Generalidade
As bases nitrogenadas são compostos orgânicos heterocíclicos aromáticos, contendo átomos de nitrogênio, que participam da constituição dos nucleotídeos.
Fruto da união de uma base nitrogenada, uma pentose (ou seja, um açúcar com 5 átomos de carbono) e um grupo fosfato, os nucleotídeos são as unidades moleculares que compõem os ácidos nucléicos DNA e RNA.
No DNA, as bases nitrogenadas são: adenina, guanina, citosina e timina; em "RNA, eles são os mesmos, exceto timina, no lugar da qual c" está uma base nitrogenada chamada uracila.
Ao contrário das do RNA, as bases nitrogenadas do DNA formam emparelhamento ou pares de bases. A presença de tal emparelhamento é possível porque o DNA tem uma estrutura de nucleotídeos de fita dupla.
A expressão gênica depende da sequência de bases nitrogenadas unidas aos nucleotídeos do DNA.
O que são bases nitrogenadas?
As bases de nitrogênio são as moléculas orgânicas, contendo nitrogênio, que participam da constituição dos nucleotídeos.
Formados cada um por uma base nitrogenada, um açúcar de 5 carbonos (pentose) e um grupo fosfato, os nucleotídeos são as unidades moleculares que compõem os ácidos nucléicos DNA e RNA.
Os ácidos nucléicos DNA e RNA são as macromoléculas biológicas, das quais depende o desenvolvimento e o bom funcionamento das células de um ser vivo.
AS BASES DE NITROGÊNIO DOS ÁCIDOS NUCLEICOS
As bases nitrogenadas que compõem os ácidos nucléicos do DNA e do RNA são: adenina, guanina, citosina, timina e uracila.
Adenina, guanina e citosina são comuns a ambos os ácidos nucléicos, ou seja, fazem parte dos nucleotídeos do DNA e do RNA. A timina é exclusiva do DNA, enquanto a uracila é exclusiva do RNA.
Fazendo um breve resumo, portanto, as bases nitrogenadas que formam um ácido nucléico (seja ele DNA ou RNA) pertencem a 4 tipos diferentes.
ABRREVIAÇÕES DE BASES DE NITROGÊNIO
Químicos e biólogos consideram adequado abreviar os nomes das bases nitrogenadas com uma única letra do alfabeto, tornando mais fácil e rápido representar e descrever os ácidos nucléicos em textos.
L "adenina coincide com a letra A maiúscula; guanina com a letra G maiúscula; citosina com a letra C maiúscula; timina com a letra T maiúscula; finalmente, l" uracilo com a letra U maiúscula.
Classes e estrutura
Existem duas classes de bases nitrogenadas: a classe das bases nitrogenadas que derivam da pirimidina e a classe das bases nitrogenadas que derivam da purina.
Figura: estrutura química genérica de uma pirimidina e uma purina.
As bases nitrogenadas que derivam da pirimidina também são conhecidas pelos nomes alternativos de: pirimidina ou bases nitrogenadas da pirimidina; enquanto as bases nitrogenadas que derivam da purina também são conhecidas com os termos alternativos de: bases nitrogenadas purinas ou purinas.
A citosina, a timina e o uracilo pertencem à classe das bases azotadas da pirimidina; adenina e guanina, por outro lado, constituem a classe das bases nitrogenadas purinas.
Exemplos de derivados de purina, exceto as bases nitrogenadas de DNA e RNA
Entre os derivados de purina, também existem compostos orgânicos que não são bases nitrogenadas de DNA e RNA. Por exemplo, compostos como cafeína, xantina, hipoxantina, teobromina e ácido úrico se enquadram na categoria acima.
O QUE SÃO BASES DE NITROGÊNIO DO PONTO DE VISTA QUÍMICO?
Os químicos orgânicos definem as bases nitrogenadas e todos os derivados de purina e pirimidina como compostos heterocíclicos aromáticos.
- Um composto heterocíclico é um composto de anel orgânico (ou cíclico) que, no anel acima mencionado, possui um ou mais átomos diferentes de carbono. No caso de purinas e pirimidinas, os átomos diferentes de carbono são os átomos de nitrogênio.
- Um composto aromático é um composto de anel orgânico com características estruturais e funcionais semelhantes às do benzeno.
ESTRUTURA
Figura: estrutura química do benzeno.
