Los fosfatos de azúcar ( azúcares a los que se les han añadido o sustituido grupos fosfato ) se utilizan a menudo en sistemas biológicos para almacenar o transferir energía . También forman la estructura principal del ADN y el ARN . La geometría de la estructura principal del fosfato de azúcar se altera en la proximidad de los nucleótidos modificados.
Algunos ejemplos incluyen:
La cadena principal de azúcar-fosfato tiene una estructura electrónica multiplexada y la deslocalización electrónica complica su descripción teórica . Una parte de la densidad electrónica está deslocalizada en toda la cadena principal y la extensión de la deslocalización se ve afectada por la conformación de la cadena principal debido a los efectos de hiperconjugación . La hiperconjugación surge de las interacciones donador-aceptor de orbitales localizados en las posiciones 1,3.
La cadena principal de fosfodiéster del ADN y el ARN consiste en pares de azúcares desoxirribosa o ribosa unidos por fosfatos en las posiciones 3' y 5' respectivas. La cadena principal tiene carga negativa y es hidrófila , lo que permite fuertes interacciones con el agua. [1] La cadena principal de azúcar-fosfato forma el marco estructural de los ácidos nucleicos , incluidos el ADN y el ARN . [2]
Los fosfatos de azúcar se definen como carbohidratos a los que un grupo fosfato está unido por un éster o un enlace, dependiendo de si implica un hidroxilo alcohólico o hemiacetálico, respectivamente. La solubilidad , las tasas de hidrólisis ácida , las fortalezas ácidas y la capacidad de actuar como donantes de grupos de azúcar son el conocimiento de las propiedades físicas y químicas requeridas para el análisis de ambos tipos de fosfatos de azúcar. El ciclo de reducción de carbono fotosintético está estrechamente asociado con los fosfatos de azúcar, y los fosfatos de azúcar son una de las moléculas clave en el metabolismo (los fosfatos de azúcar son actores principales en el metabolismo debido a su tarea de almacenar y transferir energía. No solo la ribosa 5-fosfato sino también la fructosa 6-fosfato son un intermediario de la vía de las pentosas-fosfato que genera nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADPH) y pentosas a partir de polímeros de glucosa y sus productos de degradación). vías de pentosas fosfato oxidativas, gluconeogénesis , intermediarios importantes en la glucólisis . Los fosfatos de azúcar no sólo participan en la regulación metabólica y la señalización, sino que también participan en la síntesis de otros compuestos de fosfato. [3]
El ácido nucleico peptídico (PNA) es un ácido nucleico en el que el ácido nucleico natural ha sido reemplazado por una cadena principal de péptidos sintéticos formada a partir de unidades de N- (2-amino-etil)-glicina junto con una cadena principal de fosfato de azúcar que forma una fracción aquiral y sin carga que imita a los oligonucleótidos de ARN o ADN . El PNA no se puede degradar dentro de las células vivas, pero es químicamente estable y resistente a la escisión hidrolítica (enzimática) . [4]
Los fosfatos de azúcar son actores importantes en el metabolismo debido a su tarea de almacenar y transferir energía. No solo la ribosa 5-fosfato sino también la fructosa 6-fosfato son un intermediario de la vía de las pentosas-fosfato que genera fosfato de dinucleótido de nicotinamida y adenina (NADPH) y pentosas a partir de polímeros de glucosa y sus productos de degradación. La vía se conoce como glucólisis , donde los mismos carbohidratos se degradan en piruvatos , proporcionando así energía. [5] Las enzimas son catalizadas para las reacciones de estas vías. Algunas enzimas contienen centros metálicos en su sitio activo , que es una parte importante de las enzimas y también de la reacción catalizada. El grupo fosfato puede coordinarse con el centro metálico, por ejemplo, la 1,6-bisfosfatasa y la ADP-ribosa pirofosfatasa.
El fosfoglicerato y varios fosfatos de azúcar, que son intermediarios conocidos del ciclo fotosintético del carbono de Calvin , estimulan la fijación de dióxido de carbono dependiente de la luz por cloroplastos aislados. Esta capacidad es compartida por ciertos otros metabolitos (por ejemplo, glucosa 1-fosfato) de los cuales los intermediarios aceptados del ciclo de Calvin podrían derivarse fácilmente por rutas metabólicas conocidas.
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