Phosphodiester الرابط كيف يتم تشكيلها ، وظيفة وأمثلة



ال سندات فسفويستر وهي الروابط التساهمية التي تحدث بين اثنين من ذرات الأكسجين لمجموعة الفوسفات ومجموعات الهيدروكسيل من جزيئين آخرين. في هذا النوع من الروابط ، تعمل مجموعة الفوسفات "كجسر" للوحدة المستقرة بين الجزيئين من خلال ذرات الأكسجين..

يتمثل الدور الأساسي لروابط فوسفوديستر في الطبيعة في تكوين خيوط الحمض النووي لكل من الحمض النووي الريبي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA). إلى جانب السكريات البنتوزية (ديوكسي ريبوز أو ريبوز ، حسب الحالة) ، تشكل مجموعات الفوسفات جزءًا من البنية الداعمة لهذه الجزيئات الحيوية المهمة.

يمكن أن تفترض سلاسل النيوكليوتيدات في الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي ، مثل البروتينات ، توافقات ثلاثية الأبعاد مختلفة مثبتة بواسطة روابط غير تساهمية ، مثل روابط الهيدروجين بين القواعد التكميلية.

ومع ذلك ، يتم إعطاء الهيكل الأساسي من خلال التسلسل الخطي للنيوكليوتيدات المرتبطة تساهميًا بواسطة روابط فوسفاتية.

مؤشر

  • 1 كيف يتم تشكيل رابطة phosphodiester?
    • 1.1 الانزيمات المعنية
  • 2 وظيفة وأمثلة
  • 3 المراجع

كيف يتم تشكيل رابطة phosphodiester?

مثل روابط الببتيد في البروتينات والروابط الجليكوسيدية بين السكريات الأحادية ، تنتج روابط فوسفودستر من تفاعلات الجفاف التي تُفقد جزيء الماء. فيما يلي الخطوط العريضة العامة لواحد من ردود فعل الجفاف هذه:

H-X1-OH + H-X2-OH → H-X1-X2-OH + H2O

تتوافق أيونات الفوسفات مع القاعدة المترافقة بالكامل لحمض الفوسفوريك وتسمى الفوسفات غير العضوي ، ويُشار إلى اختصارها بـ Pi. عندما يتم ربط مجموعتين من الفوسفات معًا ، يتم تكوين رابطة فوسفات لامائية ، ويتم الحصول على جزيء يعرف باسم بيروفوسفات غير عضوي أو PPi.

عندما يتم ربط أيون الفوسفات بذرة كربون من جزيء عضوي ، فإن الرابطة الكيميائية تسمى استرات الفوسفات ، والنوع الناتج هو أحادي الفوسفات العضوي. إذا ارتبط الجزيء العضوي بأكثر من مجموعة فوسفات واحدة ، تتشكل ثنائي فسفات عضوي أو ثلاثي فوسفات.

عندما يرتبط جزيء واحد من الفوسفات غير العضوي بمجموعتين عضويتين ، يتم استخدام رابطة فوسفاتية أو "فوسفات ديستر". من المهم عدم الخلط بين روابط فسفوميستر والروابط الفوسفورية عالية الطاقة بين مجموعات الفوسفات من الجزيئات مثل ATP ، على سبيل المثال.

تتكون السندات Phosphodiester بين النيوكليوتيدات المجاورة اثنين من السندات phosphoester التي تحدث بين الهيدروكسيل في موقف 5 'من النوكليوتيدات والهيدروكسيل في 3' موقف النوكليوتيدات القادمة في حلقة واحدة من الحمض النووي RNA أو.

حسب ظروف الوسط ، يمكن تحلل هذه الروابط إنزيميًا وغير إنزيميًا.

الانزيمات المعنية

يعتبر تكوين وكسر الروابط الكيميائية أمرًا حاسمًا لجميع العمليات الحيوية كما نعرفها ، وحالة روابط phosphodiester ليست استثناءً.

من بين الإنزيمات الأكثر أهمية التي يمكن أن تشكل هذه الروابط هي DNA و RNA polymerases و ribozymes. إنزيمات فسفودايسترازات قادرة على تحللها إنزيميًا.

أثناء النسخ المتماثل ، يتم تضمين عملية حاسمة لتكاثر الخلايا ، في كل دورة تفاعل ، dNTP (ديوكسينوكليوتيد ثلاثي الفوسفات) المكمّل لقاعدة القالب في الحمض النووي بواسطة تفاعل نقل النوكليوتيدات.

مقابض البلمرة تشكيل رابطة جديدة بين 3'-OH من حبلا قالب وα فوسفات من dNTP، وذلك بفضل الطاقة المنطلقة من انهيار الروابط بين α و β الفوسفات من dNTP التي ترتبط بواسطة سندات phosphoanhydro.

