Deoksiriboz Yapısı, Özellikleri ve Önemi



deoksiriboz, ayrıca 2-deoksi-D-riboz veya 2-deoksi-D-eritro-pentoz olarak da bilinir, ampirik formülü C olan 5-karbon monosakarittir (pentoz).5'H10Ey4. Yapısı Şekil 1'de sunulmuştur (EMBL-EBI, 2016).

Molekül, DNA polimerinin "iskeletini" oluşturmak üzere fosfat grupları ile değiştirilen ve azotlu bazlara bağlandığı, DNA yapısının (deoksiribonükleik asit) bir bileşenidir.

Riboz yerine deoksiribozun varlığı, DNA ve RNA (ribonükleik asit) arasındaki farktır. Deoksiriboz 1935'te sentezlendi, ancak 1954'e kadar DNA'dan izole edilmedi (Encyclopædia Britannica, 1998).

Deoksiribozda bütün hidroksil grupları Fischer çıkıntısında aynı tarafta bulunur (şekil 2). D-2-deoksiriboz, bir nükleik asit DNA öncüsüdür. 2-deoksiriboz bir aldopentoz, yani beş karbon atomlu ve bir aldehit fonksiyonel gruba sahip bir monosakarittir..

Bu şekerler söz konusu olduğunda, karbonların, bunları DNA zincirinde bulunan azotlu bazların karbonlarından ayırt etmek için bir kesme işareti ile belirtildiği belirtilmelidir. Bu şekilde, deoksiribozun karbon C2 'de OH bulunmadığı söylenir..

Deoksiribozun siklik yapısı

Bütün karbonhidratlar, sulu ortam içinde çevrilir, çünkü bu stabilite sağlar. Karbon sayılarına bağlı olarak, şekil 3'te belirtildiği gibi furan veya pirana benzeyen bir yapı benimseyebilirler (MURRAY, BENDER, & BOTHAM, 2013).

Deoksiriboz esas olarak üç yapının bir karışımı olarak bulunur: doğrusal form H- (C = O) - (CH2) - (CHOH) 3-H ve iki halka formu, deoksirbofuranoz (C3'-endo) beş halkalı bacaklarda ve deoksiribopiranoz ("C2'-endo"), altı üyeli bir halka ile. Son form, Şekil 4'te gösterildiği gibi baskındır..

Riboz ve deoksiriboz arasındaki farklar

Adından da anlaşılacağı gibi, deoksiriboz deoksijenlenmiş bir şekerdir, bu da bir oksijen atomunun kaybı ile riboz şekerinden türetildiği anlamına gelir..

Şekil 5'te gösterildiği gibi karbon C2 'de hidroksil grubundan (OH) yoksundur (Carr, 2014). Riboz RNA zincirinin bir parçası iken deoksiriboz şeker DNA zincirinin bir parçasıdır.

Pentoz şekerleri, arabinoz ve riboz sadece C2 'de stereokimyaya göre farklılık gösterdiğinden (riboj R ve arabinoz Fisher'ın sözleşmesine göre L'dir), 2-deoksiriboz ve 2-deoksyarabinoz eşdeğerdir, ancak terimi nadiren kullanılır, çünkü arabinoz değil riboz, deoksiribozun öncüsüdür..

Fiziksel ve kimyasal özellikler

Riboz sulu çözeltide renksiz bir sıvı oluşturan beyaz bir katıdır (Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi., 2017). Molekül ağırlığı 134.13 g / mol, 91 ° C erime noktasına ve suda çok çözünür olan tüm karbonhidratlar gibi (Royal Society of Chemistry, 2015).

Deoksiriboz, ribonükleotit indirgemeleri adı verilen enzimler tarafından riboz 5-fosfattan pentoz fosfat yolundan kaynaklanır. Bu enzimler, deoksijenasyon işlemini katalize eder (BİLEŞİK: C01801, S.F.).

DNA'da deoksiriboz

Yukarıda bahsedildiği gibi, deoksiriboz, DNA zincirinin, biyolojik olarak büyük önem veren bir bileşenidir. DNA molekülü (deoksiribonükleik asit), yaşamdaki genetik bilginin ana deposudur..

