ลิงก์ Phosphodiester: มันเกิดขึ้นได้อย่างไรฟังก์ชั่นและตัวอย่าง
พันธะฟอสฟอรัส เป็นพันธะโควาเลนต์ที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมออกซิเจนสองอะตอมของกลุ่มฟอสเฟตกับกลุ่มไฮดรอกซิลของโมเลกุลอีกสองโมเลกุล ในพันธะประเภทนี้กลุ่มฟอสเฟตทำหน้าที่เป็น "สะพาน" ของการรวมตัวที่มั่นคงระหว่างโมเลกุลสองโมเลกุลผ่านอะตอมออกซิเจน
บทบาทพื้นฐานของพันธะฟอสโฟมีสเทอร์สในธรรมชาติคือการก่อตัวของกรดนิวคลีอิกของทั้ง DNA และ RNA ร่วมกับน้ำตาล pentose (deoxyribose หรือ ribose แล้วแต่กรณี) กลุ่มฟอสเฟตเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างสนับสนุนของสารชีวโมเลกุลที่สำคัญเหล่านี้
โซ่นิวคลีโอไทด์ของ DNA หรือ RNA เช่นโปรตีนสามารถสันนิษฐานได้ว่ามีความสอดคล้องสามมิติที่แตกต่างกันซึ่งมีความเสถียรโดยพันธะโควาเลนต์ที่ไม่เสถียรเช่นพันธะไฮโดรเจนระหว่างฐานที่สมบูรณ์
อย่างไรก็ตามโครงสร้างหลักได้รับจากลำดับเชิงเส้นของนิวคลีโอไทด์ที่เชื่อมโยงโควาเลนเชียโดยวิธีการของพันธะฟอสฟอรัส
ฟอสฟอสเตอร์เกิดพันธะอย่างไร
เช่นเดียวกับพันธะเปปไทด์ในโปรตีนและพันธะ glycosidic ระหว่าง monosaccharides พันธะ phosphodiester เป็นผลมาจากปฏิกิริยาการคายน้ำซึ่งโมเลกุลของน้ำจะหายไป นี่คือโครงร่างทั่วไปของหนึ่งในปฏิกิริยาการคายน้ำ:
HX 1 -OH + HX 2 -OH → HX 1 -X 2 -OH + H 2 O
ฟอสเฟตไอออนสอดคล้องกับฐานผันของกรดฟอสฟอริกคอนจูเกต deprotonated อย่างสมบูรณ์และเรียกว่าอนินทรีย์ฟอสเฟตตัวย่อซึ่งเป็นตัวแทนของปี่ เมื่อกลุ่มฟอสเฟตสองกลุ่มถูกเชื่อมโยงเข้าด้วยกันจะเกิดพันธะฟอสเฟตรัสและโมเลกุลที่รู้จักกันในชื่ออนินทรีย์ไพโรฟอสเฟตหรือ PPi จะได้รับ
เมื่อไอออนของฟอสเฟตถูกยึดติดกับอะตอมคาร์บอนของโมเลกุลอินทรีย์พันธะเคมีเรียกว่าฟอสเฟตเอสเตอร์และสปีชีส์ที่เกิดขึ้นคือโมโนโพลีฟอสเฟตอินทรีย์ หากโมเลกุลของสารอินทรีย์จับกับกลุ่มฟอสเฟตมากกว่าหนึ่งกลุ่มจะมีการเกิดสารประกอบอินทรีย์ไดไฮฟอสเฟตหรือไตรฟอสเฟตขึ้น
เมื่อโมเลกุลหนึ่งของอนินทรีย์ฟอสเฟตจับกับกลุ่มสารอินทรีย์สองกลุ่มจะใช้พันธะฟอสโฟซิสเตอร์หรือ "ดิสเทอร์ฟอสเฟต" เป็นสิ่งสำคัญที่จะไม่ทำให้พันธะฟอสฟอสซิสสับสนกับพันธะฟอสโฟนันไฮโดรพลังงานสูงระหว่างกลุ่มฟอสเฟตของโมเลกุลเช่น ATP เป็นต้น
พันธะฟอสโฟซิสเทอร์ระหว่างนิวคลีโอไทด์ที่อยู่ติดกันประกอบด้วยพันธะฟอสโฟเอเตอร์สองตัวที่เกิดขึ้นระหว่างไฮดรอกซิลที่ตำแหน่ง 5 ของนิวคลีโอไทด์และไฮดรอกซิลที่ตำแหน่ง 3 ของนิวคลีโอไทด์ถัดไป
ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของตัวกลางพันธะเหล่านี้สามารถถูกไฮโดรไลซ์ได้ทั้งเอนไซม์และไม่ใช่เอ็นไซม์
เอนไซม์ที่เกี่ยวข้อง
