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Moleküle: Endlich Kristallstruktur von Ribose entschlüsselt

Ribose
D-Ribose ist nur ein kleines Molekül – aber ein extrem wichtiges für Lebewesen, denn sie ist ein elementarer Baustein der Ribosomen, der "Proteinfabrik" der Zellen. Dennoch befand sich die Kristallstruktur der Ribose bisher nicht unter den inzwischen mehr als eine halbe Million entschlüsselten Verbindungen. Nun hat ein Team um Beat Meier von der ETH Zürich endlich diese Lücke geschlossen und die Kristallstruktur herausgefunden.

Das Rückgrat der Ribose, einem Zucker, besteht aus einer Kette aus fünf Kohlenstoffatomen: Vier tragen ein OH-Gruppe, eines ein über eine Doppelbindung angeknüpftes Sauerstoffatom – meist dargestellt als β-Furanose, bei der vier der Kohlenstoffatome sowie das Sauerstoffatom einen Fünferring bilden. Seit mehr als 40 Jahren ist allerdings bekannt, dass die Ribose in Lösung als Mischung vier verschiedener Strukturen vorliegt: aus Α- und β-Furanose sowie Α- und der dominierenden β-Pyranose. Als Pyranose bezeichnet man eine Form, bei der der Zucker einen Sechsring aus den fünf Kohlenstoffatomen sowie einem Sauerstoffatom bildet. Der Zusatz Α und β gibt an, ob sich eine bestimmte OH-Gruppe oberhalb oder unterhalb der Ringebene befindet.

Die Verbindung ist allerdings extrem schwer kristallisierbar, weshalb ihre Aufklärung lange auf sich warten ließ. Durch Computerberechnungen konnten die Forscher aus Deutschland und der Schweiz zunächst aus Röntgenbeugungsanalysen von Pulverproben erste Ergebnisse gewinnen. Anschließend gelang es ihnen, mit Hilfe der so genannten Zonenschmelzen Einkristalle herzustellen: Dabei wird nur eine kleine Zone des Materials erhitzt und diese Schmelzzone weiter bewegt. Die wieder erkaltende Schmelze erstarrt dann mit einer einheitlichen Kristallstruktur zum gewünschten Einkristall, der sich dann per Röntgenstrukturanalyse untersuchen ließ. Demnach kristallisiert die D-Ribose als Pyranose, also als Sechsringe. Diese liegen letztlich in zwei Kristallformen vor, in denen die Α- und β-Pyranoseform in unterschiedlichen Verhältnissen enthalten sind. (dl)

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  • Quellen
Meier, B. et al.: Die Kristallstruktur von D-Ribose – endlich! In: Angewandte Chemie 122, S. 4605–4608, 2010.

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