Standart nükleik asit isimlendirmesinde, bir DNA nükleotidi, karbon 1 'ribozuna bağlı organik bir baz (genellikle adenin, timin, guanin veya sitozin) içeren bir deoksiriboz molekülünden oluşur.

Her bir deoksiriboz biriminin 5 'hidroksili, önceki birimdeki deoksiribozun 3' karbonuna bağlanan bir fosfat (bir nükleotit oluşturan) ile değiştirilir (Crick, 1953).

DNA zincirinin oluşumu için ilk önce nükleozitlerin oluşumu gereklidir. Nükleozitler nükleotidlerden önce gelir. DNA (deoksiribonükleik asit) ve RNA (ribonükleik asit) nükleotit zincirleri tarafından oluşturulur.

Bir nükleosit, azotlu amin ve riboz veya deoksiriboz olabilen bir şeker molekülü adı verilen heterosiklik bir amin tarafından oluşturulur. Bir fosfat grubu bir nükleozite bağlandığında, nükleosid bir nükleotit olur.

DNA nükleosid öncülerindeki bazlar adenin, guanin, sitozin ve timindir. Sonuncusu, RNA zincirindeki urasil yerine geçer. Deoksiriboz şeker molekülleri, DNA nükleosit öncüleri içindeki bazlara bağlanır.

DNA'nın nükleosidleri, adenosin, guanozin, timidin ve sitozin olarak adlandırılır. Şekil 6, DNA nükleosidlerinin yapılarını göstermektedir.

Bir nükleosit bir fosfat grubu edindiğinde, bir nükleotit olur; Bir nükleosite bir, iki veya üç fosfat grubu eklenebilir. Örnekleri adenin ribonükleozit monofosfat (AMP), adenin ribonükleosit difosfat (ADP) ve adenin ribonükleosit trifosfat (ATP)..

Nükleotitler (fosfata bağlı nükleositler) sadece RNA ve DNA'nın temel bileşenleri değildir, aynı zamanda hücrelerde enerji kaynağı ve bilgi aktarıcı görevi görürler.

Örneğin, ATP, hücrede birçok biyokimyasal etkileşimde bir enerji kaynağı olarak görev yapar, GTP (guanozin trifosfat) protein sentezi için enerji sağlar ve siklik bir nükleotid olan siklik AMP (siklik adenozin monofosfat) proteinleri iletir. hormonal ve sinir sistemi tepkileri (Mavi, SF).

DNA durumunda, monofosfat nükleotitler, Şekil 8'de belirtildiği gibi zincirin bir iplikçikini oluşturmak üzere başka bir nükleotidin 5 've 3' karbonu arasındaki bir fofodiester bağı ile bağlanır..

Daha sonra, fosfodiester bağı ile birleştirilen nükleotitlerin oluşturduğu iplik, Şekil 9'da gösterildiği gibi DNA molekülünü oluşturmak için tamamlayıcı iplikçiklere bağlanır..

Deoksiribozun biyolojik önemi

DNA zincirinin konfigürasyonu, kısmen deoksiriboz moleküllerinin yığınlarından dolayı oldukça kararlıdır..

Deoksiriboz molekülleri, Van der Waals kuvvetleri vasıtasıyla, aralarında kalıcı dipol etkileşimleri ve hidroksil gruplarının (OH) oksijeni tarafından indüklenen dipoller vasıtasıyla etkileşime girerek DNA zincirine ilave stabilite kazandırır.

Deoksiribozda 2 'hidroksil grubunun yokluğu, görünüşe göre, DNA'nın RNA'ya kıyasla daha fazla mekanik esnekliğinden sorumludur, bu, çift sarmalın ve ayrıca (ökaryotlarda) çekirdeğinin içinde sıkıca sarılmasının konformasyonunu almasını sağlar. hücre.

Çift sarmallı DNA molekülleri ayrıca tipik olarak RNA moleküllerinden çok daha uzundur. RNA ve DNA'nın omurgası yapısal olarak benzerdir, ancak RNA tek sarmallıdır ve deoksiriboz yerine ribozdan yapılmıştır..

Hidroksil grubunun bulunmamasından dolayı DNA, RNA'ya kıyasla hidrolize karşı daha dirençlidir. Kısmen negatif hidroksil grubunun olmayışı, RNA üzerindeki DNA'yı stabil bir şekilde destekler..

