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Base nitrogenada

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição de base nitrogenada

Vários produtos químicos com uma estrutura cíclica semelhante, cada um conhecido como base nitrogenada, desempenham vários papéis importantes na biologia. Não é apenas uma base nitrogenada os blocos de construção para informações genéticas que transportam moléculas como DNA e RNA, mas formas diferentes da base nitrogenada servem em vários papéis celulares da transdução de sinal para microtúbulos em crescimento.

No DNA e do RNA, uma base nitrogenada forma uma ligação com uma molécula de açúcar de carbono de 5 lados, que forma uma “espinha dorsal” para toda a molécula. Uma base nitrogenada mais esse espinha dorsal de açúcar é conhecida como nucleotídeo e forma os blocos de construção de DNA e RNA.

Base nitrogenada dentro de ácidos nucleicos

Purinas e pirimidinas

Ao falar sobre uma base nitrogenada no contexto de DNA ou RNA, é importante observar que existem duas classes base de base nitrogenada. Cada base nitrogenada compartilha uma característica: um anel de seis lados com 4 átomos de carbono e 2 átomos de nitrogênio. Uma purina possui um anel adicional de 5 lados, criado por mais 1 carbono e mais 2 átomos de nitrogênio. Uma base nitrogenada de pirimidina possui apenas 1 anel de seis lados. Cada base nitrogenada possui ligações únicas, o que a faz funcionar de uma maneira única no DNA ou RNA. Cada base pode ser vista na imagem abaixo.

Ácido desoxirribonucleico (DNA)

A imagem abaixo mostra a estrutura do DNA. O DNA tem uma “espinha dorsal” de desoxirribose, mostrada aqui como as moléculas incolores com uma extremidade de 5 ‘e 3’. Esses números se referem aos carbonos expostos na cadeia de açúcar, o que dá ao DNA sua direcionalidade e legibilidade. Isso permite que várias proteínas leem e processem o DNA com eficiência.

Cada molécula colorida representa uma base nitrogenada. Observe como cada pares de bases nitrogenadas com a base nitrogenada em frente a ela. Isso é chamado de emparelhamento de bases e é uma parte importante da replicação, reparo e manutenção do DNA. Visto aqui em uma configuração adequada, cada pirimidina pares com uma purina, permitindo que várias ligações de hidrogênio sejam formadas. Essas ligações, as linhas tracejadas na imagem acima, mantêm o DNA em uma forma em espiral regular, além de proteger o DNA de ter uma base nitrogenada quebrando acidentalmente.

As enzimas que reparam e mantêm o DNA podem “sentir” as malformações causadas pela falta de ligação de hidrogênio. Se, por exemplo, duas purinas tentassem emparelhar, elas não seriam capazes de formar ligações de hidrogênio. Uma enzima de reparo encontraria uma “protuberância” ou irregularidade no DNA. Certas enzimas podem então cortar e substituir a base incorreta.

Ácido ribonucleico (RNA)

Existem duas diferenças perceptíveis entre o RNA e o DNA. O primeiro está no próprio nome. Onde o DNA é construído sobre desoxirribose, o RNA é construído em ribose. A única diferença entre ribose e desoxirribose é um átomo de oxigênio.

A segunda diferença entre DNA e RNA é que o RNA usa um conjunto ligeiramente diferente de bases nitrogenadas. Visto na imagem abaixo, uma molécula de RNA substitui a uracil da timina. As razões para isso não são totalmente compreendidas, embora o RNA geralmente seja uma molécula de vida mais curta. Além disso, o RNA geralmente existe como uma fita única, em vez de uma fita dupla com ligações de hidrogênio. Esse nem sempre é o caso, como visto em vírus de RNA de fita dupla, mas o RNA é tipicamente um sinalizador único na maioria dos animais.

Independentemente de o ácido nucleico ser DNA ou RNA, a fórmula básica é a mesma. Pegue uma base nitrogenada, adicione um açúcar de 5 carbonos com um grupo fosforoso e une-se. As ligações formadas entre o grupo fosforoso e o oxigênio do próximo anel de 5 carbono são chamadas de ligação fosfodiester e formam a espinha dorsal do RNA e do DNA.

Como uma base nitrogenada carrega informações genéticas

Cada base nitrogenada carrega pouca informação. Em vez disso, cada base nitrogenada é lida como uma unidade, com duas outras bases. Esses pacotes de informações de três base são chamados de códons. Cada códon especifica um certo aminoácido. Reunidos em ordem adequada e dobrados em forma, uma cadeia de aminoácidos cria uma proteína. Essas proteínas desempenham as funções da vida, incluindo tudo, desde o crescimento até a reprodução.

