- Paano nabuo ang isang bono na phosphodiester?
- Kasangkot ang mga enzim
- Pag-andar at halimbawa
- Mga Sanggunian
Ang mga bono ng phosphodiester ay mga covalent bond na nangyayari sa pagitan ng dalawa sa mga atom ng oxygen ng isang pangkat na pospeyt at mga pangkat ng hydroxyl ng dalawang magkakaibang mga molekula. Sa ganitong uri ng bono, ang pangkat na pospeyt ay kumikilos bilang isang matatag na bonding "tulay" sa pagitan ng dalawang molekula sa pamamagitan ng kanilang mga atomo ng oxygen.
Ang pangunahing papel ng mga bono ng phosphodiester sa likas na katangian ay ang pagbuo ng mga kadena ng nucleic acid, parehong DNA at RNA. Kasama ang mga pentose sugars (deoxyribose o ribose, tulad ng maaaring mangyari), ang mga pangkat na pospeyt ay bahagi ng pagsuporta sa istruktura ng mga mahahalagang biomolecules na ito.
Phosphodiester bond sa balangkas ng DNA (Pinagmulan: File: Phosphodiester bond.png, File: PhosphodiesterBondDiagram.png: Gumagamit: G3pro (makipag-usap) Gumagamit: G3pro at en.wikipedia.org Derivative work: Gumagamit: Merops (talk) Derivative work: Gumagamit : Deneapol (pag-uusap) Mga gawaing derektibo: Gumagamit: KES47 (pag-uusap) Mga pag-tweaks ng teksto: Incnis Mrsi (talk) Mga pag-tweak ng teksto: DMacks (usapan)) Mga gawaing derektibo: Gumagamit: Miguelferig (makipag-usap) na may ionization, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)
Ang mga kadena ng nucleotide ng DNA o RNA, tulad ng mga protina, ay maaaring ipalagay ang magkakaibang mga three-dimensional conformations na pinatatag ng mga non-covalent bond, tulad ng mga hydrogen bond sa pagitan ng mga pantulong na base.
Gayunpaman, ang pangunahing istraktura ay ibinibigay ng mga guhit na pagkakasunod-sunod ng mga nucleotides na covalently na naka-link sa pamamagitan ng mga bono ng phosphodiester.
Paano nabuo ang isang bono na phosphodiester?
Tulad ng mga bono ng peptide sa mga protina at glycosidic bond sa pagitan ng monosaccharides, ang mga bono ng phosphodiester ay nagmula sa mga reaksyon ng dehydration kung saan nawala ang isang molekula ng tubig. Narito ang pangkalahatang pamamaraan ng isa sa mga reaksyon ng pag-aalis ng tubig na ito:
HX 1 -OH + HX 2 -OH → HX 1 -X 2 -OH + H 2 O
Ang mga ion ng Phosphate ay tumutugma sa ganap na deprotonated na conjugate base ng phosphoric acid at tinawag na mga organikong phosphate, na ang pagdadaglat ay naihatid sa Pi. Kapag ang dalawang pangkat na pospeyt ay magkasama na magkakaugnay, ang isang form na bono ng anhidratong pospeyt, at isang molekula na kilala bilang hindi organikong pyrophosphate o PPi ay nakuha.
Kapag ang isang pospeyt na ion ay nakakabit sa isang carbon atom sa isang organikong molekula, ang bono ng kemikal ay tinatawag na isang phosphate ester, at ang mga nagresultang species ay isang organikong monophosphate. Kung ang organikong molekula ay nagbubuklod sa higit sa isang pangkat na pospeyt, nabuo ang mga organikong diphosphates o triphosphates.
Kapag ang isang solong inorganikong molekula na pospeyt ay nakalakip sa dalawang organikong grupo, ang isang phosphodiester o "phosphate diester" bond ay nagtatrabaho. Mahalaga na huwag malito ang mga bono ng phosphodiester na may mga bono na may mataas na enerhiya na phosphoanhydro sa pagitan ng mga grupo ng mga pospeyt ng mga molekula tulad ng ATP, halimbawa.
Mga pagkakaiba sa pagitan ng mga pospeyt at phosphoryl (Pinagmulan: Strater, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)
Ang mga link ng Phosphodiester sa pagitan ng mga katabing nucleotides ay binubuo ng dalawang link na phosphoester na nangyayari sa pagitan ng hydroxyl sa posisyon ng 5 'ng isang nucleotide at ang hydroxyl sa posisyon ng 3' ng susunod na nucleotide sa isang DNA o RNA strand.
Depende sa mga kondisyon ng kapaligiran, ang mga bono na ito ay maaaring i-hydrolyzed pareho ng enzymatically at non-enzymatically.
Kasangkot ang mga enzim
Ang pagbuo at pagsira ng mga bono ng kemikal ay mahalaga sa lahat ng mahahalagang proseso tulad ng alam natin sa kanila, at ang kaso ng mga bono ng phosphodiester ay walang pagbubukod.
Kabilang sa mga pinakamahalagang enzyme na maaaring mabuo ang mga bono na ito ay ang mga DNA o RNA polymerases at ribozymes. Ang mga Phosphodiesterase enzymes ay may kakayahang enzymatically hydrolyzing ang mga ito.
