Estrutura de nucleotídeos: 9 fatos interessantes para saber

Conteúdo

• Conceito e termos chave
• O que é um Nucleotídeo? | Do que são feitos os nucleotídeos?
• Estrutura do nucleotídeo | Monômero de nucleotídeo
• O que os nucleotídeos fazem?
• Nucleotídeos de DNA
• Nucleotídeos de RNA
• Nucleotídeos Livres
• Conclusão
• Entrevista com perguntas e respostas relacionadas a este tópico

Exceto em alguns vírus, o DNA é ubiquamente encontrado nas formas vivas (exceto os vírus de RNA) e atua como material genético em quase todas as formas vivas. O nucleotídeo é considerado como blocos de construção para a síntese de ácidos nucléicos (RNA e DNA). Além de participar da síntese de ácidos nucléicos, os nucleotídeos também estão envolvidos em várias outras funções celulares, dependendo de suas propriedades químicas e estruturais.

Conceito e termos chave

RNA (ácido ribonucléico): está presente em todas as células que exibem atividades metabólicas. É produzido a partir do DNA e se envolve na a síntese de proteínas seguindo as instruções dadas pelo DNA. O RNA atua como um mediador entre a informação genética e sua expressão. Como a ordem de expressão da informação genética é de DNA –> RNA –> Proteínas.

DNA (ácido desoxirribonucléico): o DNA é encontrado em quase todos os organismos vivos. O DNA pode se auto-replicar e sintetizar suas cópias. No entanto, este processo de replicação é iniciado e concluído por um Enzima DNA polimerase. O DNA carrega informações genéticas e é encontrado em quase todas as células do nosso corpo (ausente nas hemácias). O DNA tem uma estrutura como uma dupla hélice.

Monômero: Um monômero é uma unidade (monômero; "mono" significa um) que se liga a outras unidades semelhantes para produzir uma unidade maior (polímero).

Polímero: Um polímero é uma unidade maior (polímero; "poli" significa muitos) ou unidade formada como resultado da associação de unidades menores (monômeros).

Purinas: Uma estrutura de base nitrogenada de dois anéis é conhecida como purina (Guanina e Adenina)

Pirimidina: Uma estrutura de base nitrogenada de anel único é conhecida como pirimidina (Uracil, Timina e Citosina)

As pirimidinas e purinas são as bases nitrogenadas constituintes encontradas no DNA e no RNA.

O que é um Nucleotídeo? | Do que são feitos os nucleotídeos?

Os nucleotídeos são as unidades monoméricas que se combinam para formar moléculas maiores (polímeros) como RNA e DNA. Os nucleotídeos servem como a unidade básica estrutural e fundamental de uma fita polinucleotídica. Os nucleotídeos são responsáveis ​​pela síntese do material genético em todas as formas de vida neste planeta.

Independentemente do organismo e do local de ocorrência, o nucleotídeo contém três componentes químicos básicos, que são os seguintes:

• Grupo fosfato (pelo menos um)
• Açúcar pentose (açúcar de cinco carbonos que pode ser ribose ou desoxirribose)
• Base nitrogênica (pirimidina de purina)

Os nucleotídeos se unem para produzir ácido nucléico ou fitas polinucleotídicas, freqüentemente consideradas como a cadeia de DNA.

Os nucleotídeos às vezes agem de forma independente (expressão gênica) ou se envolvem em outros processos celulares (catálise e sinalização).

Estrutura do nucleotídeo | Monômero de nucleotídeo

Para entender o funcionamento diverso do nucleotídeo, precisamos nos concentrar na maneira como eles são construídos e como se combinam para se tornarem ácido nucleico. 

Bases de nucleotídeos (bases nitrogenadas)

Os nucleotídeos são diferenciados e classificados com base na presença de diferentes bases nitrogenadas. Geralmente, há cinco tipos de bases nitrogenadas encontradas no genoma de cada organismo.

• Uracil
• Timina
• guanina
• Citosina
• Adenina

A denominação de um nucleotídeo é determinada pela base nitrogenada e pelo número de grupos fosfato presentes nela. Digamos, por exemplo, se um nucleotídeo contém Guanina e um grupo fosfato, então o nucleotídeo será denominado monofosfato de Guanosina (GMP). Aqui, guanosina refere-se a Guanina, e monofosfato refere-se ao único fosfato presente no GMP. 