การก่อตัวและการแตกพันธะทางเคมีนั้นมีความสำคัญต่อกระบวนการที่สำคัญทั้งหมดดังที่เราทราบและไม่มีข้อยกเว้น
ในบรรดาเอนไซม์ที่สำคัญที่สุดที่สามารถสร้างพันธะเหล่านี้ได้คือ DNA หรือ RNA polymerases และ ribozymes เอนไซม์ phosphodiesterases มีความสามารถในการไฮโดรไลซ์เอนไซม์
ในระหว่างการทำซ้ำกระบวนการที่สำคัญสำหรับการเพิ่มจำนวนเซลล์ในแต่ละรอบของการทำปฏิกิริยา dNTP (deoxynucleotide triphosphate) ประกอบกับฐานแม่แบบถูกรวมเข้าไปใน DNA โดยปฏิกิริยาการถ่ายโอนนิวคลีโอไทด์
โพลิเมอร์มีหน้าที่สร้างพันธะใหม่ระหว่าง 3'-OH ของแม่แบบ strand และα-ฟอสเฟตของ dNTP ขอบคุณพลังงานที่ปล่อยออกมาจากการสลายตัวของพันธะระหว่างαและβฟอสเฟตของ dNTP ซึ่งเชื่อมโยงกัน โดยพันธะฟอสโฟนันโดร
ผลที่ได้คือการขยายของห่วงโซ่โดยนิวคลีโอไทด์และการเปิดตัวของโมเลกุล pyrophosphate (PPi) s มันได้รับการพิจารณาแล้วว่าปฏิกิริยาเหล่านี้ได้รับแมกนีเซียมไอออนคู่ divalent สองตัว (Mg2 +) ซึ่งการมีอยู่ช่วยให้ไฟฟ้าสถิตมีความเสถียรของ nucleophile OH- เพื่อให้เกิดการประมาณค่าไปยังตำแหน่งที่แอคทีฟของเอนไซม์
pK a ของพันธะฟอสฟอสสิเตอร์มีค่าใกล้เคียงกับ 0 ดังนั้นในสารละลายน้ำพันธะเหล่านี้จะถูกทำให้เป็นไอออนอย่างสมบูรณ์และมีประจุลบ
สิ่งนี้ทำให้โมเลกุลของกรดนิวคลีอิกมีประจุเป็นลบซึ่งถูกทำให้เป็นกลางเนื่องจากการปฏิสัมพันธ์แบบอิออนกับประจุบวกของโปรตีนกรดอะมิโนที่ตกค้างการจับไฟฟ้าสถิตกับไอออนของโลหะหรือความสัมพันธ์กับโพลีเอมีน
ในสารละลายที่เป็นน้ำฟอสโฟมินัสพันธบัตรในโมเลกุลดีเอ็นเอมีความเสถียรมากกว่าโมเลกุล RNA ในสารละลายอัลคาไลน์กล่าวว่าพันธะในโมเลกุลอาร์เอ็นเอนั้นจะถูกแยกออกโดยการกระจัดภายในเซลล์ของนิวคลีโอไซด์ที่ปลาย 5 'โดยออกไซยานิออน 2'
ฟังก์ชั่นและตัวอย่าง
ดังที่กล่าวไปแล้วบทบาทที่เกี่ยวข้องมากที่สุดของลิงค์เหล่านี้คือการมีส่วนร่วมในการสร้างโครงกระดูกของโมเลกุลกรดนิวคลีอิกซึ่งเป็นโมเลกุลที่สำคัญที่สุดในโลกเซลลูลาร์
กิจกรรมของเอนไซม์ topoisomerase ซึ่งเกี่ยวข้องกับการจำลองดีเอ็นเอและการสังเคราะห์โปรตีนขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาของพันธะฟอสโฟเมเทสเตอร์ที่ปลาย DNA 5 'ที่มีสายโซ่ด้านของไทโรซีนตกค้างที่ไซต์ของสิ่งเหล่านี้ เอนไซม์
โมเลกุลที่เข้าร่วมในฐานะผู้ส่งสารรายที่สองเช่น cyclic adenosine monophosphate (cAMP) หรือ cyclic guanosine triphosphate (cGTP) มีพันธะฟอสฟอสเตอร์ที่ถูกไฮโดรไลซ์โดยเอนไซม์เฉพาะที่รู้จักกันในนาม เซลล์
Glycerophospholipids ซึ่งเป็นส่วนประกอบพื้นฐานในเยื่อหุ้มชีวภาพประกอบด้วยโมเลกุลกลีเซอรอลที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะฟอสฟอสเตอร์กับกลุ่ม "หัว" ขั้วที่ทำขึ้นในภูมิภาคที่ชอบน้ำของโมเลกุล
