nucleotídeos

generalidade

Os nucleotídeos são as moléculas orgânicas que compõem os ácidos nucléicos de DNA e RNA.

Os ácidos nucleicos são macromoléculas biológicas de importância fundamental para a sobrevivência de um organismo vivo, e os nucleotídeos são os blocos de construção.

Todos os nucleotídeos têm uma estrutura geral que inclui três elementos moleculares: um grupo fosfato, uma pentose (isto é, um átomo de 5 átomos de carbono) e uma base nitrogenada.

No DNA, a pentose é desoxirribose; no RNA, por outro lado, é ribose.

A presença de desoxirribose no DNA e ribose no RNA representa a principal diferença entre os nucleotídeos que constituem esses dois ácidos nucléicos.

A segunda diferença importante diz respeito às bases nitrogenadas: os nucleotídeos de DNA e RNA compartilham apenas 3 das 4 bases nitrogenadas associadas em comum.

O que são nucleotídeos?

Os nucleotídeos são as moléculas orgânicas que constituem os monômeros dos ácidos nucléicos DNA e RNA .

De acordo com outra definição, os nucleotídeos são as unidades moleculares que compõem os ácidos nucléicos de DNA e RNA.

Químicos e produtos biológicos definem unidades moleculares como monômeros, que, estando dispostos em longas cadeias lineares, constituem grandes moléculas ( macromoléculas ), mais conhecidas como polímeros .

Estrutura geral

Os nucleotídeos têm uma estrutura molecular que inclui três elementos:

• Um grupo fosfato, que é um derivado do ácido fosfórico;
• Um açúcar com 5 átomos de carbono, isto é, uma pentose ;
• Uma base nitrogenada, que é uma molécula heterocíclica aromática.

A pentose é o elemento central dos nucleotídeos, pois está associada ao grupo fosfato e à base nitrogenada.

Figura: Elementos que constituem um nucleotídeo genérico de um ácido nucléico. Como pode ser visto, o grupo fosfato e a base nitrogenada estão ligados ao açúcar.

A ligação química que mantém a pentose e o grupo fosfato juntos é uma ligação fosfodiéster (ou ligação fosfodiéster ), enquanto a ligação química que une a pentose e a base nitrogenada é uma ligação N-glicosídica (ou ligação N-glicosídica). ).

QUE CARPONES DO PENTOSO ESTÃO ENVOLVIDOS EM VÁRIAS OBRIGAÇÕES?

Premissa: os químicos pensaram em numerar os carbonos que constituem as moléculas orgânicas, de forma a simplificar o estudo e a descrição. Aqui, então, que os 5 carbonos de uma pentose se tornam: carbono 1, carbono 2, carbono 3, carbono 4 e carbono 5. O critério para a alocação de números é bastante complexo, então consideramos apropriado deixá-lo de fora.

Dos 5 carbonos que formam a pentose dos nucleotídeos, aqueles envolvidos nas ligações com a base nitrogenada e o grupo fosfato são, respectivamente, carbono 1 e carbono 5 .

• Carbono 1 de pentose → ligação N-glicosídica → base nitrogenada
• Carbono 5 de pentose → ligação fosfodiéster → grupo fosfato

NUCLEOTÍDEOS SÃO NUCLEOSIDES COM UM GRUPO DE FOSFATO

Figura: Estrutura de uma pentose, numeração de seus carvões constituintes e ligações com base nitrogenada e grupo fosfato.

Sem o elemento do grupo fosfato, os nucleotídeos se tornam nucleosídeos .

Um nucleosídeo, na verdade, é uma molécula orgânica, derivada da união entre uma pentose e uma base nitrogenada.

Esta anotação serve para explicar algumas definições de nucleotídeos, que afirmam: "nucleotídeos são nucleosídeos que possuem um ou mais grupos fosfato ligados ao carbono 5".

Diferença entre DNA e RNA

Os nucleotídeos de DNA e RNA diferem um do outro do ponto de vista estrutural.

A principal diferença está na pentose : no DNA, a pentose é a desoxirribose ; no RNA, por outro lado, é ribose .

Desoxirribose e ribose são diferentes para um único átomo: de fato, no carbono 2 da desoxirribose não há átomo de oxigênio (NB: há apenas um hidrogênio), que, pelo contrário, está presente no carbono ribose 2 (NB: aqui, oxigênio combina com um hidrogênio, formando um grupo hidroxila OH).