A estrutura química das bases nitrogenadas derivadas da pirimidina consiste principalmente em um único anel com 6 átomos, 4 dos quais são carbono e 2 dos quais são nitrogênio.
Na verdade, uma base de nitrogênio de pirimidina é uma pirimidina com um ou mais substituintes (ou seja, um único átomo ou grupo de átomos) ligado a um dos átomos de carbono do anel.
Por outro lado, a estrutura química das bases nitrogenadas derivadas da purina consiste principalmente em um anel duplo com 9 átomos no total, 5 dos quais são carbono e 4 dos quais são nitrogênio. O referido anel duplo com 9 átomos no total deriva da fusão de um anel piridimínico (isto é, o anel pirimidina) com um anel imidazol (isto é, o anel imidazol, outro composto orgânico heterocíclico).
Figura: estrutura do imidazol.
Como é conhecido, o anel de pirimidina contém 6 átomos; enquanto o anel imidazol contém 5. Com a fusão, os dois anéis colocam em comum dois átomos de carbono cada e isso explica porque a estrutura final contém, especificamente, 9 átomos.
POSIÇÃO DE ÁTOMOS DE NITROGÊNIO EM PURINAS E PIRIMIDINAS
Para simplificar o estudo e a descrição das moléculas orgânicas, os químicos orgânicos pensaram em atribuir um número de identificação aos carbonos e a todos os outros átomos das estruturas de suporte. A numeração sempre parte de 1, é baseada em critérios de atribuição muito específicos (que, aqui, é melhor omitir) e serve para estabelecer a posição de cada átomo dentro da molécula.
Para pirimidinas, os critérios de atribuição numérica estabelecem que os 2 átomos de nitrogênio ocupam a posição 1 e a posição 3, enquanto os 4 átomos de carbono residem na posição 2, 4, 5 e 6.
Para purinas, por outro lado, os critérios de atribuição numérica estabelecem que os 4 átomos de nitrogênio ocupam as posições 1, 3, 7 e 9, enquanto os 5 átomos de carbono residem nas posições 2, 4, 5, 6 e 8.
Posição nos nucleotídeos
A base nitrogenada de um nucleotídeo sempre se junta ao carbono na posição 1 da pentose correspondente, por meio de uma ligação N-glicosídica covalente.
Em particular,
- o bases nitrogenadas que derivam da pirimidina eles formam a ligação N-glicosídica, por meio de seu nitrogênio na posição 1;
- Enquanto o bases nitrogenadas que derivam da purina eles formam a ligação N-glicosídica, por meio de seu nitrogênio na posição 9.
Na estrutura química dos nucleotídeos, a pentose representa o elemento central, ao qual se ligam a base nitrogenada e o grupo fosfato.
A ligação química que une o grupo fosfato à pentose é do tipo fosfodiéster e envolve um oxigênio do grupo fosfato e o carbono na posição 5 da pentose.
QUANDO AS BASES DE NITROGÊNIO FORMAM UM NUCLEOSIDE?
A combinação de uma base nitrogenada e uma pentose forma uma molécula orgânica que leva o nome de nucleosídeo.
Portanto, é a adição do grupo fosfato que transforma os nucleosídeos em nucleotídeos.
Além disso, de acordo com uma definição particular de nucleotídeos, esses compostos orgânicos seriam "nucleosídeos que têm um ou mais grupos fosfato ligados ao carbono 5 da pentose constituinte".
Organização no DNA
O DNA, ou ácido desoxirribonucléico, é uma grande molécula biológica composta de duas fitas muito longas de nucleotídeos (ou fitas polinucleotídicas).
Esses filamentos polinucleotídicos possuem algumas características, que merecem uma menção especial, pois também afetam de perto as bases nitrogenadas:
- Eles estão unidos um ao outro.
- Eles são orientados em direções opostas ("filamentos antiparalelos").
- Eles se enrolam, como se fossem duas espirais.
- Os nucleotídeos que os constituem têm tal arranjo, de modo que as bases nitrogenadas estão orientadas para o eixo central de cada espiral, enquanto as pentoses e os grupos fosfato formam o andaime externo desta.
O arranjo singular dos nucleotídeos faz com que cada base nitrogenada de um dos dois filamentos polinucleotídicos se junte, por meio de ligações de hidrogênio, a uma base nitrogenada presente no outro filamento. Essa união, portanto, cria um par de bases, emparelhando biológicos e geneticistas chame-o de emparelhamento ou par de bases.
