DEZOKSIRIBOZĖ: STRUKTŪRA, FUNKCIJOS IR BIOSINTEZĖ - CHEMIJA - 2025

Deoksiribozė arba D-2-deoksiribozė yra penkių - anglies cukraus, kad nukleotidus, Deoksiribonukleorūgštis (DNR). Šis cukrus veikia kaip fosfato grupės ir azotinės bazės, sudarančios nukleotidus, sąjungos pagrindas.

Angliavandeniai apskritai yra būtinos gyvų būtybių molekulės, jie atlieka skirtingas esmines funkcijas ne tik kaip molekulės, iš kurių ląstelėms gali būti išgaunama energija, bet ir struktūrizuoja DNR grandines, per kurias perduodama genetinė informacija. .

Cheminė dezoksiribozės struktūra (Šaltinis: Edgar181 per „Wikimedia Commons“)

Visų cukrų ar angliavandenių bendra formulė yra CnH2nOn, deoksiribozės atveju jo cheminė formulė yra C5H10O4.

Dezoksiribozė yra cukrus, kuris struktūrizuoja DNR, ir jis skiriasi nuo ribozės (cukraus, kuris sudaro RNR) tik tuo, kad jame yra vandenilio atomas (-H), esantis 3 anglyje, o ribozė turi hidroksilo funkcinę grupę (- OH) toje pačioje padėtyje.

Dėl šio struktūrinio panašumo ribozė yra svarbiausias pradinis substratas dezoksiribozės cukrų sintezei ląstelėse.

Vidutinėje ląstelėje RNR kiekis yra beveik 10 kartų didesnis nei DNR, o perdirbta RNR dalis, nukreipta deoksiribozės formavimui, turi svarų indėlį į ląstelių išlikimą.

Struktūra

Dezoksiribozė yra monosacharidas, sudarytas iš penkių anglies atomų. Jis turi aldehido grupę, todėl jis yra klasifikuojamas aldopentozių grupėje (aldo, aldehidui ir pento penkiems angliavandeniliams).

Suskaidę deoksiribozės cheminę sudėtį galime pasakyti, kad:

Jį sudaro penki anglies atomai, aldehido grupė randama anglies 1 padėtyje, anglies 2 padėtyje ji turi du vandenilio atomus, o anglies 3 padėtyje ji turi du skirtingus pakaitus, būtent: hidroksilo grupė (-OH) ir vandenilio atomas.

Anglis, esanti 4 ir 3 padėtyse, turi OH grupę ir vandenilio atomą. Būtent per šioje pozicijoje esančią hidroksilo grupės deguonies atomą molekulė gali įgyti ciklinę konformaciją, nes ji jungiasi prie anglies 1 padėtyje.

Penktasis anglies atomas yra prisotintas dviem vandenilio atomais ir yra molekulės galiniame gale, už žiedo.

Aldehidų grupėje, esančioje anglies 1, azoto bazės yra sujungtos kartu su cukrumi ir sudaro nukleozidus (nukleotidus be fosfato grupės). Deguonis, prijungtas prie 5 anglies atomo, yra ten, kur yra prijungta fosfato grupė, kuri sudaro nukleotidus.

DNR spiralėje ar grandinėje fosfato grupė, prijungta prie nukleotido 5 anglies, yra ta, kuri yra prijungta prie anglies OH grupės 3-oje deoksiribozės, priklausančios kitam nukleotidui, 3 padėtyje ir pan.

Optiniai izomerai

Tarp penkių anglies atomų, sudarančių dezoksiribozės pagrindą, yra trys anglies atomai, turintys keturis skirtingus pakaitus kiekvienoje pusėje. 2 padėtyje esanti anglis yra asimetriška jų atžvilgiu, nes ji nėra prisijungusi prie jokios OH grupės.

Todėl ir pagal šį anglies atomą dezoksiribozė gali būti gaunama dviem „izoformomis“ arba „optiniais izomerais“, kurie yra žinomi kaip L-dezoksiribozė ir D-dezoksiribozė. Abi formos gali būti apibrėžtos iš karbonilo grupės, esančios Fišerio struktūros viršuje.

Visos dezoksiribozės žymimos kaip „D-dezoksiribozė“, kur -OH grupė, prijungta prie anglies 2, yra išdėstyta dešinėje, o „L-dezoksiribozės“ formos –OH grupė yra kairėje.

