Fosfodiéster

Čo je to fosfodiérové ​​odkazy?

Ten fosfodiéster Sú to kovalentné väzby, ktoré sa vyskytujú medzi dvoma atómami kyslíka fosfátovej skupiny a hydroxylovými skupinami dvoch ďalších rôznych molekúl. V tomto type spojenia fosfátová skupina pôsobí ako stabilný „most“ medzi týmito dvoma molekulami prostredníctvom atómov kyslíka.

Základnou úlohou fosfodiérových väzieb v prírode je úloha tvorby reťazcov nukleových kyselín, DNA aj RNA. Spolu s pentózovými cukrami (deoxyribóza alebo ribóza, ako je to tak), sú fosfátové skupiny súčasťou podpornej štruktúry týchto dôležitých biomolekúl.

Fosfodiéster Link v kostre DNA. Wikimedia Commons

Nukleotidové reťazce DNA alebo RNA, podobne ako proteíny, môžu predpokladať rôzne trojrozmerné konformácie, ktoré sú stabilizované nekovalentnými väzbami, ako sú napríklad vodíkové mostíky medzi komplementárnymi základňami.

Primárna štruktúra je však daná lineárnou sekvenciou nukleotidov zjednotených kovalentne pomocou fosfodiérového.

Ako sa vytvára fosfodiéster?

Podobne ako peptidové väzby v proteínoch a glukozidné väzby medzi monosacharidmi, aj fosfodiérové ​​väzby sú výsledkom dehydratačných reakcií, v ktorých sa stratí molekula vody. Ďalej, všeobecná schéma jednej z týchto reakcií dehydratácie:

H-x₁-OH + H-X₂-OH → H-X₁-X₂-Oh + h₂Ani

Fosfátové ióny zodpovedajú úplne nepríjemnej konjugovanej základne kyseliny fosforečnej a nazývajú sa anorganické fosfáty, ktorých skratka je označená ako PI. Keď sú dve fosfátové skupiny spojené medzi sebou, získajú sa bezvodú fosfátovú väzbu a získa sa molekula známa ako anorganický pyrofosfát alebo PPI.

Môže vám slúžiť: Izomalt: Charakteristiky, štruktúra, funkcie

Keď fosfátový ión spája atóm uhlíka organickej molekuly, chemická väzba sa nazýva fosfátový ester a výsledný druh je organický monofosfát. Ak sa organická molekula viaže na viac ako jednu fosfátovú skupinu, vytvárajú sa organické difosfáty alebo trifáty.

Keď sa jedna molekula anorganického fosfátu spojí s dvoma organickými skupinami, používa sa fosfodiéter alebo „dieter fosfát“. Je dôležité nezamieňať fosfodiérové ​​väzby s vysokou energetickou fosfoanhydro väzbami medzi molekulami fosfátovými skupinami, ako je ATP, napríklad.

Fosfodiérové ​​väzby medzi susednými nukleotidmi pozostávajú z dvoch fosfoestterských väzieb, ktoré sa vyskytujú medzi hydroxylom v polohe 5 'nukleotidu a hydroxylom v polohe 3' nasledujúceho nukleotidu v dNA alebo RNA vlákne.

V závislosti od podmienok média sa tieto väzby môžu hydrolyzovať enzymatické a nie enzymaticky.

Zapojené enzýmy

Tvorba a prasknutie chemických väzieb je rozhodujúca pre všetky životne dôležité procesy, ako ich poznáme, a prípad fosfodiérových väzieb nie je výnimkou.

Medzi najdôležitejšie enzýmy, ktoré tieto spojenia môžu tvoriť, patria DNA alebo RNA polymerázy a ribzýmy. Enzýmy fosfodiesterae sú schopné ich enzymaticky hydrolyzovať.

Počas replikácie je rozhodujúci proces proliferácie buniek v každom reakčnom cykle DNTP (deoxynukleotidový tryfosfát) komplementárny k báze formy, do DNA sa začleňuje pomocou DNA pomocou nukleotidovej reakcie.

Polymeráza je zodpovedná za vytvorenie nového spojenia medzi 3'-OH formy pomocou fosfoanhydro odkazov.

Môže vám slúžiť: protonefridy

Výsledkom je rozsah reťazca nukleotidom a uvoľňovanie pyrofosfátovej molekuly (PPI) S. Zistilo sa, že tieto reakcie si zaslúžia dva dvojmocné ióny horčíka (mg²⁺), ktorého prítomnosť umožňuje elektrostatickú stabilizáciu nukleofilového OH^- Získať prístup k aktívnemu miestu enzýmu.

On Pk_do fosfodiérového spojenia je blízko 0, takže vo vodnom roztoku sú tieto väzby úplne ionizované, negatívne načítané.

To dáva molekulám nukleových kyselín negatívnu záťaž, ktorá je neutralizovaná vďaka iónovým interakciám s pozitívnym zaťažením aminokyselín proteínu, elektrostatického zväzku s kovovými iónmi alebo asociáciou s polyaminami.

Vo vodnom roztoku sú fosfodiérové ​​väzby v molekulách DNA oveľa stabilnejšie ako v molekulách RNA. V alkalickom roztoku sú tieto väzby v molekulách RNA rozdelené intramolekulárnym vytesnením nukleozidu na 5 'konci oxianion 2'.

Funkcia a príklady

Ako už bolo uvedené, najdôležitejšou úlohou týchto väzieb je ich účasť na tvorbe kostry molekúl nukleových kyselín, ktoré sú najdôležitejšími molekulami v bunkovom svete.

Aktivita topoizomerázových enzýmov, ktoré sa aktívne podieľajú na replikácii syntézy DNA a proteínov, závisí od interakcie fosfodiérových väzieb 5 'DNA konca DNA s laterálnym reťazcom tyrozínového odpadu v aktívnom mieste týchto enzýmov.

Môže vám slúžiť: 19 typov fosílizácie a ich charakteristiky

Molekuly, ktoré sa zúčastňujú ako druhí poslovia, ako napríklad cyklický monofosfát adenozín (cAMP) alebo cyklický trfosfát guanozín (CGTP), majú fosfodiérové ​​väzby, ktoré sú hydrolyzované špecifickými enzýmami známymi ako fosfodiesterae, ktorých účasť je najdôležitejšie pre mnohé signalizačné procesy mobilného telefónu.

Glyceofosfolipidy, základné zložky v biologických membránach, sa skladajú z molekuly glycerolu, ktorá sa viaže fosfodiesterovou väzbami na polárne skupiny „hlavy“, ktoré tvoria hydrofilnú oblasť molekuly.

Odkazy

1. Ubytovňa, h., Berk, a., Kaiser, C. Do., Krieger, m., Bretscher, a., Ploegh, h., Martin, K. (2003). Biológia molekulárnych buniek (5. vydanie.). Freeman, w. H. A spoločnosť.
2. Nakamura, T., Zhao a., Yamagata a., Hua a. J., & Yang, w. (2012). Sledovanie DNA polymerázy η Vytvorte fosfodiesterovú väzbu. Povaha, 487(7406), 196-201.
3. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger princípy biochémie. Vydanie omega (5. vydanie.)