والنتيجة هي امتداد السلسلة بواسطة نيوكليوتيد وإطلاق جزيء بيروفوسفات (PPi). وقد تقرر أن هذه التفاعلات تستحق اثنين من أيونات المغنيسيوم ثنائي التكافؤ (ملغ2+) ، الذي يسمح وجوده بتثبيت الإلكتروستاتيك للنيكلوفيل OH- للحصول على التقريب إلى موقع نشط من الانزيم.

ال PKإلى من رابطة phosphodiester قريبة من 0 ، لذلك في محلول مائي هذه الروابط مؤينة بالكامل ، سالبة الشحنة.

وهذا يعطي الحمض النووي جزيئات شحنة سالبة الذي هو تحييد التفاعلات الأيونية مع الشحنات الموجبة من الأمينية بقايا حمض البروتينات، وكهرباء ملزمة مع ايونات المعادن أو بالاشتراك مع الأمينات.

في محلول مائي تكون روابط فوسفات الكبريت في جزيئات الحمض النووي أكثر ثباتًا بكثير من جزيئات الحمض النووي الريبي. في محلول قلوي ، يتم تشبث الروابط المذكورة في جزيئات الحمض النووي الريبي عن طريق الإزاحة داخل الجزيئات للنيوكليوسيد في نهاية 5 'بواسطة أوكسيليون 2'..

وظيفة وأمثلة

كما ذكرنا ، فإن أهم دور لهذه الروابط هو مشاركتها في تكوين هيكل عظمي لجزيئات الحمض النووي ، والتي تعد أهم الجزيئات في العالم الخلوي.

نشاط الأنزيمات topoisomerase التي تشارك بنشاط في تكرار الحمض النووي وتخليق البروتين، ويعتمد على التفاعل بين السندات phosphodiester نهاية 5 'من الحمض النووي مع سلسلة من الجانب بقايا التيروزين في موقع نشط من هذه الانزيمات.

الجزيئات المعنية رسل الثانية، مثل الأدينوزين الحلقي الأدينوساين (المخيم) أو دوري غوانوزين ثلاثي الفوسفات (cGTP) لديها روابط phosphodiester التي تحلل بواسطة إنزيمات معينة تعرف باسم phosphodiesterases، الذي المشاركة أمر بالغ الأهمية لكثير من العمليات الإشارات خلوي.

وتتكون Glycerophospholipids المكونات الأساسية في الأغشية البيولوجية للجزيء الجلسرين المنضم من قبل الجماعات phosphodiester من القطبي "الرأس" تشكل المنطقة المائية للجزيء.

مراجع

  1. Fothergill، M.، Goodman، M.F، Petruska، J.، & Warshel، A. (1995). تحليل هيكل الطاقة لدور أيونات المعادن في تحلل بوند الفسفودستر بواسطة DNA Polymerase I. مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية, 117(47) ، 11619-11627.
  2. Lodish، H.، Berk، A.، Kaiser، C.A.، Krieger، M.، Bretscher، A.، Ploegh، H.، Martin، K. (2003). بيولوجيا الخلية الجزيئية (الطبعة الخامسة). فريمان ، دبليو إتش آند كومباني.
  3. Nakamura، T.، Zhao، Y.، Yamagata، Y.، Hua، Y. J.، & Yang، W. (2012). مشاهدة بوليميريز الحمض النووي η اصنع رابطة فوسفاتية. طبيعة, 487(7406) ، 196-201.
  4. نيلسون ، دي إل إل ، وكوكس ، إم إم (2009). مبادئ ليهنغر للكيمياء الحيوية. إصدارات أوميغا (الطبعة الخامسة)
  5. Oivanen، M.، Kuusela، S.، & Lönnberg، H. (1998). حركيات وآليات الانقسام والتساوي في روابط فوسفودستر الحمض النووي الريبي بواسطة الأحماض والقواعد البرونزية. المراجعات الكيميائية, 98(3) ، 961-990.
  6. Pradeepkumar، P.I.، Höbartner، C.، Baum، D.، & Silverman، S. (2008). تشكيل الدنا المحفز من روابط النوكليبتيد. Angewandte Chemie الطبعة الدولية, 47(9) ، 1753-1757.
  7. سودربيرج ، ت. (2010). الكيمياء العضوية مع التركيز البيولوجي المجلد الثاني (المجلد الثاني). مينيسوتا: جامعة مينيسوتا موريس بئر رقمي. تم الاسترجاع من www.digitalcommons.morris.umn.edu