RNA'daki hidroksil grubunu iten iki nükleotidi bağlayan ve onu DNA'dan daha az stabil hale getiren fosfodiester köprülerle bağlantılı her zaman negatif bir yük vardır (Yapısal Biyokimya / Nükleik Asit / Şekerler / Deoksiriboz Şekeri, 2016).

Diğer biyolojik olarak önemli deoksiriboz türevleri, mono-, di- ve trifosfatların yanı sıra 3'-5'siklik monofosfatları içerir, ayrıca DNA sarmalının anlamının riboz karbonları ile belirtildiği belirtilmelidir. Bu, DNA replikasyonunu anlamak için özellikle yararlıdır.

Daha önce gözlendiği gibi, DNA molekülleri çift sarmallıdır ve iki zincir antiparaleldir, yani ters yönlerde çalışırlar. Prokaryotlarda ve ökaryotlarda DNA replikasyonu her iki zincirde aynı anda gerçekleşir.

Bununla birlikte, herhangi bir organizmada DNA'yı 3 'ila 5' yönünde polimerize edebilen herhangi bir enzim yoktur, böylece her iki yeni çoğaltılmış DNA zinciri aynı anda aynı yönde büyüyemez..

Bununla birlikte, aynı enzim her iki zinciri de aynı anda üretir. Tek enzim, aynı genel ilerleme yönü ile 5 'ila 3' yönünde sürekli olarak bir iplikçik ("iletken iplik") kopyalar.

Diğer iplikçik ("gecikmeli iplik"), tekrar 5 'ila 3' yönünde, fakat aynı zamanda RNA'nın arka ucuna bakacak şekilde, yine 150-250 nükleotitli kısa jetlerde polimerleştirilirken süreksiz olarak kopyalanır. çoğaltılmamış kısma doğru yerine.

DNA iplikçikleri antiparalel olduğundan, DNA polimeraz enzimi asimetrik olarak çalışır. Ana zincirde (ileri), DNA sürekli olarak sentezlenir. Gecikmeli filamentte, DNA Okazaki'nin sözde parçaları olan kısa parçalarda (1-5 kilo baz) sentezlenir..

Her çoğaltma çatalı için, birkaç Okazaki fragmanının (250 ye kadar) sırayla sentezlenmesi gerekir. Bunun olmasını sağlamak için sarmal, dsDNA'yı 5 'ila 3' yönünde gevşetmek için gecikmiş zincire etki eder..

Memeli nükleer genomunda çoğu RNA primerinin sonunda replikasyon işleminin bir parçası olarak çıkarıldığı, mitokondriyal genomun replikasyonundan sonra RNA'nın küçük kısmı kapalı dairesel DNA yapısının ayrılmaz bir parçası olarak kaldığı,.

referanslar

  1. Mavi, M. (S.F.). Nükleotid ve Nükleosit Arasındaki Fark Nedir?? Sciencing.com adresinden kurtarıldı.
  2. Carr, S.M. (2014). Deoksiriboz ve Riboz şekeri. Mun.ca'dan alındı.
  3. BİLEŞİK: C01801. (S.F.). Genome.jp dosyasından kurtarıldı.
  4. Crick, J.D. (1953). Deoksiriboz Nükleik Asit Yapısı. doğa. Genius.com'dan kurtarıldı.
  5. EMBL-EBI. (2016, 4 Temmuz). 2-deoksi-D-riboz. Ebi.ac.uk adresinden kurtarıldı. 
  6. Ansiklopedi Britannica. (1998, 20 Eylül). deoksiriboz. Britannica.com adresinden kurtarıldı.
  7. MURRAY, R.K., BENDER, D.A., & BOTHAM, K.M. (2013). Harper Biyokimya 28th edition. McGraw-Hill.
  8. Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi ... (2017, 22 Nisan). PubChem Bileşik Veritabanı; CID = 5460005. Pubchem.ncbi.nlm.nih.gov adresinden alındı.
  9. Kraliyet Kimya Derneği. (2015). 2-Deoksi-D-Riboz. Chemspider.com sitesinden alındı.
  10. Yapısal Biyokimya / Nükleik Asit / Şekerler / Deoksiriboz Şekeri. (2016, 21 Eylül). Wikibooks.org'dan alındı.