É preciso cerca de 3.000.000.000 de pares de bases para criar um humano em funcionamento. Isso significa que existem cerca de 6.000.000.000 de bases individuais em cada célula do seu corpo. Embora isso possa parecer uma quantidade enorme, seu corpo está constantemente processando e replicando seu DNA. Esta é provavelmente a função principal e mais importante de uma base nitrogenada para qualquer organismo.

Bases nitrogenadas em outras funções celulares

Transferencia de energia

O armazenamento de informações genéticas não é a única tarefa de uma base nitrogenada. Muitos são usados na transferência de energia entre moléculas alimentares como glicose e as necessidades de energia das proteínas dentro da célula. A mais reconhecida dessas moléculas é a adenina trifosfato, mais comumente conhecida como ATP. Enquanto os livros de biologia geralmente se referem a essa molécula como a molécula universal de transferência de energia da célula, é importante observar que ela é baseada na adenina, a base nitrogenada.

Embora o ATP seja amplamente reconhecido em várias reações celulares, não é a única base nitrogênica que serve na transferência de energia celular. Outra molécula, o trifosfato de guanina (GTP), é usado em várias funções celulares. O GTP abre canais proteicos, ajuda na formação de microtúbulos e até energiza a importação de proteínas importantes nas mitocôndrias. Por sua vez, isso ajuda a produzir mais ATP via respiração aeróbica, o que alimenta o crescimento da célula.

Sinalização celular

Uma base nitrogenada também pode servir papéis importantes na sinalização celular, um processo conhecido como transdução de sinal. O esquema geral envolve vários mensageiros químicos que atuam em várias proteínas dentro de uma célula para enviar um sinal. Uma célula do pâncreas pode medir a glicose no sangue, transduzir um sinal para liberar insulina e dispersar a insulina na corrente sanguínea. Esse processo é integrado e coordenado por vários fatores que envolvem uma base nitrogênica.

O ATP e a adenina cíclica monofosfato desempenham papéis importantes na sinalização intracelular como essa. Sua proporção gera várias reações químicas a diferentes pontos de equilíbrio, o que, na verdade, impulsiona as atividades da célula. O GTP está implicado em várias vias do crescimento e metabolismo à morte celular sinalizada (apoptose).

Questionário

1. Quanta informação tem uma base nitrogenada? A. Um terço de um aminoácido B. Nenhum C. Um aminoácido

Resposta à pergunta nº 1

B está correto. Enquanto você pode ter adivinhado (a), a resposta é realmente nada. Existem apenas 5 moléculas de base nitrogenadas, mas existem mais de 20 aminoácidos que podem ser solicitados. Por si só, uma única base não possui informações suficientes para especificar nenhuma delas. Com duas outras moléculas de base, pode especificar exatamente qual dos aminoácidos é necessário.

2. Qual das alternativas a seguir não é uma base nitrogenada? A. Adenina B. Timina C. Ribose

Resposta à pergunta nº 2

C está correto. A ribose é uma molécula de açúcar que forma a espinha dorsal do RNA. A partir deste backbone, várias moléculas de base nitrogenadas anexam e transmitem informações genéticas aos ribossomos, que podem usar as informações para construir proteínas.

3. Um cientista está criando DNA sintético em um laboratório. A princípio, ele decide usar apenas duas moléculas de base nitrogenada sintética. Ambos se assemelham a moléculas de purina. Qual dos seguintes problemas o cientista experimentará? A. Nada, deve funcionar bem. B. O DNA não será de fita dupla. C. O DNA vai girar demais.

Resposta à pergunta nº 3

B está correto. O DNA não será de fita dupla porque a natureza de fita dupla do DNA é devida especificamente à natureza atraente oposta de bases nitrogenadas purinas com pirimidinas. Aqui, sem um oposto a par para, as falhas opostas de DNA artificial não se atrairão e formam ligações de hidrogênio. O cientista deve criar 2 moléculas de base nitrogenada da pirimidina para as purinas para atrair.

Referências

  • Hartwell, L.H., Hood, L., Goldberg, M.L., Reynolds, A.E., & Silver, L.M. (2011). Genética: de genes a genomas. Boston: McGraw Hill.
  • Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M.P., Bretscher, A.,. . . Matsudaira, P. (2008). Biologia celular molecular (6ª ed.). Nova York: W.H. Freeman e companhia.
  • Nelson, D.L. & Cox, M.M. (2008). Princípios de bioquímica. Nova York: W.H. Freeman e companhia.

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