As bases nitrogenadas são amplamente classificadas com base no número de anéis presentes em dois tipos, a saber, purinas e pirimidinas. As purinas incluem adenina e guanina (são chamadas de adenosina e guanosina, respectivamente, quando presentes no DNA ou RNA. Seus nomes geralmente terminam com o sufixo “seno”). Em contraste, as pirimidinas incluem timina, citosina e uracila (são chamadas de timidina, citidina e uridina, respectivamente, quando presentes no DNA ou RNA. Seu nome geralmente termina com o sufixo “comer”).

Adenina (A): A adenina é uma base nitrogenada purina com fórmula química C₅H₅N₅. O nucleotídeo contendo adenina é conhecido como adenosina. A Adenina se liga à timina com a ajuda de duas ligações de hidrogênio. Essas interações ajudam a estabilizar a estrutura do DNA ou RNA. A adenina também está presente no ATP (Trifosfato de adenosina), que está envolvida em vários processos celulares e reações movidas a energia.

Citosina (C): é uma base nitrogenada pirimidina com fórmula química C₄H₅N₃O. O nucleotídeo contendo a base de citosina é conhecido como Citidina. Possui um anel heterocíclico aromático de seis membros. A citosina forma pares com a guanina com a ajuda de três ligações de hidrogênio. Essas interações ajudam a estabilizar a estrutura do DNA ou RNA. A forma de nucleotídeo livre da citosina está freqüentemente envolvida na catálise de reações como a conversão de ADP em ATP.

Guanina (G): A guanina é uma base nitrogenada purina com fórmula química C₅H₅N₅O. O nucleotídeo contendo Guanina é conhecido como guanosina. A guanina é uma estrutura de anel duplo com ligações simples e duplas conjugadas e forma três ligações de hidrogênio com a citosina e estabiliza a estrutura do DNA.

Timina (T): É uma base nitrogenada pirimidina com fórmula química C₅H₆N₂O₂. O nucleotídeo contendo uma base de timina é conhecido como timidina. Parece um anel fundido e forma duas ligações de hidrogênio com a adenina, o que ajuda a estabilizar a estrutura do DNA. 

Uracila (U): é uma base nitrogenada pirimidínica encontrada exclusivamente no DNA. Ele atua como um ácido fraco e tem uma fórmula química C₄H₄N₂O₂. O nucleotídeo contendo Uracil é conhecido como Uridina. O Uracil difere da timina apenas pela ausência de um grupo metil; portanto, sua estrutura é semelhante à da timina.

Açúcar pentose (monossacarídeos)

O açúcar pentose é um elemento essencial na formação de um nucleotídeo, ao mesmo tempo que fornece uma base para a estrutura dos ácidos nucléicos. O açúcar pentose contém cinco átomos de carbono. Os nucleotídeos têm dois tipos de açúcares pentose:

• Desoxirribose (encontrada no DNA)
• Ribose (encontrada no RNA)

Grupo fosfato 

Os grupos fosfato presentes nos nucleotídeos são derivados do ácido fosfórico. Tem uma fórmula geral de (PO₄)^3- e é encontrado nos nucleotídeos como mono, di ou trifosfatos. O nucleotídeo contendo um, dois e três fosfatos é monofosfato, difosfato e trifosfato.

A nomenclatura exata dos nucleotídeos é feita considerando o açúcar, a base nitrogenada e o número de grupos fosfato presentes. Por exemplo, ATP é trifosfato de adenosina, enquanto dGDP é difosfato de desoxiguanosina. A letra “d” no nome do nucleotídeo indica a presença de açúcar desoxirribose no nucleotídeo.

O que os nucleotídeos fazem?

O DNA e o RNA de um indivíduo geralmente são constituídos por cadeias de ácidos nucléicos (polinucleotídeos). A expressão gênica dentro das células dos organismos está sempre mudando constantemente, e as células do organismo estão crescendo e morrendo simultaneamente.

Os nucleotídeos desempenham um papel fundamental durante todo esse processo.

• Os nucleotídeos regulam o processo em combinações como nos ácidos nucléicos
• Os nucleotídeos também regulam o processo metabólico enquanto presentes na forma livre (não associados ao ácido nucleico)

Quando os nucleotídeos formam a estrutura de dupla hélice do DNA, eles formam o par de bases complementares entre os nucleotídeos presentes nas fitas polinucleotídicas opostas. 

A regra geral da complementaridade é que a purina presente em uma fita se pareia com a pirimidina complementar presente na outra fita (guanina se pare com Citosina e Adenina pares com a timina). 

• Purinas incluem Guanina e Adenina
• As pirimidinas incluem uracila, timina e citosina

Nucleotídeos de DNA

A seguir estão os nucleotídeos que fazem o DNA:

Trifosfato de desoxiguanosina (dGTP): É um nucleotídeo purina composto de três grupos fosfato, açúcar desoxirribose e uma base de guanina.