Sa panahon ng pagtitiklop, isang mahalagang proseso para sa paglaganap ng cell, sa bawat pag-ikot ng reaksyon ng isang dNTP (deoxynucleotide triphosphate) na pantulong sa base ng template ay isinama sa DNA sa pamamagitan ng isang reaksyon ng paglipat ng nucleotide.
Ang polymerase ay may pananagutan para sa pagbuo ng isang bagong bono sa pagitan ng 3'-OH ng template na strand at ang α-phosphate ng dNTP, salamat sa enerhiya na pinakawalan mula sa pagsira ng mga bono sa pagitan ng α at β phosphates ng dNTP, na nauugnay sa pamamagitan ng mga bono ng phosphoanhydro.
Ang resulta ay ang pagpapalawak ng kadena sa pamamagitan ng isang nucleotide at ang pagpapakawala ng isang molekula ng pyrophosphate (PPi) s. Natukoy na ang mga reaksyong ito ay merito ng dalawang divalent magnesium ions (Mg 2+ ), ang pagkakaroon ng kung saan pinapayagan ang electrostatic stabilization ng nucleophile OH - upang makamit ang diskarte tungo sa aktibong site ng enzyme.
Ang pK a ng isang phosphodiester bond ay malapit sa 0, kaya sa isang may tubig na solusyon ang mga bono na ito ay ganap na na-ionized, negatibong sisingilin.
Nagbibigay ito ng mga molekula ng nucleic acid ng isang negatibong singil, na neutralisado salamat sa mga pakikipag-ugnay sa ionik na may positibong singil ng mga residue ng protina amino acid, electrostatic bonding sa mga metal ions, o pakikipag-ugnay sa mga polyamines.
Sa isang tubig na solusyon ang mga bono ng phosphodiester sa mga molekula ng DNA ay mas matatag kaysa sa mga molekula ng RNA. Sa isang alkalina na solusyon, ang mga bono na ito sa mga molekula ng RNA ay na-clear sa pamamagitan ng intramolecular na pag-aalis ng nucleoside sa 5 'katapusan ng isang 2' oxyanion.
Pag-andar at halimbawa
Tulad ng nabanggit, ang pinaka may-katuturang papel na ginagampanan ng mga bono na ito ay ang kanilang pakikilahok sa pagbuo ng gulugod ng mga molekula ng nucleic acid, na kung saan ay isa sa pinakamahalagang molekula sa mundo ng cellular.
Ang aktibidad ng mga topoisomerase enzymes, na aktibong nakikilahok sa pagtitiklop ng DNA at synthesis ng protina, ay nakasalalay sa pakikipag-ugnayan ng mga bono ng phosphodiester sa 5 'dulo ng DNA kasama ang mga gilid na kadena ng tyrosine residues sa aktibong site ng mga ito mga enzyme.
Ang mga molekula na nakikilahok bilang pangalawang messenger, tulad ng cyclic adenosine monophosphate (cAMP) o cyclic guanosine triphosphate (cGTP), ay nagtataglay ng mga bono ng phosphodiester na na-hydrolyzed ng mga tiyak na enzyme na kilala bilang phosphodiesterases, na ang pakikilahok ay lubos na kahalagahan para sa maraming mga proseso ng senyas. cellular.
Ang Glycerophospholipids, pangunahing mga sangkap sa biological membranes, ay binubuo ng isang glycerol molekula na nakalakip sa pamamagitan ng mga bonong phosphodiester sa mga polar na "ulo" na grupo na bumubuo sa hydrophilic na rehiyon ng molekula.
Mga Sanggunian
- Fothergill, M., Goodman, MF, Petruska, J., & Warshel, A. (1995). Pagsusuri ng Istraktura-Enerhiya ng Role of Metal Ions sa Phosphodiester Bond Hydrolysis ni DNA Polymerase I. Journal of the American Chemical Society, 117 (47), 11619-11627.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molekular na Cell Biology (Ika-5 ed.). Freeman, WH & Company.
- Nakamura, T., Zhao, Y., Yamagata, Y., Hua, YJ, & Yang, W. (2012). Ang panonood ng polymerase ng DNA η ay gumawa ng isang bond na phosphodiester. Kalikasan, 487 (7406), 196-201.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Mga Prinsipyo ng Lehninger ng Biochemistry. Mga Edisyon ng Omega (Ika-5 ed.)
- Oivanen, M., Kuusela, S., & Lönnberg, H. (1998). Kinetics at mga mekanismo para sa cleavage at isomerization ng mga phosphodiester bond ng RNA sa pamamagitan ng mga bronsted acid at mga base. Mga Review sa Chemical, 98 (3), 961-990.
- Pradeepkumar, PI, Höbartner, C., Baum, D., & Silverman, S. (2008). Ang Paglikha ng DNA-Catalyzed na Mga Link ng Nucleopeptide. Angewandte Chemie International Edition, 47 (9), 1753–1757.
- Soderberg, T. (2010). Organic Chemistry Gamit ang isang Biological Emphasis Dami II (Tomo II). Minnesota: Unibersidad ng Minnesota Morris Digital Well. Nakuha mula sa www.digitalcommons.morris.umn.edu