Struktur, fungsi, sifat, sintesis uracil

Dia Uracil Ia adalah asas nitrogen pyrimidine, yang terdapat dalam asid ribonukleik (RNA). Ini adalah salah satu ciri yang membezakan RNA dari asid deoxyribonucleic (DNA), kerana yang terakhir mempunyai Timina dan bukannya uracil. Kedua -dua bahan, Uracil dan Timina, hanya berbeza yang kedua mempunyai kumpulan metil.

Dari sudut pandangan evolusi, telah dicadangkan bahawa RNA adalah molekul pertama yang menyimpan maklumat genetik dan bekerja sebagai pemangkin di sel, sebelum DNA dan enzim. Kerana ini, dianggap bahawa Uracil mempunyai peranan penting dalam evolusi kehidupan.

Sumber: Kemikungen [domain awam]

Dalam makhluk hidup, uracil tidak dijumpai dengan bebas, tetapi biasanya nukleotida monophosphat (UMP), diphosphate (UDP) dan trphosphate (UTP). Nukleotida uracil ini mempunyai fungsi yang berbeza, seperti biosintesis RNA dan glikogen, interconversion isomerik gula dan peraturan synthamine synthase.

[TOC]

Struktur dan sifat

Uracil, yang dipanggil 2.4-dioxipiridine, mempunyai formula empirikal c₄H₄N₂Sama ada₂, Berat molekulnya adalah 112.09 g/mol, dan disucikan sebagai serbuk putih.

Struktur uridine adalah cincin heterosiklik dengan empat atom karbon dan dua nitrogen, dengan ikatan berganda berganda. Ia adalah planar.

Ia mempunyai kelarutan 50mg/ml, 25 ºC, dalam 1m natrium hidroksida, dan PKA antara 7.9 dan 8.2. Panjang gelombang di mana penyerapan maksimumnya berlaku (ʎ_Maks) Antara 258 dan 260 nm.

Biosintesis

Terdapat jalan biasa untuk biosintesis nukleotida pyrimidine (uracil dan sitokin). Langkah pertama ialah biosintesis fosfat carbamoil dari CO₂ dan NH₄⁺, yang dipangkin oleh carbamoil synthetase fosfat.

Pyrimidine dibina dari fosfat karboil dan aspartat. Kedua-dua bahan itu bertindak balas dan membentuk N-carbamoilaspartato, tindak balas yang dipangkin oleh aspartat transcabamoilasa (atcasa). Penutupan cincin pyrimidine boleh dehidrasi oleh dihydrootase, dan menghasilkan l-dihydrotatoate.

L-dihydrotoate dioksidakan dan berubah menjadi orotate; Penerima elektron adalah NAD⁺. Ia adalah tindak balas yang dikatalisis oleh dehidrogenase dihydroorotate. Langkah seterusnya terdiri daripada pemindahan kumpulan fosforibosil, dari phosphoribosyl pyrophosphate (PRPP), ke orotate. Borang Gradidilato (WPO) dan Piroffosphat Inorganik (PPI), Dipatir oleh Fosforibosyl Orotate Transferase.

Langkah terakhir terdiri daripada decarboxylation cincin pyrimidine kumpulan (WPO). Bentuk uridilaato (uridin-5'-monophosphate, ump), yang dipangkin oleh decarboxylase.

Kemudian, melalui penyertaan kinase, kumpulan fosfat dipindahkan dari ATP ke UMP, membentuk UDP (uridin-5'-diphosphate). Yang terakhir diulang, membentuk UTP (uridin-5'-triffosphate).

Boleh melayani anda: cabang biologi dan apa yang mereka pelajari

Peraturan Biosintesis

Dalam bakteria, peraturan biosintesis pyrimidine berlaku melalui maklum balas negatif, di peringkat aspartat transcabamoilasa (ATCASA).

Enzim ini dihalang oleh CTP (citidin-5'-trophosphate), yang merupakan produk akhir jalur biosintesis pirimidin. ATCAS.

Pada haiwan, peraturan biosintesis pyrimidine berlaku melalui maklum balas negatif, pada tahap dua enzim: 1) carbamoil synthase II fosfat, yang dihalang oleh UTP dan diaktifkan oleh ATP dan PRPP; dan 2) OMP Discarboxylase, yang dihalang oleh produk reaksi yang dia sendiri memangkin, UMP. Kelajuan biosintesis OMP berbeza dengan ketersediaan PRPP.

