Desoxyribose Definition

Desoxyribose ist das Zuckermolekül mit fünf Kohlenstoffatomen, das zur Bildung des Phosphatrückgrats von DNA-Molekülen beiträgt. DNA oder Desoxyribonukleinsäure ist ein Polymer, das aus vielen Nukleinsäuren besteht. Jede Nukleinsäure besteht aus einem Desoxyribosemolekül, das sowohl an eine Phosphatgruppe als auch entweder an ein Purin oder ein Pyrimidin gebunden ist. Purine haben zwei Kohlenstoff- und Stickstoffringe, während Pyrimidine nur einen Ring haben. Die Purine sind Adenin (A) und Guanin (G), während die Pyrimidine Cytosin und Thymin in der DNA sind. In der RNA sind die Pyrimidine Cytosin (C) und Uracil (U). Diese Moleküle, die mit Desoxyribose und einer Phosphatgruppe verbunden sind, werden Desoxyribonukleotide genannt und sind die direkten Vorläufer der DNA. Die Bindungen zwischen Nukleotiden sind als Phosphodiesterbindungen bekannt, da sie zwischen der Phosphatgruppe eines Nukleotids und dem Desoxyribosezucker des nächsten Nukleotids stattfinden.

Zusammen tragen lange DNA-Stränge, die viele einzelne Desoxyribosemoleküle enthalten, die genetische Information eines Tieres. Während die einzelnen Nukleotide keine Informationen tragen, wie ein einzelner Buchstabe, erzeugt eine Reihe von drei Nukleotiden ein Codon, das eine bestimmte Aminosäure benötigt. Zusammen bilden viele Aminosäuren funktionelle Proteine, die der Zelle helfen können, bestimmte Reaktionen zu beschleunigen. Obwohl sich die Desoxyribosebase nicht von einem Nukleotid zum nächsten ändert, bildet sie eine starke Unterstützung für die Arbeitsmoleküle der DNA. Der einzige Unterschied zwischen RNA und DNA ist das Vorhandensein von Desoxyribose anstelle von Ribose. Ein Enzym, das als Ribonukleotidreduktase bekannt ist, entfernt ein Sauerstoffmolekül aus einem der Kohlenstoffe eines Ribosezuckers. Das Ergebnis ist Desoxyribose, die Base der DNA. Diese einfache Änderung ist der einzige Unterschied zwischen RNA und DNA, während sie im Laufe der Zeit unterschiedliche Funktionen entwickelt haben.

Desoxyribose-Struktur

Deoxyribose kann als lineares Molekül oder als fünf- oder sechsgliedriger Ring existieren. Desoxyribose ist als Aldopentose bekannt, da es sich um ein Fünf-Kohlenstoff-Molekül handelt, das am Ende des Moleküls eine Carbonylgruppe enthält. Im obigen Bild wird es als Desoxyribofuranose oder als fünfgliedriger Ring gesehen. Durch Substitutionen einer Phosphatgruppe und einer Nukleinsäurebase an diesem Ring kann Desoxyribose als Rückgrat der DNA fungieren, wie in der folgenden Grafik zu sehen ist.

In der DNA existiert Desoxyribose als fünfgliedriger Ring. Wie in der Grafik zu sehen ist, hat Desoxyribose ein Sauerstoffmolekül verloren, das eines der Kohlenstoffe im Ring bildet. Während dies wie eine einfache Änderung erscheinen mag, beeinflusst es drastisch die Resistenz der DNA gegen den Abbau durch Hydrolyse. RNA mit dem zusätzlichen Sauerstoff ermöglicht eine stärkere Interaktion mit Wassermolekülen. Dies kann zur Hydrolyse der Phosphodiesterbindungen führen, die Ribosemoleküle verbinden. Im Vergleich dazu interagieren die Phosphodiesterbindungen, die Desoxyribosemoleküle verbinden, auf natürliche Weise weniger mit Wasser und brechen durch Hydrolyse weniger ab. Dies ermöglicht es DNA-Molekülen, Generationen mit nur geringfügigen Korrekturen zu überspannen.

