Ikatan fosfodiester adalah ikatan kovalen yang terjadi antara gugus fosfat (H 3 PO 4 ) dan gugus hidroksil (-OH). Jenis ikatan ini dapat ditemukan pada fosfolipid yang membentuk membran sel, dan pada nukleotida, yang membentuk asam nukleat RNA dan DNA.
Sebuah nukleotida dibentuk oleh basa nitrogen, melekat pada gula, dan gula ini melekat pada gugus fosfat. Basa nitrogen adalah adenin, timin, guanin, sitosin, dan urasil. Timin hanya terdapat pada DNA dan urasil hanya terdapat pada RNA.
Gula yang merupakan bagian dari nukleotida adalah pentosa, ribosa dalam kasus asam ribonukleat (RNA) dan deoksiribosa dalam kasus asam deoksiribonukleat (DNA).
Pada gambar berikut kita melihat bagaimana basa nitrogen, pentosa dan gugus fosfat dihubungkan untuk membentuk nukleotida:
Karbon pentosa diberi nama dengan angka dari 1 ‘sampai 5’, dengan nomor satu adalah yang terikat pada basa nitrogen dan nomor lima adalah yang terikat pada gugus fosfat, seperti yang dapat kita lihat pada gambar. di atas.
Dalam ikatan fosfodiester, gugus OH dari karbon 3 ‘dari pentosa nukleotida pertama dan gugus fosfat dari karbon 5’ dari pentosa nukleotida berikutnya terkait secara kovalen . Dalam reaksi ini, molekul air dilepaskan dan dinukleotida terbentuk.
Gugus fosfat bermuatan negatif pada pH netral, itulah sebabnya banyak energi yang dibutuhkan untuk membentuk ikatan fosfodiester. Energi yang diperlukan untuk terjadinya ikatan seringkali berasal dari nukleotida yang memiliki lebih dari satu gugus fosfat, terutama adenosin. Adenosin tri-fosfat (ATP) adalah sumber energi yang besar, dibentuk untuk memanfaatkan energi reaksi eksotermik dan menyimpannya sampai dibutuhkan. Molekul ini digunakan dalam proses seluler yang berbeda. Ketika gugus fosfat ATP dilepaskan, energi yang diperlukan untuk setiap proses yang memerlukannya dilepaskan, misalnya untuk membentuk ikatan fosfodiester.
Karena banyak nukleotida yang berturut-turut bergabung dengan ikatan fosfodiester, rantai panjang nukleotida terbentuk. Karena basa nitrogen tidak berpartisipasi dalam ikatan, pentosa dan fosfat bergantian dalam rantai, meninggalkan basa nitrogen di satu sisinya. Dalam rantai ini ada ujung yang disebut 3 ‘, dengan gugus OH bebasnya, dan ujung lainnya disebut 5’, dengan gugus fosfat bebasnya. Dengan cara ini asam nukleat RNA dan DNA terbentuk.
RNA dan DNA adalah molekul fibrilar yang sangat besar, tanpa cabang, yang memiliki kepentingan biologis yang besar, mereka mengandung informasi genetik makhluk hidup.