Deoxyribose संरचना, गुण और महत्व

deoxyribose, 2-डीऑक्सी-डी-रिबोस या 2-डीऑक्सी-डी-एरिथ्रो-पेंटोस के रूप में भी जाना जाता है, एक 5-कार्बन मोनोसेकेराइड (पेंटोस) है जिसका अनुभवजन्य सूत्र सी है₅एच₁₀हे₄. इसकी संरचना चित्र 1 (ईएमबीएल-ईबीआई, 2016) में प्रस्तुत की गई है.

अणु डीएनए की संरचना का एक घटक है (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड), जहां यह फॉस्फेट समूहों के साथ वैकल्पिक रूप से डीएनए बहुलक के "कंकाल" का निर्माण करता है और नाइट्रोजन आधारित क्षार को बांधता है

रिबोस के बजाय डीऑक्सीराइबोज़ की उपस्थिति डीएनए और आरएनए (राइबोन्यूक्लिक एसिड) के बीच अंतर है। 1935 में डीऑक्सीराइबोज़ को संश्लेषित किया गया था, लेकिन 1954 तक डीएनए से अलग नहीं किया गया था (एनसाइक्लोपीडिया ब्रिटानिका, 1998).

डीऑक्सीराइबोज में सभी हाइड्रॉक्सिल समूह फिशर प्रोजेक्शन (आंकड़ा 2) में एक ही तरफ होते हैं। D-2-deoxyribose न्यूक्लिक एसिड डीएनए का एक अग्रदूत है। 2-डीऑक्सीराइबोज़ एक अल्डोपेंटोज़ है, यानी एक मोनोसेकेराइड जिसमें पांच कार्बन परमाणु होते हैं और एक एल्डिहाइड कार्यात्मक समूह होता है.

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इन शर्करा के मामले के लिए, डीएनए श्रृंखला में मौजूद नाइट्रोजनस आधारों के कार्बन से उन्हें अलग करने के लिए कार्बन को एक एपोस्ट्रोफ के साथ निरूपित किया जाता है। इस तरह, यह कहा जाता है कि डीऑक्सीराइबोज में कार्बन सी 2 में एक ओएच की कमी होती है '.

डिऑक्सीराइबोस की चक्रीय संरचना

सभी कार्बोहाइड्रेट जलीय माध्यम में चक्रीय होते हैं क्योंकि यह स्थिरता देता है। उनके कार्बन संख्या के आधार पर, वे फरान या पाइरन के अनुरूप एक संरचना को अपना सकते हैं जैसा कि चित्र 3 (MURRAY, BENDER, और BOTHAM, 2013) में दर्शाया गया है.

डीऑक्सीराइबोज़ मुख्य रूप से तीन संरचनाओं के मिश्रण के रूप में मौजूद है: रैखिक रूप H- (C = O) - (CH2) - (CHOH) 3-H और दो रिंग फ़ॉर्म, deoxyribofuranose (C3'-endo) पाँच की एक अंगूठी के साथ छः सदस्यीय वलय के साथ अंग और डीऑक्सीराइबोपेरोज़ ("C2'-endo")। अंतिम रूप मुख्य है जैसा कि चित्र 4 में दर्शाया गया है.

राइबोस और डीऑक्सीराइबोज़ के बीच अंतर

जैसा कि इसके नाम से पता चलता है, डीऑक्सीराइबोज एक डीऑक्सिजेनेटेड चीनी है, जिसका अर्थ है कि यह ऑक्सीजन परमाणु के नुकसान से राइबोज शुगर से बना है.

इसमें कार्बन C2 में हाइड्रॉक्सिल समूह (OH) का अभाव है जैसा कि चित्र 5 (कैर, 2014) में दिखाया गया है। डीऑक्सीराइबोज़ चीनी डीएनए श्रृंखला का हिस्सा है जबकि राइबोस आरएनए श्रृंखला का हिस्सा है.

