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Tutorial MenueNucleinsäurenLerneinheit 2 von 3

Bausteine der Nucleinsäuren

Die Synthese von ATP

Abb.1
Biologische und chemische Synthese von Adenosin-triphosphat

Der Syntheseweg des ATP kann auf biologischem und auf chemischem Weg verfolgt werden. Der wesentliche Unterschied zwischen diesen beiden Wegen besteht darin, dass in der Zelle vom bereits phosphorylierten Zucker ausgegangen wird, um zunächst die glycosidische Bindung zu knüpfen. Erst dann erfolgt der Aufbau des Purin-Systems. Die chemische Synthese hingegen baut zuerst die Purinbase auf, die dann mit dem Zucker verknüpft wird und erst zum Schluss eine Phosphat-Gruppe erhält.

In der Biosynthese wird aus Glucose über den Pentosephosphat-Cyclus die Ribose-Einheit bereitgestellt. Als weitere Bausteine dienen Kohlendioxid und Formaldehyd sowie Fragmente der Aminosäuren Glycin, Glutamin und Aspartat. Während die Hydroxy-Gruppe in 5'-Position über den gesamten Biosyntheseverlauf hinweg durch einen Phosphat-Rest geschützt bleibt, wird an der 1'-Position des Zuckers stufenweise erst der Imidazol-Ring und dann das Purin-System aufgebaut. Auf chemischem Wege kann die Synthese des Purin-Systems vom Pyrimidin oder von Imidazol aus erfolgen. Die gängigere Methode verwendet ein 4,5-Diaminopyrimidin als Vorstufe. Hier erfolgt der Ringschluss im Imidazol-Teil. Nach der Isolierung des Purins wird dann in der nächsten Stufe die exocyclische Amino-Gruppe eingeführt. Erst jetzt wird im Labor die Zuckerkomponente mit Adenin zum Adenosin kondensiert.

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