DEOXYRIBOSE: CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG VÀ SINH TỔNG HỢP - HÓA HỌC - 2026

Các deoxyribose hoặc D-2-deoxyribose là một năm - đường carbon đó bao gồm nucleotide axit deoxyribonucleic (ADN). Đường này hoạt động như một cơ sở cho sự liên kết của nhóm photphat và cơ sở nitơ tạo nên các nucleotide.

Carbohydrate nói chung là các phân tử cần thiết cho sinh vật, chúng thực hiện các chức năng thiết yếu khác nhau, không chỉ là phân tử mà từ đó năng lượng có thể được chiết xuất cho tế bào, mà còn để cấu trúc chuỗi DNA qua đó thông tin di truyền được truyền đi. .

Cấu trúc hóa học của deoxyribose (Nguồn: Edgar181 qua Wikimedia Commons)

Tất cả các loại đường hoặc carbohydrate đều có công thức chung là CnH2nOn, trong trường hợp deoxyribose, công thức hóa học của nó là C5H10O4.

Deoxyribose là đường cấu trúc DNA và chỉ khác với ribose (đường tạo nên RNA) ở chỗ nó có nguyên tử hydro (-H) ở carbon 3, trong khi ribose có nhóm chức hydroxyl (- OH) ở cùng vị trí.

Do sự giống nhau về cấu trúc này, ribose là cơ chất khởi đầu quan trọng nhất để tế bào tổng hợp đường deoxyribose.

Một tế bào trung bình có số lượng RNA lớn hơn gần 10 lần so với DNA, và phần RNA được tái chế, chuyển hướng để hình thành deoxyribose có đóng góp quan trọng vào sự tồn tại của tế bào.

Kết cấu

Deoxyribose là một monosaccharide bao gồm năm nguyên tử carbon. Nó có một nhóm aldehyde, do đó, nó được xếp vào nhóm aldopentoses (aldo, cho aldehyde và pento cho năm cacbon).

Bằng cách phá vỡ thành phần hóa học của deoxyribose, chúng ta có thể nói rằng:

Nhóm này được tạo thành từ năm nguyên tử cacbon, nhóm aldehyde được tìm thấy trên cacbon ở vị trí 1, ở cacbon ở vị trí 2, nó có hai nguyên tử hydro và ở cacbon ở vị trí 3, nó có hai nhóm thế khác nhau, đó là: một nhóm hydroxyl (-OH) và một nguyên tử hydro.

Carbon ở vị trí 4, cũng như ở vị trí 3, có một nhóm OH và một nguyên tử hydro. Chính nhờ nguyên tử oxy của nhóm hydroxyl ở vị trí này mà phân tử có thể có được cấu trúc tuần hoàn của nó, vì nó liên kết với cacbon ở vị trí 1.

Nguyên tử cacbon thứ năm bão hòa với hai nguyên tử hydro và nằm ở đầu tận cùng của phân tử, bên ngoài vòng.

Chính trong nhóm aldehyde của cacbon 1, các bazơ nitơ liên kết với nhau, cùng với đường, chúng tạo thành các nucleoside (nucleotide không có nhóm phosphate). Ôxy gắn vào nguyên tử cacbon 5 là nơi gắn nhóm phốt phát tạo nên các nucleotide.

Trong một chuỗi xoắn hoặc sợi DNA, nhóm photphat gắn vào cacbon 5 của một nucleotit là nhóm gắn vào nhóm OH của cacbon ở vị trí 3 của một deoxyribose khác thuộc nucleotit khác, v.v.

Đồng phân quang học

Trong số năm nguyên tử cacbon tạo nên xương sống deoxyribose có ba nguyên tử cacbon có bốn nhóm thế khác nhau ở mỗi bên. Cácbon ở vị trí 2 là không đối xứng đối với các cacbon này, vì nó không được gắn với bất kỳ nhóm OH nào.

Do đó, và theo nguyên tử cacbon này, deoxyribose có thể thu được ở hai "đồng dạng" hoặc "đồng phân quang học" được gọi là L-deoxyribose và D-deoxyribose. Cả hai dạng đều có thể được xác định từ nhóm cacbonyl ở đầu cấu trúc Fisher.

Tất cả deoxyribose được chỉ định là "D-deoxyribose" trong đó nhóm -OH gắn với carbon 2 được sắp xếp ở bên phải, trong khi các dạng "L-deoxyribose" có nhóm -OH ở bên trái.

