Nucleobases

Nucleobases são os blocos de construção a partir dos quais as longas cadeias de moléculas de DNA e RNA são compostas em sua forma de nucleotídeo fosforilado.

No DNA, que forma fitas duplas semelhantes a cordas, as 4 bases nucleicas que ocorrem formam pares sólidos com a respectiva base complementar por meio de pontes de hidrogênio. As nucleobases consistem em uma purina bicíclica ou um esqueleto de pirimidina monocíclica.

O que são nucleobases?

As 4 nucleobases adenina, guanina, citosina e timina, como blocos de construção das longas cadeias de moléculas de dupla hélice de DNA, formam os pares constantes adenina-timina (A-T) e guanina-citosina (G-C).

As duas bases adenina e guanina consistem, cada uma, em um anel seis e cinco bicíclico modificado da estrutura básica da purina e são, portanto, também chamadas de bases purinas. A estrutura básica das outras duas bases nucleicas, citosina e timina, consiste em um anel heterocíclico aromático de seis membros, que corresponde a um esqueleto de pirimidina modificado, razão pela qual também são chamadas de bases de pirimidina. Uma vez que o RNA está presente principalmente como fitas simples, inicialmente não há pares de bases lá. Isso só ocorre durante a replicação via mRNA (RNA mensageiro).

A cópia da fita de RNA consiste nas nucleobases complementares análogas à segunda fita de DNA. A única diferença é que o uracil é substituído por timina no RNA. As moléculas da cadeia de DNA e RNA não são formadas em sua forma pura pelas nucleobases, mas, em vez disso, no caso do DNA, combinam-se com a desoxirribose 5-açúcar para formar o nucleosídeo correspondente. No caso do RNA, o grupo do açúcar consiste na ribose. Além disso, os nucleosídeos são fosforilados nos chamados nucleotídeos com um resíduo de fosfato.

As bases purinas hipoxantina e xantina, também encontradas no DNA e no RNA, correspondem à timina modificada. A hipoxantina é formada a partir da adenina pela substituição do grupo amino (-NH3) por um grupo hidroxila (-OH), e a xantina é formada a partir da guanina. Ambas as nucleobases não contribuem para a transmissão da informação genética.

Função, efeito e tarefas

Uma das funções mais importantes das bases nucléicas que compõem as fitas duplas do DNA é mostrar a presença na posição pretendida.

A sequência das nucleobases corresponde ao código genético e define o tipo e a sequência de aminoácidos dos quais as proteínas são compostas. Isso significa que a função mais importante das nucleobases como parte do DNA consiste em um papel passivo e estático, ou seja, elas não intervêm ativamente no metabolismo e sua estrutura bioquímica não é alterada pelo RNA mensageiro (mRNA) durante o processo de leitura. Isso explica em parte a longevidade do DNA.

A meia-vida do DNA mitocondrial (mtDNA), durante a qual metade das ligações originalmente existentes entre as nucleobases se desintegra, é altamente dependente das condições ambientais e varia entre cerca de 520 anos em condições médias com temperaturas positivas e até 150.000 anos em condições permafrost .

Como parte do RNA, as nucleobases desempenham um papel um pouco mais ativo. Em princípio, quando as células se dividem, as fitas duplas de DNA são quebradas e separadas uma da outra para poder formar uma fita complementar, o mRNA, que, por assim dizer, forma a cópia de trabalho do material genético e serve de base para a seleção e sequência dos aminoácidos a partir dos quais proteínas pretendidas são montadas. Outra base nucléica, dihidrouracila, só é encontrada no chamado RNA de transporte (tRNA), que é usado para transportar aminoácidos durante a síntese de proteínas.

Algumas nucleobases cumprem uma função completamente diferente como parte de enzimas que ativamente ativam e controlam cataliticamente certos processos bioquímicos. A adenina cumpre sua tarefa mais conhecida como nucleotídeo no balanço energético das células. A adenina desempenha um papel importante como doador de elétrons como difosfato de adenosina (ADP) e trifosfato de adenosina (ATP), bem como um componente do dinucleotídeo adenina nicotinamida (NAD).

Educação, ocorrência, propriedades e valores ideais

Na forma não fosforilada, as nucleobases consistem exclusivamente em carbono, hidrogênio e oxigênio, substâncias ubíquas e disponíveis gratuitamente. O corpo é, portanto, capaz de sintetizar ele próprio nucleobases, mas o processo é complexo e consumidor de energia.

Portanto, a recuperação de ácidos nucleicos por reciclagem é preferida, e. B. pela quebra de proteínas que contêm certos compostos que podem ser isolados e convertidos em ácidos nucléicos com pouco gasto de energia ou mesmo com ganho de energia. Os ácidos nucleicos geralmente não ocorrem na forma pura no corpo, mas principalmente como nucleosídeos ou desoxinucleosídeos com uma ribose ou molécula de desoxirribose ligada. Como um componente do DNA e do RNA e como um componente de certas enzimas, os ácidos nucleicos ou seus nucleosídeos também são fosforilados reversivelmente com um a três grupos fosfato (PO4-).

Não existe um valor de referência para um fornecimento ideal de nucleobases. Uma deficiência ou excesso de nucleobases só pode ser determinado indiretamente por meio de certos distúrbios metabólicos.

Doenças e distúrbios

Os tipos de perigos, distúrbios e riscos relacionados às nucleobases são erros no número e na sequência das fitas de DNA ou RNA, que levam a uma mudança na codificação da síntese de proteínas.

Se o corpo não consegue remediar a falha por meio de seus mecanismos de reparo, trata-se da síntese de proteínas biologicamente inativas ou utilizáveis, que por sua vez podem levar a distúrbios metabólicos leves a graves. Pode, por exemplo, B. mutações genéticas estão presentes e podem desencadear doenças sintomáticas desde o início por meio de distúrbios metabólicos, que podem ser incuráveis. Mas mesmo em um genoma saudável, erros de cópia podem ocorrer durante a replicação das cadeias de DNA e RNA, que afetam o metabolismo.

Um distúrbio metabólico conhecido no equilíbrio das purinas é z. B. de volta a um defeito genético no cromossomo x. Por causa do defeito genético, as bases purinas hipoxantina e guanina não podem ser recicladas, o que acaba promovendo a formação de cálculos urinários e gota nas articulações.