Essa única diferença tem enorme importância biológica: o DNA é a herança genética da qual depende o desenvolvimento e o funcionamento adequado das células de um organismo vivo; O RNA, por outro lado, é a macromolécula biológica que é a principal responsável pela codificação, decodificação, regulação e expressão dos genes do DNA.

A outra diferença importante entre os nucleotídeos do DNA e do RNA diz respeito às bases nitrogenadas .

Para entender completamente essa segunda desigualdade, é necessário dar um pequeno passo para trás.

Figura: os açúcares com 5 átomos de carbono que formam os nucleotídeos de RNA (ribose) e DNA (desoxirribose).

Bases nitrogênicas são moléculas de natureza orgânica, que, em ácidos nucléicos, representam o elemento distintivo dos diferentes tipos de nucleotídeos constituintes. De fato, nos nucleotídeos do DNA, assim como nos nucleotídeos do RNA, o único elemento variável é a base nitrogenada; o esqueleto de açúcar-fosfato permanece inalterado.

Tanto no DNA quanto no RNA, as possíveis bases nitrogenadas são 4; portanto, os tipos de nucleotídeos, para cada ácido nucléico, são no total 4.

Dito isto, retornando à segunda diferença importante entre os nucleotídeos de DNA e RNA, estes dois ácidos nucléicos têm em comum apenas 3 bases nitrogenadas em 4. Neste caso, adenina, guanina e citosina são as 3 bases nitrogenadas. presente no DNA e no RNA; a timina e o uracilo, por outro lado, são, respectivamente, a quarta base nitrogenada do DNA e a quarta base do RNA.

Portanto, pentose à parte, os nucleotídeos do DNA e nucleotídeos do RNA são iguais para 3 tipos de 4.

Classes de pertencer às bases nitrogenadas

A adenina e a guanina pertencem à classe das bases nitrogenadas conhecidas como purinas . As purinas são compostos heterocíclicos aromáticos de anel duplo.

A timina, a citosina e o uracilo, por outro lado, pertencem à classe das bases nitrogenadas, conhecidas como pirimidinas . Pirimidinas são compostos heterocíclicos aromáticos de anel único.

OUTRO NÚMERO NUCLEOTIDOS DE DNA E RNA

Os nucleotídeos com o açúcar desoxirribose, que são os nucleotídeos do DNA, tomam o nome alternativo de desoxirribonucleotídeos, precisamente por causa da presença do açúcar supracitado.

Por razões semelhantes, nucleótidos com açúcar ribose, ie nucleótidos de RNA, tomam o nome alternativo de ribonucleótido .

Organização em ácidos nucléicos

Ao compor um ácido nucléico, os nucleotídeos são organizados em filamentos longos, semelhantes às cadeias.

Cada nucleótido que forma estas longas cadeias liga-se ao nucleótido seguinte, por meio de uma ligação fosfodiéster entre o carbono 3 da sua pentose e o grupo fosfato do nucleótido imediatamente a seguir.

EXTREMIDADES

Os filamentos de nucleotídeos (ou filamentos de nucleotídeos), que formam os ácidos nucléicos, têm duas extremidades, conhecidas como extremidades 5 ' (lemos "fim cinco primeiro") e fim 3' (lemos "fim três primeiro"). Por convenção, biólogos e geneticistas estabeleceram que a extremidade 5 'representa a cabeça de um filamento de ácido nucléico, enquanto a extremidade 3' representa sua cauda .

Do ponto de vista químico, o extremo 5 'coincide com o grupo fosfato do primeiro nucleótido da cadeia, enquanto a extremidade 3' coincide com o grupo hidroxilo (OH) colocado no carbono 3 do último nucleótido.

É baseado nessa organização que, nos livros de biologia genética e molecular, os filamentos de nucleotídeos são descritos da seguinte maneira: P-5 '→ 3'-OH.

* Nota: a letra P indica o átomo de fósforo do grupo fosfato.

Papel biológico

A expressão dos genes depende da sequência de nucleotídeos do DNA. Os genes são segmentos de DNA mais ou menos longos (portanto, segmentos de nucleotídeos), que contêm as informações essenciais para a síntese de proteínas . Composto por aminoácidos, as proteínas são macromoléculas biológicas, que desempenham um papel fundamental na regulação dos mecanismos celulares de um organismo.

A sequência nucleotídica de um dado gene especifica a sequência de aminoácidos da proteína relacionada.