Berfungsi dalam biosintesis RNA

URACIL hadir dalam semua jenis RNA, seperti RNA Messenger (MNA), RNA pemindahan (ARNT) dan RNA ribosom (RNA). Biosintesis molekul ini berlaku melalui proses yang disebut transkripsi.

Semasa transkrip, maklumat yang terkandung dalam DNA disalin dalam RNA melalui RNA polimerase PON. Proses terbalik, di mana maklumat yang terkandung dalam RNA disalin dalam DNA, berlaku dalam beberapa virus dan tumbuh -tumbuhan melalui transkripase terbalik.

Biosintesis RNA memerlukan nukleosida tryposphate (NTP), iaitu: uridin tryphosphate (UTP), cytidine tryposphate (CTP), adenine adenine adenine (ATP) dan tryfosfat guanine (GTP). Tindak balasnya adalah:

(RNA)_{n sisa} + NTP -> (RNA)_N+1 sisa + ppi

Hidrolisis pirofosfat anorganik (PPI) memberikan tenaga untuk biosintesis RNA.

Berfungsi dalam biosintesis gula

Ester gula sangat biasa dalam organisma hidup. Sebahagian daripada ester ini adalah diphosphas ester nukleosid, seperti UDP-gula, yang sangat banyak dalam sel. UDP-gula melibatkan biosintesis disakarida, oligosakarida dan polysaccharides.

Dalam tumbuhan, biosintesis sukrosa berlaku dengan dua cara: utama dan sekunder.

Laluan utama terdiri daripada pemindahan D-glukosa dari UDP-D-glucosa ke frucease D untuk membentuk sukrosa dan UDP. Jalan menengah termasuk dua langkah: ia bermula dengan UDP-D-glukosa dan fruktosa-6-fosfat dan memuncak dengan pembentukan sukrosa dan fosfat.

Di dalam kelenjar susu, biosintesis laktosa berlaku dari UDP-D-Galactose dan Glukosa.

Boleh melayani anda: cabang biokimia

Di dalam tumbuhan, biosintesis selulosa dijalankan oleh pemeluwapan berterusan sisa beta-d-glikosil, dari UDP-glukosa ke hujung yang tidak mengurangkan rantai polyglucose yang semakin meningkat. Begitu juga, biosintesis amilosa dan amilopektin memerlukan UDP-glukosa sebagai substrat penderma glukosa ke rantai yang semakin meningkat.

Pada haiwan, kedua-dua UDP-glukosa dan ADP-glukosa digunakan untuk biosintesis glikogen. Begitu juga, biosintesis sulfat chondroitine memerlukan UDP-xylose, UDP-galactose dan UDP-glucuronato.

Fungsi dalam interconversion gula isomerik

Penukaran galaktosa kepada perantara glikolisis berlaku melalui jalan Leloir. Salah satu langkah laluan ini dipangkin oleh enzim enzim UDP-galactose-4-epimerase, yang memudahkan interversi UDP-Galactose ke UDP-glukosa.

Berfungsi dalam biosintesis glikoprotein

Semasa biosintesis glikoprotein, protein melalui karung CI, sederhana dan trans golgi alat.

Setiap beg ini mempunyai satu set enzim yang memproses glikoprotein. Monomer gula, seperti glukosa dan galaktosa.

Nukleotida-heksosa diangkut ke tangki Golgi oleh antiporte. UDP-galactose (UDP-Gal) dan UDP-N-Acetylgalactosamina (UDP-Galnac) masukkan tangki dari sitosol dengan cara pertukaran oleh UMP.

Dalam tangki Golgi, fosfatase menghidrolisis. UDP berasal dari tindak balas yang dikatalisis oleh galactosyltransferase dan N-acetylgalactosamiltransferase. UMP yang dibentuk oleh fosfatase berfungsi untuk bertukar nukleotida-heksosa.

Berfungsi dalam peraturan synthase

Mekanisme untuk mengawal sintetik glutamin adalah pengubahsuaian kovalen, yang terdiri daripada adenilasi, yang tidak aktif, dan sayap, yang mengaktifkannya. Pengubahsuaian kovalen ini boleh diterbalikkan dan dipangkin oleh adenyltransferase.

