шећери / шећер деоксирибозе. (2016, 21. септембар). Преузето са викибоокс.орг.