ريبوسا: الخصائص والبنية والوظائف

الريبوز هو سكر مكون من خمسة كربون موجود في ريبونوكليوسيدات ، ريبونوكليوتيدات ومشتقاتها. يمكن العثور عليها بأسماء أخرى مثل β-D-ribofuranose و D-ribose و L-ribose.

النيوكليوتيدات هي "الكتل" المكونة لهيكل الحمض الريبي النووي (RNA). يتكون كل نيوكليوتيد من قاعدة يمكن أن تكون الأدينين أو الجوانين أو السيتوزين أو اليوراسيل ، ومجموعة الفوسفات والسكر ، الريبوز.

هذا النوع من السكر غزير بشكل خاص في الأنسجة العضلية ، حيث يرتبط بالريبوكليوتيدات ، خاصةً مع أدينوسين ثلاثي الفوسفات أو ATP ، وهو أمر ضروري لوظيفة العضلات.

تم اكتشاف D-ribose في عام 1891 من قبل إميل فيشر ، ومنذ ذلك الحين تم إيلاء اهتمام كبير لخصائصه الفيزيائية والكيميائية ودوره في عملية التمثيل الغذائي الخلوي ، وهذا هو ، كجزء من الهيكل العظمي للحامض النووي الريبي ، من ATP والعديد من الإنزيمات المساعدة.

في البداية تم الحصول على هذا فقط من التحليل المائي لخميرة الحمض النووي الريبي ، حتى في الخمسينيات من القرن الماضي ، كان قادرًا على التخليق من الجلوكوز D بكميات أكثر أو أقل يمكن الوصول إليها ، مما يسمح بتصنيع إنتاجه.

ملامح

الريبوز هو ألدوبنتوز يستخرج عادة كمركب كيميائي نقي في شكل ريبوز. وهو مادة عضوية قابلة للذوبان في الماء ، مع مظهر أبيض وبلوري. كونه كربوهيدرات ، فإن الريبوز له خصائص قطبية ومحبة للماء.

يتوافق الريبوز مع القاعدة الشائعة للكربوهيدرات: فهو يحتوي على نفس عدد ذرات الكربون والأكسجين ، ويضاعف هذا العدد في ذرات الهيدروجين.

من خلال ذرات الكربون في المواضع 3 أو 5 ، يمكن أن يرتبط هذا السكر بمجموعة فوسفات ، وإذا كان يرتبط بواحدة من القواعد النيتروجينية في الحمض النووي الريبي ، يتشكل نوكليوتيد.

الطريقة الأكثر شيوعًا للعثور على الريبوز في الطبيعة هي D-ribose و 2-deoxy-D-ribose ، وهي مكونات من النيوكليوتيدات والأحماض النووية. D- الريبوز هو جزء من الحمض الريبي النووي (RNA) و 2-deoxy-D-ribose من حامض الديوكسي ريبونوكلياز (DNA).

في النيوكليوتيدات ، يوجد كلا النوعين من البنتوز في شكل fur فورانوز (حلقة خماسية مغلقة).

في المحلول ، يكون الريبوز الحر في حالة توازن بين شكل الألدهيد (السلسلة المفتوحة) والشكل الدوري فورانوز. ومع ذلك ، يحتوي الحمض النووي الريبي فقط على شكل دوري β-D-ribofuranose. الشكل النشط بيولوجيًا هو D-ribose.

هيكل

الريبوز هو سكر مشتق من الجلوكوز ينتمي إلى مجموعة ألدوبينتوز. الصيغة الجزيئية لها هي C5H10O5 ولها وزن جزيئي قدره 150.13 جم / مول. نظرًا لأنه سكر أحادي السكاريد ، يفصل التحلل المائي للجزيء إلى مجموعاته الوظيفية.

يحتوي ، كما تشير المعادلة ، على خمس ذرات كربون يمكن العثور عليها دوريًا كجزء من خمس حلقات أو ستة أعضاء. يحتوي هذا السكر على مجموعة ألدهيد على ذرة الكربون 1 ومجموعة هيدروكسيل (-OH) على ذرات الكربون من الموضعين إلى الموضع 5 لحلقة البنتوز.