Trifosfato de desoxitimidina (dTTP): É um nucleotídeo pirimidina composto de três grupos fosfato, açúcar desoxirribose e uma base de timina.

Trifosfato de desoxicitidina (dCTP): É um nucleotídeo pirimidina composto por três grupos fosfato, açúcar desoxirribose e uma base de citosina.

Trifosfato de desoxiadenosina (dATP): É um nucleotídeo purina composto de três grupos fosfato, açúcar desoxirribose e uma base de adenina.

Nucleotídeos de RNA

A seguir estão os nucleotídeos que fazem o RNA:

Trifosfato de guanosina (GTP): É um nucleotídeo purina formado por três grupos fosfato, um açúcar ribose e uma base guanina.

Trifosfato de uridina (UTP): É um nucleotídeo pirimidina composto de três grupos fosfato, um açúcar ribose e uma base de uracila.

Trifosfato de citidina (CTP): É um nucleotídeo pirimidina composto de três grupos fosfato, um açúcar ribose e uma base de citosina.

Trifosfato de adenosina (ATP): É um nucleotídeo de purina composto por três grupos fosfato, uma ribose açúcar e uma adenina base.

Nucleotídeos Livres

Apenas os trifosfatos de nucleotídeos se interligam para formar ácidos nucleicos, os monofosfatos de nucleotídeos e os difosfatos de nucleotídeos não se incorporam às fitas polinucleotídicas e estão presentes na célula como nucleotídeos livres. No entanto, os nucleotídeos mono e difosfato estão envolvidos em outros processos e metabolismo celulares essenciais. Os nucleotídeos livres também atuam como coenzimas para várias enzimas para a catálise de reações bioquímicas. 

Digamos, por exemplo, que o ATP atue como uma molécula rica em energia e coenzima para muitas reações bioquímicas. O ATP é freqüentemente necessário para iniciar uma variedade de reações bioquímicas dentro de nosso corpo. 

Os nucleotídeos livres também desempenham um papel na apoptose celular. Mudanças nos nucleotídeos ativam a maquinaria proteassomal da célula, que a leva à morte celular programada, também conhecida como apoptose. A apoptose é um fenômeno importante que ocorre dentro de nosso corpo. Fornece ao nosso corpo uma forma adequada, bem como previne o nosso corpo de várias doenças genéticas.

Conclusão

Neste artigo, discutimos sobre o estrutura de nucleotídeos em detalhes. Eles têm um papel crucial na formação do material genético (DNA e RNA). No entanto, eles também desempenham papéis na quebra e degradação de componentes celulares danificados, que serão discutidos em nossos próximos posts. 

Entrevista com perguntas e respostas relacionadas a este tópico

Q1 Cite os quatro tipos de nucleotídeos?

Responda: Existem cinco tipos de nucleotídeos presentes coletivamente no DNA e no RNA. A saber: Adenina, Guanina, Timina, Citosina e Uracilo. Destes, Adenina, Guanina e Citosina são comuns entre DNA e RNA. Enquanto o DNA contém timina, o RNA contém Uracil no lugar de timina.

P2 Cite os três componentes de um nucleotídeo?

Responda: Um nucleotídeo contém três componentes estruturais (blocos de construção), que são os seguintes:

• uma base nitrogenada [Purina (Adenina e Guanina) ou Pirimidina (Timina e Citosina)], 
• um açúcar de cinco carbonos (açúcar ribose no caso de RNA e açúcar desoxirribose no caso de DNA) 
• e um grupo fosfato.

Q3 Qual é a função dos nucleotídeos?

Resposta: A função principal de um nucleotídeo é construir DNA e RNA, que armazenam a informação genética de um organismo. Os nucleotídeos também estão envolvidos nas vias de sinalização celular (o AMPc atua como mensageiro secundário). Nucleotídeos como ATP e GTP estão frequentemente envolvidos nos mecanismos do corpo movidos por energia. Alguns dos nucleotídeos como NAD, NADH, NADP, NADPH etc., muitas vezes atuam como cofator para as enzimas que executam vários processos metabólicos.

Q4 Onde os nucleotídeos são encontrados?

Resposta: Os nucleotídeos estão abundantemente presentes na célula núcleo, pois são os blocos de construção do DNA ou ARN. Alguns nucleotídeos estão presentes no citoplasma, pois também estão envolvidos nas vias bioquímicas. Por fim, nucleotídeos envolvidos nas vias de sinalização celular também estão presentes em ambientes extracelulares.

P5 O DNA é um nucleotídeo?

Responda: O DNA compreende um grande número de nucleotídeos. Assim, é conhecido como um polinucleotídeo. 

