Ribosové charakteristiky, struktura a funkce

3419
Jonah Lester

The ribóza Jedná se o cukr s pěti uhlíky, který je přítomen v ribonukleosidech, ribonukleotidech a jejich derivátech. Lze ji najít pod jinými názvy, jako je β-D-ribofuranóza, D-ribóza a L-ribóza.

Nukleotidy jsou „stavebními kameny“ páteře ribonukleové kyseliny (RNA). Každý nukleotid se skládá z báze, kterou může být adenin, guanin, cytosin nebo uracil, fosfátová skupina a cukr, ribóza.

Fisherova projekce pro D- a L-Ribose (Zdroj: NEUROtiker [Public domain] prostřednictvím Wikimedia Commons)

Tento typ cukru je obzvláště hojný ve svalových tkáních, kde je spojován s ribonukleotidy, zejména s adenosintrifosfátem nebo ATP, které jsou nezbytné pro funkci svalů..

D-ribózu objevil v roce 1891 Emil Fischer a od té doby byla věnována velká pozornost jejím fyzikálně-chemickým charakteristikám a její roli v buněčném metabolismu, tedy jako součást kostry ribonukleové kyseliny, ATP a různých koenzymů.

Zpočátku to bylo získáno pouze z hydrolýzy kvasinkové RNA, dokud se v padesátých letech nedokázalo syntetizovat z D-glukózy ve více či méně dostupných množstvích, což umožnilo industrializaci její výroby..

Rejstřík článků

  • 1 Funkce
  • 2 Struktura
  • 3 funkce
    • 3.1 V buňkách
    • 3.2 V medicíně
  • 4 Odkazy

Vlastnosti

Ribóza je aldopentóza běžně extrahovaná jako čistá chemická sloučenina ve formě D-ribózy. Je to organická látka rozpustná ve vodě, bílého a krystalického vzhledu. Jako sacharid má ribóza polární a hydrofilní vlastnosti.

Ribóza splňuje běžné pravidlo o sacharidech: má stejný počet atomů uhlíku a kyslíku a dvojnásobný počet v atomech vodíku..

Prostřednictvím atomů uhlíku v pozicích 3 nebo 5 se tento cukr může vázat na fosfátovou skupinu, a pokud se váže na jednu z dusíkatých bází RNA, vytvoří se nukleotid.

Nejběžnějším způsobem, jak najít v přírodě ribózu, je D-ribóza a 2-deoxy-D-ribóza, což jsou složky nukleotidů a nukleových kyselin. D-ribóza je součástí ribonukleové kyseliny (RNA) a 2-deoxy-D-ribózy deoxyribonukleové kyseliny (DNA).

Strukturální rozdíly mezi Ribose a Deoxyribose (Zdroj: Genomics Education Program [CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)] prostřednictvím Wikimedia Commons)

U nukleotidů jsou oba typy pentózy ve formě β-furanózy (uzavřený pětiúhelníkový kruh).

V roztoku je volná ribóza v rovnováze mezi formou aldehydu (otevřený řetězec) a cyklickou formou β-furanózy. RNA však obsahuje pouze cyklickou formu β-D-ribofuranózy. Biologicky aktivní formou je obvykle D-ribóza.

Struktura

Ribóza je cukr odvozený z glukózy, který patří do skupiny aldopentóz. Jeho molekulární vzorec je C5H10O5 a má molekulovou hmotnost 150,13 g / mol. Jelikož se jedná o monosacharidový cukr, jeho hydrolýza odděluje molekulu na její funkční skupiny.

Má, jak naznačuje jeho vzorec, pět atomů uhlíku, které lze cyklicky nalézt jako součást pětičlenných nebo šestičlenných kruhů. Tento cukr má aldehydovou skupinu na uhlíku 1 a hydroxylovou skupinu (-OH) na atomech uhlíku od polohy 2 do polohy 5 pentózového kruhu.

Molekula ribózy může být v Fisherově projekci zastoupena dvěma způsoby: D-ribózou nebo L-ribózou, přičemž forma L je stereoizomer a enantiomer formy D a naopak..

Klasifikace formy D nebo L závisí na orientaci hydroxylových skupin prvního atomu uhlíku za aldehydovou skupinou. Pokud je tato skupina orientována na pravou stranu, odpovídá molekula v Fisherově znázornění D-ribóze, jinak je-li na levé straně (L-ribóza).

Haworthova projekce ribózy může být reprezentována ve dvou dalších strukturách v závislosti na orientaci hydroxylové skupiny na atomu uhlíku, který je anomerní. V poloze β je hydroxyl orientován směrem k horní části molekuly, zatímco poloha α orientuje hydroxyl směrem ke dnu.