Dạng “D” của đường, bao gồm deoxyribose, là dạng chủ yếu trong quá trình trao đổi chất của sinh vật.

Đặc trưng

Deoxyribose là một loại đường có chức năng như một khối xây dựng cho nhiều đại phân tử quan trọng như DNA và các nucleotide năng lượng cao như ATP, ADP, AMP, GTP, v.v.

Sự khác biệt mà cấu trúc mạch vòng của deoxyribose đối với ribose làm cho phân tử trước đây trở thành một phân tử ổn định hơn nhiều.

Sự vắng mặt của nguyên tử oxy ở cacbon 2 làm cho deoxyribose trở thành một loại đường ít bị khử hơn, đặc biệt là so với ribose. Điều này rất quan trọng, vì nó cung cấp sự ổn định cho các phân tử mà nó là một phần.

Sinh tổng hợp

Deoxyribose, giống như ribose, có thể được tổng hợp trong cơ thể của động vật bằng các con đường liên quan đến sự phân hủy các carbohydrate khác (thường là hexose như glucose) hoặc bằng cách ngưng tụ các carbohydrate nhỏ hơn (trioses và các hợp chất hai carbon khác , ví dụ).

Trong trường hợp đầu tiên, có nghĩa là, việc thu nhận deoxyribose từ sự phân hủy của các hợp chất carbohydrate "cao hơn", điều này có thể thực hiện được nhờ vào khả năng trao đổi chất của tế bào để thực hiện chuyển đổi trực tiếp ribulose 5-phosphate thu được thông qua của pentose phosphate thành ribose 5-phosphate.

So sánh cấu trúc giữa ribose và deoxyribose (Nguồn: Chương trình Giáo dục Genomics qua Wikimedia Commons)

Ribose 5-phosphate có thể được khử thêm thành deoxyribose 5-phosphate, có thể được sử dụng trực tiếp để tổng hợp các nucleotide năng lượng.

Việc thu được ribose và deoxyribose từ sự ngưng tụ của các đường nhỏ hơn đã được chứng minh trong các chất chiết xuất từ ​​vi khuẩn, trong đó sự hình thành deoxyribose đã được xác minh với sự có mặt của glyceraldehyd phosphate và acetaldehyde.

Bằng chứng tương tự đã được thu thập trong các nghiên cứu sử dụng mô động vật, nhưng ủ fructose-1-6-bisphosphate và acetaldehyde với sự hiện diện của axit iodoacetic.

Chuyển đổi ribonucleotide thành deoxyribonucleotide

Mặc dù các phần nhỏ của các nguyên tử cacbon dành cho con đường sinh tổng hợp nucleotide hướng tới sinh tổng hợp deoxynucleotide (các nucleotide của DNA có deoxyribose là đường), hầu hết trong số này chủ yếu hướng đến sự hình thành ribonucleotide. .

Do đó, deoxyribose được tổng hợp chủ yếu từ dẫn xuất bị oxy hóa của nó, ribose, và điều này có thể xảy ra trong tế bào nhờ sự khác biệt lớn về độ phong phú giữa DNA và RNA, là nguồn chính của ribonucleotide (một nguồn quan trọng của đường ribose).

Vì vậy, bước đầu tiên trong quá trình tổng hợp deoxynucleotide từ ribonucleotide bao gồm việc hình thành deoxyribose từ ribose tạo nên các nucleotide này.

Đối với điều này, ribose bị khử, nghĩa là, nhóm OH ở cacbon 2 của ribose bị loại bỏ và trao đổi cho một ion hydrua (một nguyên tử hydro), giữ nguyên cấu hình.

Người giới thiệu

1. Bernstein, IA, & Sweet, D. (1958). Sinh tổng hợp deoxyribose trong Escherichia coli nguyên vẹn. Tạp chí Hóa học Sinh học, 233 (5), 1194-1198.
2. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Giới thiệu về phân tích di truyền. Macmillan.
3. Mathews, CK, Van Holde, KE, & Ahern, KG (2000). Hóa sinh. 2000. San Francisco: Benjamin Cummings.
4. McGEOWN, MG, & Malpress, FH (1952). Tổng hợp deoxyribose trong mô động vật. Nature, 170 (4327), 575-576.
5. Watson, JD, & Crick, F. (1953). Một cấu trúc cho axit nucleic deoxyribose.