يمكن تمثيل جزيء الريبوز في إسقاط فيشر بطريقتين: D- ريبوز أو L- ريبوز ، حيث يكون L عبارة عن مجسم استيوني ومزيّن من الشكل D والعكس بالعكس.

يعتمد تصنيف الشكل D أو L على اتجاه مجموعات الهيدروكسيل في أول ذرة كربون بعد مجموعة الألدهيد. إذا كانت هذه المجموعة موجهة نحو الجانب الأيمن ، فإن جزيء تمثيل فيشر يتوافق مع D- ريبوز ، وإلا إذا كان موجهاً نحو الجانب الأيسر (L-ribose).

يمكن تمثيل الإسقاط هاوورث للريبوز في هيكلين إضافيين اعتمادًا على اتجاه مجموعة الهيدروكسيل على ذرة الكربون التي هي شاذة. في الموضع is ، يتم توجيه الهيدروكسيل نحو الجزء العلوي من الجزيء ، في حين أن الموضع α يوجه الهيدروكسيل نحو الجزء السفلي.

وبالتالي ، وفقًا لإسقاط هاوورث ، هناك أربعة أشكال ممكنة: β-D-ribose ، α-D-ribose ، β-L-ribose أو α-L-ribose.

عندما ترتبط مجموعات الفوسفات بالريبوز ، يشار إليها عادةً باسم α و β و Ƴ. يوفر التحلل المائي لثلاث فوسفات النيوكليوسيد الطاقة الكيميائية لدفع مجموعة واسعة من التفاعلات الخلوية.

وظائف

لقد تم اقتراح أن فوسفات الريبوز ، وهو نتاج تحلل الريبيوكليوتيدات ، هو أحد السلائف الرئيسية للفيوران والثيوفينول ، المسؤولة عن الرائحة المميزة للحم.

في الخلايا

اللدونة الكيميائية للريبوز تجعل الجزيء مشاركًا في الغالبية العظمى من العمليات الكيميائية الحيوية داخل الخلية ، بعضها مثل ترجمة الحمض النووي ، وتوليف الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات ، إلخ.

يعمل الريبوز باستمرار كمركبة كيميائية داخل الخلية ، نظرًا لأن النيوكليوتيدات يمكن أن تحتوي على مجموعة أو مجموعتين أو ثلاث مجموعات فوسفات مرتبطة تساهميًا مع بعضها البعض بواسطة روابط اللامائية. هذه هي المعروفة باسم النيوكليوسيدات أحادية ، وثنائي الفوسفات ، على التوالي.

الرابطة بين الريبوز والفوسفات هي نوع استر ، ويطلق التحلل المائي لهذه الرابطة حوالي 14 كيلوجول / مول في ظل الظروف القياسية ، في حين أن رابطة كل من أنهيدريد تطلق حوالي 30 كيلوجول / مول.

في الريبوسوم ، على سبيل المثال ، يمكن لمجموعة 2'-hydroxyl من الريبوز أن تشكل رابطة هيدروجينية مع الأحماض الأمينية المختلفة ، وهو رابط يسمح بتوليف البروتينات من الحمض الريبي النووي النقال في جميع الكائنات الحية المعروفة.

تحتوي السم في معظم الثعابين على فسفوديستراز يتحلل النيوكليوتيدات من الطرف الثالث الذي يحتوي على هيدروكسيل مجاني ، وكسر الوصلات بين هيدروكسيل 3 من الريبوز أو ديوكسيريبوز.

في الطب

في السياقات الطبية ، يتم استخدامه لتحسين الأداء وقدرة التمرين عن طريق زيادة طاقة العضلات. كما يتم علاج متلازمة التعب المزمن مع هذا السكريد ، وكذلك فيبروميالغيا وبعض أمراض الشريان التاجي.

بعبارات وقائية ، يتم استخدامه لمنع التعب العضلي ، والتشنجات ، والألم ، والتصلب بعد التمرين في المرضى الذين يعانون من الاضطراب الوراثي لنقص داياميناز myoadenylate أو نقص AMP deaminase.