Fosfodiéster Link

Co to jest linki fosfodiéster?

Fosfodiéster Links Są to kowalencyjne wiązania występujące między dwoma atomami tlenu grupy fosforanowej a grupami hydroksylowymi dwóch innych różnych cząsteczek. W tego rodzaju linkach grupa fosforanowa działa jako stabilny „most” między dwiema cząsteczkami przez atomy tlenu.

Podstawową rolą wiązań fosfodiéster w naturze jest tworzenie łańcuchów kwasu nukleinowego, zarówno DNA, jak i RNA. Wraz z cukrami pentozowymi (dezoksyryboza lub ryboza, jak to możliwe) grupy fosforanowe są częścią struktury wsparcia tych ważnych biomolekuł.

Fosfodiéster Link w szkielecie DNA. Wikimedia Commons

Łańcuchy nukleotydowe DNA lub RNA, podobnie jak białka, mogą zakładać różne trójwymiarowe konformacje, które są stabilizowane przez wiązania niekowalencyjne, takie jak mosty wodorowe między uzupełniającymi zasadami.

Jednak pierwotna struktura jest podana przez liniową sekwencję nukleotydów zjednoczonych kowalencyjnie za pomocą fosfodiéster.

Jak powstaje link fosfodiéster?

Podobnie jak wiązania peptydowe w białkach i wiązaniach glukozydowych między monosacharydami, wiązania fosfodiéster wynikają z reakcji odwodnienia, w których utrata cząsteczki wody. Następnie ogólny schemat jednej z tych reakcji odwodnienia:

H-X₁-OH + H-X₂-OH → H-X₁-X₂-Och + h₂ALBO

Jony fosforanowe odpowiadają całkowicie nieprzyjemnej podstawy sprzężonej kwasu fosforowego i nazywane fosforanami nieorganicznymi, których skrót jest oznaczony jako PI. Gdy dwie grupy fosforanowe są zjednoczone ze sobą bezwodne wiązanie fosforanowe i uzyskuje się cząsteczkę znaną jako pirofosforan nieorganiczny lub PPI.

Może ci służyć: Isomalt: Charakterystyka, struktura, funkcje

Kiedy jon fosforanowy łączy atom węgla cząsteczki organicznej, wiązanie chemiczne nazywa się estrem fosforanowym, a powstały gatunek jest organicznym monofosforanem. Jeśli cząsteczka organiczna wiąże się z więcej niż jedną grupą fosforanową, powstają organiczne difosforany lub trifaty.

Gdy pojedyncza cząsteczka fosforanu nieorganicznego łączy się z dwiema grupami organicznymi, stosuje się fosfodiéster lub „fosforan dietetyczny”. Ważne jest, aby nie mylić wiązań fosfodiéster z wiązaniami fosfoanhydro o wysokiej energii między grupami fosforanowymi, takimi jak ATP, na przykład ATP.

Wiązania fosfodiéster między sąsiednimi nukleotydami składają się z dwóch wiązań fosfoestterów, które występują między hydroksylami w pozycji 5 'nukleotydu i hydroksylu w pozycji 3' następujących nukleotyd.

W zależności od warunków pożywki, wiązania te można hydrolizować zarówno enzymatyczne, jak i nie enzymatycznie.

Zaangażowane enzymy

Tworzenie i pęknięcie wiązań chemicznych ma kluczowe znaczenie dla wszystkich istotnych procesów, jakie znamy, a przypadek wiązań fosfodiéster nie jest wyjątkiem.

Wśród najważniejszych enzymów, które mogą tworzyć te linki, są polimerazy DNA lub RNA i rybzymy. Enzymy fosfodiesterae są zdolne do ich hydrolizowania enzymatycznie.

Podczas replikacji kluczowy proces proliferacji komórek, w każdym cyklu reakcji DNTP (tryfosforan deoksynukleotydowy) uzupełnia się do podstawy formy do DNA za pomocą reakcji przenoszenia nukleotydów.

Polimeraza jest odpowiedzialna za utworzenie nowego związku między 3'-OH formy za pomocą połączeń fosfoanhydro.

Może ci służyć: protonephrides

Rezultatem jest zakres łańcucha przez nukleotyd i uwalnianie cząsteczki pirofosforanu (PPI) s. Ustalono, że reakcje te zasługują na dwa dwuwartościowe jony magnezu (Mg²⁺), którego obecność umożliwia elektrostatyczną stabilizację nukleofilu OH^- Aby uzyskać podejście do aktywnego miejsca enzymu.

On Pk_Do łącza fosfodiéster jest blisko 0, więc w roztworze wodnym wiązania te są całkowicie zjonizowane, negatywnie obciążone.

Daje to cząsteczce kwasu nukleinowego obciążenie ujemne, które jest zneutralizowane dzięki interakcjom jonowym z dodatnimi obciążeniami aminokwasów białka, zjednoczenie elektrostatyczne z jonami metali lub związkiem z poliaminami.

W wodnym roztworze wiązania fosfodiéster w cząsteczkach DNA są znacznie bardziej stabilne niż w cząsteczkach RNA. W roztworze alkalicznym wiązania tych cząsteczek RNA są podzielone przez wewnątrzcząsteczkowe przesunięcie nukleozydu na końcu 5 'przez oksyanion 2'.

Funkcja i przykłady

Jak wspomniano, najbardziej istotną rolą tych wiązań jest ich udział w tworzeniu szkieletu cząsteczek kwasu nukleinowego, które są najważniejszymi cząsteczkami w świecie komórkowym.

Aktywność enzymów topoizomerazy, które aktywnie uczestniczą w replikacji syntezy DNA i białka, zależy od interakcji wiązań fosfodiésterów 5 'DNA końca DNA z bocznym łańcuchem odpadów tyrozynowych w aktywnym miejscu tych enzymów.

Może ci służyć: 19 rodzajów skamieniania i ich cechy

Cząsteczki, które uczestniczą jako drugie posłańcy, takie jak cykliczny monofosforan adenozyna (cAMP) lub cykliczny guanozyna trifosforanowa (CGTP), mają wiązania fosfodiéster, które są hydrolizowane przez określone enzymy znane jako fosfodiesterae, których uczestnictwo ma najwyższe znaczenie dla wielu procesów sygnalizacyjnych.

Glyceofosfolipidy, podstawowe składniki w błonach biologicznych, składają się z cząsteczki glicerolu, która wiąże się z wiązaniami fosfodiestrowymi z polarnymi grupami „głowy”, które stanowią hydrofilowy region cząsteczki cząsteczki.

Bibliografia

1. Lodish, h., Berk, a., Kaiser, c. DO., Krieger, m., Bretscher, a., Ploegh, godz., Martin, k. (2003). Biologia komórek molekularnych (Ed.). Freeman, w. H. & Firma.
2. Nakamura, t., Zhao i., Yamagata i., Hua i. J., & Yang, w. (2012). Oglądanie polimerazy DNA η wykonania wiązania fosfodiestrowego. Natura, 487(7406), 196-201.
3. Nelson, zm. L., & Cox, m. M. (2009). Zasady biochemii lehninger. Omega Editions (Ed.)