चूंकि पेंटोस शर्करा, अरबी और राइबोस केवल सी 2 में स्टीरियोकेमिस्ट्री द्वारा भिन्न होते हैं (राइबोस आर है और फिशर के सम्मेलन के अनुसार अरबी एल है), 2-डीऑक्सीराइबोज और 2-डीऑक्सीराइबोनोज समकक्ष हैं, हालांकि बाद वाले शब्द का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है क्योंकि राइबोज़, अरबिनोज़ नहीं, डीऑक्सीराइबोज़ का अग्रदूत है.

भौतिक और रासायनिक गुण

राइबोस एक सफेद ठोस है जो जलीय घोल में एक रंगहीन तरल बनाता है (नेशनल सेंटर फॉर बायोटेक्नोलॉजी इन्फॉर्मेशन।, 2017)। इसका आणविक भार 134.13 g / mol, 91 ° C का एक गलनांक है और सभी कार्बोहाइड्रेट की तरह यह पानी में बहुत घुलनशील है (Royal Society of Chemistry, 2015).

डीऑक्सीराइबोज पाइबोस फॉस्फेट पाथवे में राइबोज न्यूक्लियोटाइड रिडक्टेस नामक एंजाइम द्वारा 5-फॉस्फेट से उत्पन्न होता है। ये एंजाइम डीओक्सीजनेशन की प्रक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं (COMPOUND: C01801, S.F.).

डीएनए में डीऑक्सीराइबोज

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, डीऑक्सीराइबोज़ डीएनए स्ट्रैंड का एक घटक है जो इसे बहुत जैविक महत्व देता है। डीएनए अणु (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड), जीवन में आनुवंशिक जानकारी का मुख्य भंडार है.

मानक न्यूक्लिक एसिड नामकरण में, एक डीएनए न्यूक्लियोटाइड में कार्बन 1 'रिबोस से जुड़े एक कार्बनिक आधार (आमतौर पर एडेनिन, थाइमाइन, ग्वानिन या साइटोसिन) के साथ एक डीऑक्सीराइबस अणु होता है।.

प्रत्येक डीऑक्सीराइबोज यूनिट के 5 'हाइड्रॉक्सिल को फॉस्फेट (न्यूक्लियोटाइड का निर्माण) द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है जो पूर्ववर्ती इकाई (क्रिक, 1953) में डीऑक्सीराइबोज के 3' कार्बन 'से जुड़ा होता है।.

डीएनए स्ट्रैंड के गठन के लिए पहले न्यूक्लियोसाइड के गठन की आवश्यकता होती है। न्यूक्लियोसाइड पूर्ववर्ती न्यूक्लियोटाइड्स। डीएनए (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड) और आरएनए (राइबोन्यूक्लिक एसिड) न्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाओं द्वारा बनते हैं.

एक न्यूक्लियोसाइड एक हेट्रोसायक्लिक अमीन द्वारा निर्मित होता है, जिसे नाइट्रोजनयुक्त अमाइन और एक चीनी अणु कहा जाता है जो राइबोज या डीऑक्सीराइबोस हो सकता है। जब एक फॉस्फेट समूह एक न्यूक्लियोसाइड से जुड़ा होता है, तो न्यूक्लियोसाइड एक न्यूक्लियोटाइड बन जाता है.

डीएनए न्यूक्लियोसाइड अग्रदूतों में आधार एडेनिन, गुआनिन, साइटोसिन और थाइमिन हैं। उत्तरार्द्ध आरएनए श्रृंखला में यूरैसिल को बदल देता है। डीऑक्सीराइबोज शुगर अणु डीएनए न्यूक्लियोसाइड अग्रदूतों में आधारों से बंधते हैं.

डीएनए के न्यूक्लियोसाइड को एडेनोसिन, गुआनोसिन, थाइमिडीन और साइटोसिन नाम दिया जाता है। चित्रा 6 डीएनए न्यूक्लियोसाइड की संरचनाओं को दिखाता है.