Als Konvention werden die Kohlenstoffe in einer Desoxyribose mit Primzahlen nummeriert, um zwischen ihnen zu unterscheiden. Der 1′-Kohlenstoff (der als „der eine Primkohlenstoff“ bezeichnet wird) ist der Kohlenstoff, der an die stickstoffhaltige (Nukleinsäure-) Base gebunden wird. Der 5′-Kohlenstoff befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite des Rings und ist nicht Teil der Ringstruktur. Der 5′-Kohlenstoff verbindet sich mit der Phosphatgruppe. Diese Phosphatgruppe bindet dann an den 3′-Kohlenstoff des darüber liegenden Nukleotids, wie in der Grafik zu sehen ist. Dies erzeugt das kovalent gebundene Rückgrat der DNA. Obwohl nicht abgebildet, DNA existiert als zwei Stränge, die sich ergänzen, jeweils mit Desoxyribose-basierten Rückgraten. Die Pyrimidine und Purine interagieren miteinander, um Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden, die die Rückgratknochen zusammenhalten. Während der Replikation brechen Enzyme diese Wasserstoffbrückenbindungen, um neue DNA-Stränge zu bilden, die jede Seite des Elternstrangs ergänzen. Neue Ribosemoleküle werden an stickstoffhaltige Basen und Phosphatgruppen gebunden, bevor sie zu Desoxyribosebasen desoxygeniert werden. Die Nukleotide können dann der wachsenden Reihe von Basen hinzugefügt werden, die zu einem unabhängigen DNA-Molekül werden.

• Ribose – Ein Pentosemolekül, das an 5 Sauerstoffmoleküle gebunden ist, 1 mehr als Desoxyribose.
• DNA – Ein Nukleinsäurepolymer aus vielen einzelnen Nukleotiden, die durch Phosphodiesterbindungen verbunden sind.
• Nukleinsäurebase – Das Purin oder Pyrimidin, das an Desoxyribose oder Ribose gebunden ist und ein Nukleotid bildet.
• Nukleotid – Desoxyribose oder Ribose, die an eine Phosphatgruppe und eine Nukleinsäurebase gebunden ist.

Quiz

1. Ein Wissenschaftler experimentiert mit einer Substanz, die Desoxyribose in seine lineare Form zwingt, selbst wenn sie in DNA eingebettet ist. Was würde mit einem Organismus passieren, der dieser Substanz ausgesetzt ist?
A. Es würde DNA schneller reproduzieren, weil die DNA erweitert würde
B. Die DNA würde nicht mehr funktionieren und der Organismus würde sterben
C. Die DNA würde immer noch funktionieren, könnte aber während der Mitose nicht kondensieren

2. DNA kann Schäden durch Hydrolyse aufgrund des Mangels an Sauerstoff am 2 ‚-Kohlenstoff widerstehen. Einige Viren vermehren sich nur mit RNA. Wie kann die RNA mehrere Generationen überdauern, obwohl sie Ribose anstelle von Desoxyribose verwendet?
A. Nach der Herstellung wird die RNA in Proteinkapseln verpackt, die Wasser ausschließen.
B. Das Virus bewirkt, dass Wasser aus der Zelle ausgeschlossen wird
C. DNA wird als Zwischenprodukt aus der RNA innerhalb der Zelle gebildet

3. Ein Wissenschaftler gibt freie Phosphatgruppen, Desoxyribose und alle Nukleinsäurebasen in ein Becherglas. Er rührt den Becher mit einer Stange und wartet mehrere Stunden. Er versucht, die im Becherglas gebildete DNA zu analysieren, stellt jedoch fest, dass es keine DNA oder Nukleotide gibt. Was fehlt ihm?
A. Ein Versuch, die Bestandteile zusammenzusetzen
B. Elektrizität
C. Wärme über eine Lötlampe