Generalidade
Os nucleotídeos são as moléculas orgânicas que constituem os ácidos nucléicos do DNA e do RNA.
Os ácidos nucléicos são macromoléculas biológicas de fundamental importância para a sobrevivência de um organismo vivo, e os nucleotídeos são os seus blocos de construção.
Todos os nucleotídeos têm uma estrutura geral que inclui três elementos moleculares: um grupo fosfato, uma pentose (ou seja, um açúcar de 5 carbonos) e uma base nitrogenada.
No DNA, a pentose é desoxirribose; no RNA, por outro lado, é a 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 do DNA e do RNA têm em comum apenas 3 das 4 bases nitrogenadas a eles associadas.
O que são nucleotídeos?
Os nucleotídeos são as moléculas orgânicas que constituem os monômeros dos ácidos nucléicos do DNA e do RNA.
De acordo com outra definição, os nucleotídeos são as unidades moleculares que compõem o DNA e o RNA dos ácidos nucléicos.
Monômeros químicos e biológicos definem unidades moleculares que, estando dispostas em longas cadeias lineares, formam grandes moléculas (macromoléculas), mais conhecidas como polímeros.
Estrutura geral
Os nucleotídeos possuem uma estrutura molecular que inclui três elementos:
- Um grupo fosfato, que é um derivado do ácido fosfórico;
- Um açúcar com 5 átomos de carbono, ou seja, uma pentose;
- Uma base nitrogenada, que é uma molécula heterocíclica aromática.
A pentose representa o elemento central dos nucleotídeos, pois o grupo fosfato e a base nitrogenada se ligam a ela.
Figura: Elementos que constituem um nucleotídeo genérico de um ácido nucléico. Como pode ser visto, o grupo fosfato e a base de nitrogênio se ligam 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 liga a pentose e a base nitrogenada é uma ligação N-glicosídica (ou ligação N-glicosídica).
QUE CARVÕES DO PENTOSO ESTÃO ENVOLVIDOS NOS DIVERSOS LINKS?
Premissa: os químicos pensaram em numerar os carbonos que compõem as moléculas orgânicas, de forma a simplificar seu estudo e descrição. Aqui, então, que os 5 carbonos de uma pentose passam a ser: carbono 1, carbono 2, carbono 3, carbono 4 e carbono 5. O critério de atribuição dos números é bastante complexo, por isso consideramos adequado deixá-lo de fora.
Dos 5 carbonos que formam a pentose dos nucleotídeos, os envolvidos nas ligações com a base nitrogenada e o grupo fosfato são, respectivamente, carbono 1 e carbono 5.
- Carbono pentose 1 → ligação N-glicosídica → base de nitrogênio
- Carbono pentose 5 → ligação fosfodiéster → grupo fosfato
NUCLEOTÍDEOS SÃO NUCLEOSÍDEOS COM UM GRUPO DE FOSFATO
Figura: Estrutura de uma pentose, numeração de seus carbonos constituintes e ligações com base de nitrogênio 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 do DNA e do RNA diferem entre si, do ponto de vista estrutural.
A principal diferença está na pentose: no DNA, a pentose é a desoxirribose; no RNA, por outro lado, é a ribose.
A desoxirribose e a ribose são diferentes para apenas um átomo: na verdade, falta um átomo de oxigênio no carbono 2 da desoxirribose (NB: c "é apenas um hidrogênio), que, ao contrário, está presente no carbono 2 da ribose (NB: aqui, o oxigênio se junta a um hidrogênio, formando um grupo hidroxila (OH).
Esta diferença, por si só, tem enorme importância biológica: o DNA é o patrimônio genético do qual depende o desenvolvimento e o funcionamento adequado das células de um organismo vivo; Já o RNA é a macromolécula biológica 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: açúcares de 5 carbonos que constituem os nucleotídeos de RNA (ribose) e DNA (desoxirribose).
As bases de nitrogênio são moléculas de natureza orgânica que, nos ácidos nucléicos, representam o elemento distintivo dos diferentes tipos de nucleotídeos constituintes. De fato, tanto nos nucleotídeos do DNA quanto nos nucleotídeos do RNA, o único elemento variável é a base nitrogenada. o esqueleto do grupo açúcar-fosfato permanece inalterado.
Tanto no DNA quanto no RNA, as bases nitrogenadas possíveis são 4, portanto os tipos de nucleotídeos, para cada ácido nucléico, são em todas as 4.
Posto isto, voltando à segunda diferença importante entre os nucleótidos do DNA e do RNA, estes dois ácidos nucleicos têm em comum apenas 3 das 4 bases azotadas. Neste caso, adenina, guanina e citosina são as 3 bases azotadas. Presentes em DNA e RNA; timina e uracila, por outro lado, são a quarta base nitrogenada do DNA e a quarta base do RNA, respectivamente.
Portanto, além da pentose, os nucleotídeos de DNA e nucleotídeos de RNA são os mesmos para 3 de 4 tipos.
Classes de membros de 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.
Já a timina, a citosina e o uracila pertencem à classe das bases nitrogenadas, conhecidas como pirimidinas, que são compostos heterocíclicos aromáticos de anel único.
OUTRO NOME DE NUCLEOTÍDEOS DE DNA E RNA
Os nucleotídeos com açúcar desoxirribose, ou seja, os nucleotídeos de DNA, recebem o nome alternativo de desoxirribonucleotídeos, justamente pela presença do referido açúcar.
Por motivos semelhantes, os nucleotídeos com o açúcar ribose, que são os nucleotídeos do RNA, ganham o nome alternativo de ribonucleotídeos.
- Adenina desoxirribonucleotídica
- Desoxirribonucleotídeo de guanina
- Citosina desoxirribonucleotídica
- Desoxirribonucleotídeo timina
- Ribonucleotídeo Adenina
- Ribonucleotídeo Guanina
- Ribonucleotídeo de citosina
- Ribonucleotídeo uracil
Organização em ácidos nucléicos
Ao compor um ácido nucléico, os nucleotídeos se organizam em longas fitas, semelhantes a cadeias.
Cada nucleotídeo que forma essas longas fitas se liga ao próximo nucleotídeo por meio de uma ligação fosfodiéster entre o carbono 3 de sua pentose e o grupo fosfato do nucleotídeo imediatamente seguinte.
AS EXTREMIDADES
As fitas de nucleotídeos (ou fitas de nucleotídeos), que constituem os ácidos nucléicos, têm duas extremidades, conhecidas como a extremidade 5 "(leia-se" linha de cinco pontas ") e a extremidade 3" (leia "linha de três pontas"). Por convenção, biólogos e geneticistas estabeleceram que "extremidade 5" representa a cabeça de uma fita formando um ácido nucléico, enquanto "extremidade 3" representa sua cauda.
Do ponto de vista químico, a "extremidade 5" coincide com o grupo fosfato do primeiro nucleotídeo da cadeia, enquanto a "extremidade 3" coincide com o grupo hidroxila (OH) colocado no carbono 3 do último nucleotídeo.
É com base nessa organização que, nos livros de genética e biologia molecular, as fitas de nucleotídeos são descritas 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 mais ou menos longos de DNA (ou seja, segmentos de nucleotídeos), que contêm as informações essenciais para a síntese de proteínas. Compostos por aminoácidos, as proteínas são macromoléculas biológicas, que desempenham um papel fundamental na regulação dos mecanismos celulares de um organismo.
A sequência de nucleotídeos de um determinado gene especifica a sequência de aminoácidos da proteína relacionada.