जब एक न्यूक्लियोसाइड एक फॉस्फेट समूह का अधिग्रहण करता है तो यह एक न्यूक्लियोटाइड बन जाता है; एक, दो या तीन फॉस्फेट समूहों को एक न्यूक्लियोसाइड से जोड़ा जा सकता है। उदाहरण एडेनिन राइबोन्यूक्लोसाइड मोनोफॉस्फेट (एएमपी), एडीनिन राइबोन्यूक्लोसाइड डिपोस्फेट (एडीपी) और एडेनिन राइबोन्यूक्लोसाइड ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) हैं।.

न्यूक्लियोटाइड्स (फॉस्फेट से जुड़े न्यूक्लियोसाइड्स) न केवल आरएनए और डीएनए के बुनियादी घटक हैं, बल्कि यह कोशिकाओं में ऊर्जा और सूचना के संचारण के स्रोत के रूप में भी काम करते हैं।.

उदाहरण के लिए, एटीपी सेल में कई जैव रासायनिक इंटरैक्शन में ऊर्जा स्रोत के रूप में कार्य करता है, जीटीपी (ग्वानोसिन ट्राइफॉस्फेट) प्रोटीन संश्लेषण के लिए ऊर्जा की आपूर्ति करता है, और चक्रीय एएमपी (चक्रीय एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट), एक चक्रीय न्यूक्लियोटाइड, प्रोटीन में संकेतों को प्रसारित करता है। हार्मोनल और तंत्रिका तंत्र प्रतिक्रियाएं (ब्लू, एसएफ).

डीएनए के मामले में, मोनोफॉस्फेट न्यूक्लियोटाइड श्रृंखला के एक स्ट्रैंड बनाने के लिए एक अन्य न्यूक्लियोटाइड के 5 'और 3' कार्बन के बीच एक फोडोडाइस्टर बॉन्ड के माध्यम से बंधे होते हैं जैसा कि चित्र 8 में दर्शाया गया है।.

इसके बाद, न्यूक्लियोटाइड द्वारा गठित स्ट्रैंड, फॉस्फोडाइस्टर बॉन्ड द्वारा शामिल किया गया है, जो पूरक स्ट्रैंड को डीएनए अणु बनाने के लिए बांधता है जैसा कि चित्र 9 में दिखाया गया है।.

डीऑक्सीराइबोज का जैविक महत्व

डीऑक्सीराइब के अणुओं के ढेर के कारण डीएनए श्रृंखला का विन्यास अत्यधिक स्थिर है.

डीऑक्सीराइबोज अणु वानस्पतिक द्रवों और हाइड्रॉक्सिल समूहों (ओएच) के ऑक्सीजेंस द्वारा प्रेरित द्विध्रुवीय कणों के माध्यम से उनके बीच वान डेर वाल्स बलों के माध्यम से बातचीत करते हैं, डीएनए स्ट्रैंड को अतिरिक्त स्थिरता प्रदान करते हैं।

डीऑक्सीराइबोज में 2 'हाइड्रॉक्सिल समूह की अनुपस्थिति आरएनए की तुलना में डीएनए के अधिक से अधिक यांत्रिक लचीलेपन के लिए स्पष्ट रूप से जिम्मेदार है, जो इसे डबल हेलिक्स के विरूपण को ग्रहण करने की अनुमति देता है, और यह भी (यूकेरियोट्स में) नाभिक के अंदर कसकर घाव होने की अनुमति देता है सेल.

डबल-असहाय डीएनए अणु भी आमतौर पर आरएनए अणुओं की तुलना में अधिक लंबे होते हैं। आरएनए और डीएनए की रीढ़ संरचनात्मक रूप से समान है, लेकिन आरएनए एकल-फंसे हुए हैं और डीओक्सीरिबोज़ के बजाय राइबोस से बने हैं.

हाइड्रॉक्सिल समूह की कमी के कारण, डीएनए आरएनए की तुलना में हाइड्रोलिसिस के लिए अधिक प्रतिरोधी है। आंशिक रूप से नकारात्मक हाइड्रॉक्सिल समूह की कमी भी स्थिरता में आरएनए पर डीएनए का पक्ष लेती है.