Aktiviti adenyltransferase dimodulasi oleh kesatuan protein PII, yang dikawal oleh pengubahsuaian kovalen, uridinilasi.

Kedua -dua uridililasi dan offset dijalankan oleh uridiltransferase. Dalam enzim ini, aktiviti uridilasi disebabkan oleh glutamin dan fosfat, dan diaktifkan oleh kesatuan alpha-zotoglutarate dan ATP ke PII.

Berfungsi dalam edisi RNA

Beberapa RNM diedit sebelum terjemahan. Dalam beberapa organisma eukariotik, seperti Trypanosoma brucei, Terdapat edisi RNA transkrip gen subunit II dari oksidase sitokrom. Ini berlaku dengan memasukkan sisa uracil, tindak balas yang dikatalkan oleh uridiltransferase terminal.

Boleh melayani anda: curl: komposisi, bahagian, kepentingan

Panduan RNA, pelengkap kepada produk yang diedit, bertindak sebagai sederhana untuk proses penyuntingan. Pasangan asas yang terbentuk antara transkrip awal dan RNA panduan menyiratkan pasangan asas g = u yang bukan rekod watson dan biasa di RNA.

Biosintesis UDP-glukosa

Dalam keadaan fisiologi, biosintesis glikogen dari glukosa-1-fosfat adalah mustahil termodinamik (positif ΔG). Oleh sebab itu, sebelum biosintesis, pengaktifan glukosa-1-fosfat (G1P) berlaku. G1P dan UTP ini menggabungkan tindak balas untuk membentuk uridin glukosa diphosphate (UDP-glukosa atau UDPG).

Reaksi ini dipangkin oleh pyrophosphoryllase dari UDP-glukosa, dan adalah seperti berikut:

G1P + UTP -> UDP -GLUCOSA + 2PI.

Variasi Tenaga Bebas Gibbs dalam langkah ini adalah besar dan negatif (-33.5 kJ/mol). Semasa tindak balas oksigen, G1P menyerang atom alpha alpha alforo dari pyrophosphate UDP-glukosa dan bukan organik (PPI). Kemudian, PPI dihidrolisis oleh pirofosfat bukan organik, yang tenaga hidrolisisnya adalah yang mendorong reaksi umum.

UDP-glukosa adalah bahan "tenaga tinggi". Ia membolehkan membentuk ikatan glikosid antara residu glukosa dan rantai polysaccharide yang semakin meningkat. Prinsip tenaga yang sama ini boleh digunakan untuk tindak balas di mana gula UDP mengambil bahagian, seperti biosintesis disakarida, oligosakarida dan glikoprotein.

Uracil DNA Glycosilasa

Terdapat lesi DNA yang berlaku secara spontan. Salah satu luka itu ialah Sprontane. Dalam kes ini, pembaikan berlaku kerana asas DNA yang diubahsuai dengan enzim yang dipanggil uracil DNA glycosilasa.

Enzim uracil DNA glycosilasa menghilangkan sitokin yang rosak (uracil), menghasilkan residu deoxyribose yang tidak mempunyai asas nitrogen, yang dipanggil tapak AP (tapak apurinic-apirimidinic).

Kemudian, enzim AP endonuclease membuat potongan dalam rangka fosfodiester tapak AP, menghapuskan sisa gula-fosfat. Polimerase DNA saya mengembalikan helai yang rosak.

Rujukan

1. Bohinski, r. 1991. Biokimia. Addison-Wesley Iberoamericana, Wilmington, Delaware.
2. Devlin, t.M. 2000. Biokimia. Editorial Reverté, Barcelona.
3. Lodish, h., Berk, a., Zipurski, s.L., Matsudaria, ms., Baltimore, d., Darnell, J. 2003. Biologi selular dan molekul. Editorial Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogotá, Caracas, Madrid, Mexico, Sāo Paulo.
4. Nelson, d. L., Cox, m. M. 2008. Lehninger-Prinsip Biokimia. W.H. Freeman, New York.
5. Voet, d. dan voet, j. 2004. Biokimia. John Wiley and Sons, USA.