Haworthova projekce pro Ribopyranosu a Ribofuranosu (Zdroj: NEUROtiker [Public domain] prostřednictvím Wikimedia Commons)

Podle Haworthovy projekce tedy mohou existovat čtyři možné formy: β-D-ribóza, α-D-ribóza, β-L-ribóza nebo α-L-ribóza.

Když jsou fosfátové skupiny připojeny k ribóze, jsou často označovány jako α, β a Ƴ. Hydrolýza nukleosid trifosfátu poskytuje chemickou energii k řízení široké škály buněčných reakcí.

Funkce

Bylo navrženo, že fosfát ribózy, produkt rozkladu ribonukleotidů, je jedním z hlavních prekurzorů furanu a thiofenolů, které jsou odpovědné za charakteristický zápach masa.

V buňkách

Chemická plasticita ribózy činí molekulu zapojenou do velké většiny biochemických procesů uvnitř buňky, například translace DNA, syntéza aminokyselin a nukleotidů atd..

Ribóza neustále působí jako chemický nosič uvnitř buňky, protože nukleotidy mohou mít jednu, dvě nebo tři fosfátové skupiny kovalentně spojené navzájem bezvodými vazbami. Tito jsou známí jako nukleosidy mono-, di- a trifosfát..

Vazba mezi ribózou a fosfátem je esterového typu, hydrolýza této vazby uvolňuje přibližně 14 kJ / mol za standardních podmínek, zatímco hydrolýza každé z anhydridových vazeb uvolňuje přibližně 30 kJ / mol.

Například v ribozomech může 2'-hydroxylová skupina ribózy tvořit vodíkovou vazbu s různými aminokyselinami, spojení, které umožňuje syntézu proteinů z tRNA ve všech známých živých organismech.

Jed většiny hadů obsahuje fosfodiesterázu, která hydrolyzuje nukleotidy z 3 'konce, které mají volnou hydroxylovou skupinu, čímž narušuje vazby mezi 3' hydroxylovou skupinou ribózy nebo deoxyribózy.

V medicíně

V léčivých kontextech se používá ke zlepšení výkonu a cvičební kapacity zvýšením svalové energie. Syndrom chronické únavy je také léčen tímto sacharidem, stejně jako fibromyalgie a některá onemocnění koronárních tepen..

Preventivně se používá k prevenci svalové únavy, křečí, bolesti a ztuhlosti po cvičení u pacientů s dědičnou poruchou nedostatku myoadenylát deaminázy nebo deficitu AMP deaminázy..

Reference

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Molekulární biologie buňky (6. vydání). New York: Garland Science.
  2. Angyal, S. (1969). Složení a přeměna cukrů. Angewandte Chemie - mezinárodní vydání, 8(3), 157-166.
  3. Foloppe, N., & Mackerell, A. D. (1998). Konformační vlastnosti deoxyribózy a ribózových skupin nukleových kyselin: kvantová mechanická studie, 5647(98), 6669-6678.
  4. Garrett, R. a Grisham, C. (2010). Biochemie (4. vydání). Boston, USA: Brooks / Cole. Učení CENGAGE.
  5. Guttman, B. (2001). Nukleotidy a nukleosidy. Akademický tisk, 1360-1361.
  6. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biochemie (3. vyd.). San Francisco, Kalifornie: Pearson.
  7. Mottram, D. S. (1998). Tvorba příchutí masa a masných výrobků: přehled. Chemie potravin, 62(4), 415-424.
  8. Nechamkin, H. (1958). Některé zajímavé etymologické deriváty chemické terminologie. Chemická terminologie, 1-12.
  9. Nelson, D. L. a Cox, M. M. (2009). Lehningerovy principy biochemie. Edice Omega (5. vydání). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
  10. Shapiro, R. (1988). Prebiotická syntéza ribózy: kritická analýza. Počátky života a vývoj biosféry, 18, 71-85.
  11. Index Merck Online. (2018). Citováno z www.rsc.org/Merck-Index/monograph/m9598/dribose?q=unauthorize
  12. Waris, S., Pischetsrieder, M., & Saleemuddin, M. (2010). Poškození DNA ribózou: Inhibice při vysokých koncentracích ribózy. Indický žurnál biochemie a biofyziky, 47, 148-156.
  13. WebMD. (2018). Citováno 11. dubna 2019, z www.webmd.com/vitamins/ai/ingredientmono-827/ribose
  14. Wulf, P., a Vandamme, E. (1997). Mikrobiální syntéza D-ribózy: proces metabolické deregulace a fermentace. Pokroky v aplikované mikrobiologii, 4, 167-214.
  15. Xu, Z., Sha, Y., Liu, C., Li, S., Liang, J., Zhou, J., & Xu, H. (2016). L -Ribose izomeráza a manosa-6-fosfát izomeráza: vlastnosti a aplikace pro výrobu L -ribózy. Aplikovaná mikrobiologie a biotechnologie, 1-9.

Zatím žádné komentáře