फॉस्फोडाइस्टर पुलों से जुड़े हमेशा एक नकारात्मक चार्ज होता है जो आरएनए में हाइड्रॉक्सिल समूह को पीछे हटाने वाले दो न्यूक्लियोटाइड्स को बांधता है, जिससे यह डीएनए (स्ट्रक्चरल बायोकैमिस्ट्री / न्यूक्लिक एसिड / शुगर्स / डेरीब्रोज शुगर, 2016) से कम स्थिर होता है।.

डीऑक्सीराइबोज़ के अन्य जैविक रूप से महत्वपूर्ण डेरिवेटिव में मोनो-, डीआई और ट्राइफॉस्फेट, साथ ही 3'-5'साइक्लिक मोनोफॉस्फेट्स शामिल हैं। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि डीएनए स्ट्रैंड के अर्थ को रिबोस के कार्बन द्वारा निरूपित किया जाता है। यह डीएनए प्रतिकृति को समझने के लिए विशेष रूप से उपयोगी है.

जैसा कि पहले ही देखा जा चुका है, डीएनए के अणु दोहरे-फंसे हुए हैं और दोनों जंजीरें समानांतर हैं, यानी वे विपरीत दिशाओं में चलती हैं। प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स में डीएनए प्रतिकृति दोनों श्रृंखलाओं में एक साथ होती है.

हालांकि, किसी भी जीव में कोई एंजाइम नहीं है जो 3 से 5 'दिशा में डीएनए को पॉलीमराइज़ करने में सक्षम हो, ताकि दोनों नए प्रतिकृति डीएनए एक साथ एक ही दिशा में न बढ़ सकें।.

हालांकि, एक ही एंजाइम एक ही समय में दोनों श्रृंखलाओं को पुन: पेश करता है। एकल एंजाइम एक स्ट्रैंड ("प्रवाहकीय स्ट्रैंड") को 5 '' से 3 'दिशा में एक ही तरीके से जारी रखता है, जिसमें समान अग्रिम दिशा होती है.

150-250 न्यूक्लियोटाइड्स के छोटे जेट में न्यूक्लियोटाइड्स को पॉलीमराइज़ करते हुए दूसरे स्ट्रैंड ("डिलेड स्ट्रैंड") को फिर से दोहराएं, फिर से 5 'से 3' दिशा में, लेकिन साथ ही साथ आरएनए के पीछे के छोर का सामना करना पड़ता है बिना पढ़े हुए हिस्से की ओर मिसाल.

क्योंकि डीएनए स्ट्रैंड्स एंटीपैरल हैं, एंजाइम डीएनए पोलीमरेज़ असममित रूप से काम करता है। मुख्य श्रृंखला (आगे) में, डीएनए को लगातार संश्लेषित किया जाता है। विलंबित फिलामेंट में, डीएनए को छोटे टुकड़ों (1-5 किलो बेस) में संश्लेषित किया जाता है, ओकाजाकी के तथाकथित टुकड़े.

ओकाजाकी के कई टुकड़े (250 तक) को प्रत्येक प्रतिकृति कांटा के लिए, अनुक्रम में संश्लेषित किया जाना चाहिए। यह सुनिश्चित करने के लिए, हेलीकॉप्टर देरी श्रृंखला पर 5 '3' दिशा में dsDNA को कम करने के लिए कार्य करता है.

स्तनधारी परमाणु जीनोम में, अधिकांश आरएनए प्राइमरों को अंततः प्रतिकृति प्रक्रिया के हिस्से के रूप में हटा दिया जाता है, जबकि मिटोकोंड्रियल जीनोम की प्रतिकृति के बाद आरएनए का छोटा हिस्सा बंद गोलाकार डीएनए संरचना का एक अभिन्न अंग बना रहता है।.

संदर्भ

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