Povezava s fosfodiésterjem

Kaj je fosfodiésterjeve povezave?

The Povezave s fosfodiésterjem So kovalentne vezi, ki se pojavljajo med dvema atoma kisika v fosfatni skupini in hidroksilnimi skupinami dveh drugih različnih molekul. V tej vrsti povezav fosfatna skupina deluje kot stabilen sindikalni "most" med obema molekulama skozi svoje kisikove atome.

Temeljna vloga fosfodiésterskih vezi v naravi je vloga tvorbe verig nukleinske kisline, tako DNK kot RNA. Skupaj s pentoznimi sladkorji (deoksiriboza ali ribozo, kot je primer), so fosfatne skupine del podporne strukture teh pomembnih biomolekul.

Fosfodiéster povezava v okostju DNK. Wikimedia Commons

Nukleotidne verige DNK ali RNA, podobno kot beljakovine, lahko prevzamejo različne tridimenzionalne konformacije, ki so stabilizirane z nekovalentnimi vezmi, kot so vodikovi mostovi med komplementarnimi bazami.

Vendar pa primarno strukturo daje linearno zaporedje nukleotidov, združenih s pomočjo fosfodiésterja.

Kako se tvori povezava s fosfodiésterjem?

Tako kot peptidne vezi v beljakovinah in glukozidnih veznih med monosaharidi, tudi fosfodijske vezi izhajajo iz dehidracijskih reakcij, pri katerih se izgubi molekula vode. Nato splošna shema ene od teh dehidracijskih reakcij:

H-X₁-OH + H-X₂-OH → H-X₁-X₂-OH + H₂Tudi

Fosfatni ioni ustrezajo povsem neprijetni konjugatni bazi fosforne kisline in se imenujejo anorganski fosfati, katerih okrajšava je označena kot PI. Ko sta dve fosfatni skupini združeni med seboj brezvodna fosfatna vez, in molekulo, znano kot anorganski pirofosfat ali PPI, dobimo.

Vam lahko služi: izomalt: značilnosti, struktura, funkcije

Ko se fosfatni ion pridruži ogljikovi atomu organske molekule, se kemična vez imenuje fosfatni ester, nastala vrsta pa je organski monofosfat. Če se organska molekula veže na več kot eno fosfatno skupino, se oblikujejo organski difosfati ali trifati.

Ko se ena sama molekula anorganskega fosfata pridruži dvema organskima skupinama, se uporablja fosfodiéster ali "dieter fosfat". Pomembno je, da fosfodiésterjeve vezi ne zamenjujete z visokoenergetskimi fosfoanhidro vezmi med molekulami fosfatne skupine, kot je ATP.

Fosfodiésterjeve vezi med sosednjimi nukleotidi so sestavljene iz dveh fosfoestterskih vezi, ki se pojavljajo med hidroksilom v položaju 5 'nukleotida in hidroksila v položaju 3' naslednjega nukleotida v DNA ali RNA prahu.

Glede na pogoje medija lahko te vezi hidroliziramo tako encimsko kot ne encimsko.

Vključeni encimi

Oblikovanje in ruptura kemijskih vezi je ključnega pomena za vse vitalne procese, kot jih poznamo, in primer fosfodiésterskih vezi ni izjema.

Med najpomembnejšimi encimi, ki jih lahko tvorijo te povezave, so DNK ali RNA polimeraze in rebraste. Encimi fosfodiesterae jih lahko encimsko hidrolizirajo.

Med replikacijo je ključni postopek za razmnoževanje celic v vsakem reakcijskem ciklu DNTP (deoksinukleotid trifosfat), ki se komplementarni na bazo plesni vgradi v DNK s pomočjo reakcije prenosa nukleotida.

Polimeraza je odgovorna za oblikovanje nove povezave med 3'-OH kalupa s pomočjo fosfoanhidro povezav.

Vam lahko služi: protonefridi

Rezultat je obseg verige z nukleotidom in sproščanjem molekule pirofosfata (PPI). Ugotovljeno je bilo, da te reakcije zaslužijo dva dvovalentna magnezijeva iona (MG²⁺), katerih prisotnost omogoča elektrostatično stabilizacijo nukleofila OH^- Da dobite pristop k aktivnemu mestu encima.

On Pk_do fosfodiésterjeve povezave je blizu 0, zato so v vodni raztopini te vezi popolnoma ionizirane, negativno naložene.

To daje molekulam nukleinske kisline negativno obremenitev, ki je nevtralizirana zaradi ionskih interakcij s pozitivnimi obremenitvami aminokislin beljakovin, elektrostatičnim združevanjem s kovinskimi ioni ali povezavi s poliamini.

V vodni raztopini so fosfodiésterjeve vezi v molekulah DNK veliko bolj stabilne kot pri molekulah RNA. V alkalni raztopini se te vezi v molekulah RNA razdelijo z intramolekularnim premikom nukleozida na koncu 5 'z oksianom 2'.

Funkcija in primeri

Kot rečeno, je najpomembnejša vloga teh vezi njihova udeležba pri oblikovanju okostja molekul nukleinske kisline, ki so najpomembnejše molekule v celičnem svetu.

Aktivnost encimov topoizomeraze, ki aktivno sodelujejo pri razmnoževanju sinteze DNK in beljakovin, je odvisna od interakcije fosfodiésterskih vezi 5 'konca DNK DNK s stransko verigo tirozinskih odpadkov na aktivnem mestu teh encimov.

Vam lahko služi: 19 vrst fosilizacije in njihove značilnosti

Molekule, ki sodelujejo kot drugi glasniki, kot sta ciklični monofosfat adenozin (cAMP) ali ciklični trifosfatni gvanozin (CGTP).

Gliceofosfolipidi, temeljne sestavine v bioloških membranah, so sestavljene iz molekule glicerola, ki se veže s fosfodiesterskimi vezmi na polarne skupine "glave", ki sestavljajo hidrofilno območje molekule.

Reference

1. Lodish, h., Berk, a., Kaiser, c. Do., Krieger, m., Bretscher, a., Ploegh, h., Martin, k. (2003). Biologija molekulskih celic (5. izd.). Freeman, w. H. & Podjetje.
2. Nakamura, t., Zhao in., Yamagata in., Hua in. J., & Yang, w. (2012). Gledanje DNK polimeraze η naredi fosfodiester. Narava, 487(7406), 196–201.
3. Nelson, d. L., & Cox, m. M. (2009). Lehningerjeva načela biokemije. Omega izdaje (5. izd.)