Poc "de fato, foi afirmado que os dois filamentos estão unidos: para determinar a união são as ligações existentes entre as várias bases nitrogenadas dos dois filamentos polinucleotídicos.
CONCEITO DE COMPLEMENTARIDADE ENTRE BASES DE NITROGÊNIO
Ao estudar a estrutura do DNA, os pesquisadores descobriram que o emparelhamento entre as bases nitrogenadas é altamente específico. Na verdade, eles notaram que a adenina se liga apenas à timina, enquanto a citosina se liga apenas à guanina.
À luz dessa descoberta, eles cunharam o termo “complementaridade entre bases nitrogenadas”, para indicar a ligação unívoca entre adenina com timina e citosina com guanina.
A identificação do emparelhamento complementar entre as bases nitrogenadas representou a pedra angular, para explicar as dimensões físicas do DNA e a estabilidade particular desfrutada pelas duas fitas polinucleotídicas.
O biólogo americano James Watson e o biólogo inglês Francis Crick, em 1953, deram uma contribuição decisiva para a descoberta da estrutura do DNA (do "enrolamento em espiral das duas fitas polinucleotídicas" ao emparelhamento entre bases nitrogenadas complementares).
Com a formulação do chamado "modelo de dupla hélice", Watson e Crick tiveram uma "intuição incrível, que representou um momento decisivo no campo da biologia molecular e da genética.
Na verdade, a descoberta da estrutura exata do DNA permitiu estudar e compreender os processos biológicos que envolvem o ácido desoxirribonucléico: desde como o RNA se replica ou se forma até como ele gera proteínas.
OS LIGAÇÕES QUE UNEM OS PARES DE BASES DE NITROGÊNIO JUNTOS
Para unir duas bases nitrogenadas em uma molécula de DNA, formando pares complementares, existe uma série de ligações químicas, conhecidas como ligações de hidrogênio.
A adenina e a timina interagem entre si por meio de duas pontes de hidrogênio, enquanto a guanina e a citosina por meio de três pontes de hidrogênio.
QUANTOS PARES DE BASES DE NITROGÊNIO CONTEM UMA MOLÉCULA DE DNA HUMANO?
Uma molécula de DNA humano genérico contém cerca de 3,3 bilhões de pares de bases nitrogenadas, o que corresponde a cerca de 3,3 bilhões de nucleotídeos por fita.
Figura: interação química entre adenina e timina e entre guanina e citosina. O leitor pode observar a posição e o número de ligações de hidrogênio que unem as bases nitrogenadas de duas fitas polinucleotídicas.
Organização no RNA
Ao contrário do DNA, RNA ou ácido ribonucleico, é um ácido nucleico que geralmente é composto de uma única fita de nucleotídeos.
Portanto, as bases nitrogenadas que o constituem são "desemparelhadas".
No entanto, deve ser apontado que a falta de uma fita de base nitrogenada complementar não exclui a possibilidade de que as bases nitrogenadas do RNA possam emparelhar-se como as do DNA.
Em outras palavras, as bases nitrogenadas de uma única fita de RNA podem emparelhar, de acordo com as leis da complementaridade entre as bases nitrogenadas, assim como as bases nitrogenadas do DNA.
O emparelhamento complementar entre as bases nitrogenadas de duas moléculas de RNA distintas é a base do importante processo de síntese protéica (ou síntese protéica).
O URACILO SUBSTITUI A TIMINA
No "RNA", a uracila substitui a timina do DNA não só na estrutura, mas também no pareamento complementar: na verdade, é a base nitrogenada que se liga especificamente à adenina, quando duas moléculas distintas de RNA aparecem por razões.
Papel biológico
A expressão dos genes depende da sequência de bases nitrogenadas unidas aos nucleotídeos do DNA. Os genes são segmentos mais ou menos longos de DNA (portanto, segmentos de nucleotídeos), que contêm as informações indispensáveis para a síntese de proteínas. Compostos por aminoácidos, proteínas são macromoléculas biológicas, que desempenham um papel fundamental na regulação dos mecanismos celulares de um organismo.
A sequência de bases nitrogenadas de um determinado gene especifica a sequência de aminoácidos da proteína relacionada.