„D“ formos cukrūs, įskaitant deoksiribozę, yra vyraujantys organizmų metabolizme.

funkcijos

Dezoksiribozė yra cukrus, kuris veikia kaip daugelio svarbių makromolekulių, tokių kaip DNR, ir didelės energijos nukleotidų, tokių kaip ATP, ADP, AMP ir GTP, elementas.

Skirtumas, kurį cikliška dezoksiribozės struktūra turi ribozės atžvilgiu, daro buvusią daug stabilesnę molekulę.

Dėl to, kad nėra deguonies atomo, turinčio anglies 2, deoksiribozė yra mažiau linkusi į redukcijos cukrų, ypač palyginti su riboze. Tai labai svarbu, nes jis suteikia stabilumą molekulėms, kurių dalis ji yra.

Biosintezė

Dezoksiribozė, kaip ir ribozė, gyvūno kūne gali būti sintetinta tokiu būdu, kai skaidomi kiti angliavandeniai (dažniausiai heksozės, tokios kaip gliukozė), arba susikondensavus mažesnius angliavandenius (triozes ir kitus dviejų anglies junginius). , pavyzdžiui).

Pirmuoju atveju, tai yra gaunant deoksiribozę, suskaidant „aukštesnius“ angliavandenių junginius, tai įmanoma dėl ląstelių metabolinio pajėgumo tiesiogiai konvertuoti ribulozės 5-fosfatą, gautą per pentozės fosfato į ribozės 5-fosfatą.

Struktūrinis ribozės ir dezoksiribozės palyginimas (Šaltinis: Genomikos ugdymo programa per „Wikimedia Commons“)

Ribozės 5-fosfatas gali būti dar labiau redukuotas iki dezoksiribozės 5-fosfato, kuris gali būti tiesiogiai naudojamas energetinių nukleotidų sintezei.

Bakterijų ekstraktuose buvo parodyta, kad ribozė ir dezoksiribozė susidaro kondensavus mažesnius cukrų, kai deoksiribozės susidarymas buvo patikrintas dalyvaujant glicerraldehido fosfatui ir acetaldehidui.

Panašių įrodymų buvo gauta atliekant tyrimus su gyvūniniais audiniais, tačiau inkubuojant fruktozės-1-6-bisfosfatą ir acetaldehidą, esant jodoacto rūgščiai.

Ribonukleotidų pavertimas dezoksiribonukleotidais

Nors mažos anglies atomų frakcijos, nukreiptos į nukleotidų biosintezės kelius, yra nukreiptos į deoksinukleotidų (DNR nukleotidų, turinčių dezoksiribozę kaip cukrų) biosintezę, dauguma jų nukreiptos daugiausia į ribonukleotidų susidarymą .

Taigi dezoksiribozė sintezuojama daugiausia iš jos oksiduoto darinio - ribozės - ir tai įmanoma ląstelėje dėl didelio DNR ir RNR, kuris yra pagrindinis ribonukleotidų (svarbus šaltinis ribozės cukrus).

Taigi, pirmasis deoksinukleotidų iš ribonukleotidų sintezės žingsnis yra dezoksiribozės susidarymas iš ribozės, kuri sudaro šiuos nukleotidus.

Dėl to ribozė yra redukuojama, tai yra, OH grupė, esanti ribozės 2 anglies dalyje, pašalinama ir keičiama į hidrido joną (vandenilio atomą), išlaikant tą pačią konfigūraciją.

Nuorodos

1. Bernstein, IA ir Sweet, D. (1958). Dezoksiribozės biosintezė nepažeistose Escherichia coli vietose. Biologinės chemijos žurnalas, 233 (5), 1194–1198.
2. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT ir Miller, JH (2005). Įvadas į genetinę analizę. Macmillanas.
3. Mathews, CK, Van Holde, KE ir Ahern, KG (2000). Biochemija. 2000. San Franciskas: Benjaminas Cummingsas.
4. McGEOWN, MG ir Malpress, FH (1952). Dezoksiribozės sintezė gyvūnų audiniuose. „Nature“, 170 (4327), 575–576.
5. Watsonas, JD, ir Crickas, F. (1953). Dezoksiribozės nukleorūgšties struktūra.