Q6 O que é um diagrama de nucleotídeos?

Responda: Para obter detalhes sobre a estrutura de nucleotídeos Clique aqui

Q7 Como o nucleotídeo é formado?

Responda: A formação de nucleosídeos é a etapa principal na formação de nucleotídeos. Um nucleosídeo é sintetizado depois que um açúcar pentose se liga a uma base nitrogenada por meio de uma ligação N-glicosídica. O nucleosídeo formado reage com um grupo fosfato e sofre uma reação de esterificação para produzir nucleotídeo. Quimicamente, um nucleotídeo é um éster fosfato do nucleosídeo.

Nucleotídeo Q8 vs nucleosídeo

Responda: A diferença básica entre um nucleotídeo e um nucleosídeo é a presença do grupo fosfato. O nucleosídeo contém uma base nitrogenada e um açúcar ribose, enquanto a base nitrogenada contém uma base nitrogenada, um açúcar ribose e um grupo fosfato.

Q9 Quais pares de nucleotídeos com citosina?

Responda: A guanina forma um par de bases complementares com a citosina. A guanina forma três ligações de hidrogênio com a citosina. Este par de bases de guanina e citosina é uma grande força estabilizadora no DNA.

Q10 Nomeie o nucleotídeo não encontrado no RNA?

Responda: A timina não é encontrada no RNA. A uracila é encontrada apenas em RNA como substituto da timina. A timina está envolvida nos mecanismos de reparo, mas nenhum mecanismo de reparo é necessário no RNA. Por isso RNA contém Uracila no lugar da timina.

Q11, qual nucleotídeo está sempre emparelhado com a timina?

Responda: A adenina sempre forma pares com a timina. O par de bases complementares para a timina é a adenina no sistema biológico. A adenina de uma fita de DNA forma duas ligações de hidrogênio com a timina da outra fita de DNA, o que contribui para a estabilização do DNA.

Q12 Onde está localizado o nucleotídeo na célula?

Responda: os nucleotídeos estão localizados em todo o protoplasma da célula. Mas abundantemente encontrado no núcleo. Os nucleotídeos também são encontrados no citoplasma e em ambientes extracelulares.

Q13 onde está o nucleotídeo em uma fita de DNA?

Responda: A fita de DNA é conhecida como fita polinucleotídica; portanto, é composto de várias unidades de Nucleotídeos. Os nucleotídeos são encontrados em todo o comprimento do DNA.

Q14 Qual nucleotídeo irá emparelhar com Guanina?

Responda: A citosina presente na outra fita de DNA forma um par de bases complementares com a Guanina. Três ligações de hidrogênio são formadas entre a citosina de uma fita de DNA e a guanina de outra fita de DNA.

Q16. Cite os três componentes de um único nucleotídeo?

Responda: Os três componentes básicos de um único nucleotídeo incluem: uma base nitrogenada (purina ou pirimidina), um açúcar ribose (ribose ou desoxirribose) e um grupo fosfato.

Q18. Como você pode comparar e contrastar bases nucleotídicas e nitrogenadas?

Responda: Nucleotídeo é a unidade fundamental dos ácidos nucléicos (DNA / RNA) que inclui a base nitrogenada, o açúcar ribose e o grupo fosfato. Considerando que o próprio nitrogênio é um dos componentes do nucleotídeo.

Q19. O que significa análogo de nucleotídeo?

Responda: Os análogos de nucleotídeos são derivados de nucleotídeos padrão ou moléculas estruturalmente semelhantes que se parecem com nucleotídeos, mas não desempenham a função normalmente realizada pelos nucleotídeos.

Q20. Quais partes do nucleotídeo do DNA são mais importantes?

Responda: Os nucleotídeos são caracterizados com base na presença de um tipo de base nitrogenada. Conseqüentemente, a base nitrogenada é a parte mais importante de um nucleotídeo. O DNA armazena informações genéticas na forma de sequência de nucleotídeos. A presença de diferentes bases nitrogenadas é responsável por fazer combinações e sequências no DNA.

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Dr. Abdullah Arsalan

Eu sou Abdullah Arsalan, concluí meu doutorado em Biotecnologia. Tenho 7 anos de experiência em pesquisa. Publiquei até agora 6 artigos em revistas de renome internacional com fator de impacto médio de 4.5 e mais alguns estão em consideração. Apresentei trabalhos de pesquisa em diversas conferências nacionais e internacionais. Minha área de interesse é biotecnologia e bioquímica com ênfase especial em química de proteínas, enzimologia, imunologia, técnicas biofísicas e biologia molecular.