Nucleotídeos de DNA: o que são, características e funções

O projeto genoma humano, lançado em 1990 com um orçamento de 3 bilhões de dólares, estabeleceu como meta global mapear as bases químicas que produzem nosso DNA e identificar todos os genes presentes no genoma da espécie humano. O sequenciamento foi concluído em 2003, 13 anos depois.

Graças a este titânico trabalho molecular e genético, agora sabemos que o genoma humano contém aproximadamente 3.000 milhões de pares de bases e 20.000-25.000 genes. Mesmo assim, ainda há muito a ser descrito, pois as funções de cada uma das seções de informação genética que codificamos em cada uma de nossas células não são conhecidas.

À medida que os cientistas investigam, a população em geral está se tornando cada vez mais consciente do que é a genética. ciência que estuda esse alfabeto de moléculas que organizam e codificam a hereditariedade e cada uma de nossas funções vital. Não somos nada sem nossos genes e, embora não sejam visíveis a olho nu, todo material vivo "é" graças a eles. Como não podemos adquirir conhecimento sem começar do começo, neste artigo apresentamos a você

a estrutura basal que codifica nossa existência: os nucleotídeos de DNA.

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O que é um nucleotídeo?

Um nucleotídeo é definido como uma molécula orgânica formada pela ligação covalente de um nucleosídeo (pentose + base nitrogenada) e um grupo fosfato.

Uma sequência de nucleotídeos é sua própria palavra genética, pois sua ordem codifica a síntese de proteínas pela maquinaria celular e, portanto, o metabolismo do ser vivo. Mas não vamos nos antecipar: vamos nos concentrar primeiro em cada uma das partes que dão origem a essa molécula única.

1. pentose

As pentoses são monossacarídeos, carboidratos simples (açúcares), formados por uma cadeia de 5 átomos de carbono juntos que cumprem uma função estrutural clara. A pentose pode ser uma ribose, que dá origem a um ribonucleosídeo, a estrutura básica do RNA. Por outro lado, se a ribose perde um átomo de oxigênio, surge a desoxirribose, a pentose que faz parte do desoxirribonucleosídeo, estrutura principal do DNA.

2. base de nitrogênio

Como dissemos antes, a pentose e uma base nitrogenada dão origem a um ribonucleosídeo ou desoxirribonucleosídeo, mas o que é uma base? As bases nitrogenadas são compostos orgânicos cíclicos que incluem dois ou mais átomos de nitrogênio. Nelas encontra-se a chave do código genético, pois dão um nome específico a cada um dos nucleotídeos dos quais fazem parte. Existem 3 tipos desses compostos heterocíclicos:

Bases nitrogenadas purinas: adenina (A) e guanina (G). Ambos fazem parte do DNA e do RNA. Bases nitrogenadas pirimídicas: citosina (C), timina (T) e uracila (U). A timina é exclusiva do DNA, enquanto a uracila é exclusiva do RNA.

Bases nitrogenadas isoaloxacínicos: flavina (F). Não faz parte do DNA ou RNA, mas cumpre outros processos.

Assim, se um nucleotídeo contém uma base timina, ele é diretamente chamado (T). As bases nitrogenadas são as que dão nome àquelas sequências que todos já vimos em algum quadro-negro ou material científico informativo em algum momento de nossas vidas. Por exemplo, GATTACA é um exemplo de sequência de DNA de 7 nucleotídeos, cada um com uma base que lhe dá o nome..

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3. Grupo fosfato

Já temos o nucleosídeo completo, pois descrevemos a pentose, que está ligada por uma ligação glicosídica a uma das bases A, G, C e T. Agora só precisamos de um composto para ter o nucleotídeo em sua totalidade: o grupo fosfato.

Um grupo fosfato é um íon poliatômico composto por um átomo central de fósforo (P) cercado por quatro átomos de oxigênio idênticos em um arranjo tetraédrico. Essa combinação de átomos é essencial para a vida, pois faz parte dos nucleotídeos de DNA e RNA, mas também daqueles que transportam energia química (ATP).

Nucleotídeo: Nucleosídeo (base + pentose) + grupo fosfato

Decifrando a vida através de nucleotídeos de DNA

Toda essa informação química é ótima, mas como colocar em prática? Bem, em primeiro lugar, devemos levar em conta que cada três nucleotídeos codificantes formam uma frase diferente para fornecer informações sobre cada um dos conjuntos que dão origem a uma proteína. Vamos dar um exemplo:

• ATT: adenina, timina e timina
• ACT: adenina, citosina e timina
• ATA: adenina, timina e adenina

Essas três sequências de nucleotídeos codificadas no núcleo de DNA da célula contêm as instruções para montar o aminoácido isoleucina, que é um dos 20 aminoácidos usados ​​para a síntese de proteínas funcional. Esclarecemos o seguinte: não é que as três sequências sejam necessárias para montar a isoleucina, mas que as três são intercambiáveis ​​porque todas codificam esse aminoácido (redundância).

Através de um processo que não nos interessa muito aqui, a maquinaria celular realiza um processo chamado transcrição, pelo qual esses trigêmeos de nucleotídeos de DNA são traduzidos em RNA. Como a base nitrogenada timina não faz parte do RNA, cada (T) deve ser substituído por um (U). Assim, esses trigêmeos de nucleotídeos ficariam assim:

• AUU
• ACU
• WUA

Se a célula requer isoleucina, um RNA transcrito com qualquer um desses três trigêmeos (agora chamados de códons) viajará do núcleo da célula para os ribossomos de seu citosol, onde receberão a ordem de integrar o aminoácido isoleucina na proteína que está sendo construída naquele momento.

Através desta linguagem nucleotídica baseada em bases nitrogenadas, um total de 64 códons podem ser gerados., que codificam os 20 aminoácidos necessários para construir qualquer proteína nos seres vivos. Deve-se notar que, exceto em raras ocasiões, cada aminoácido pode ser codificado por 2,3,4 ou 6 códons diferentes. No caso que vimos antes da isoleucina, por exemplo, três combinações de nucleotídeos possíveis são válidas.

As proteínas são geralmente compostas por entre 100 e 300 aminoácidos.. Assim, uma proteína composta por 100 deles, fazendo cálculos, será codificada por 300 códons (cada trio de bases responde a um aminoácido, lembre-se), que será o produto da tradução de 300 nucleotídeos de DNA presentes no genoma do célula.

Uma breve explicação

Entendemos que toda essa explicação repentina pode ser um pouco vertiginosa, mas garantimos que com o símiles que apresentamos abaixo, a função dos nucleotídeos de DNA será mais clara para você do que a Água.

Devemos ver o DNA dentro do núcleo da célula como uma enorme biblioteca cheia de livros. Cada um dos livros é um gene, que contém (no caso dos humanos) cerca de 150 letras, que são nucleotídeos dispostos para uma finalidade específica. Assim, cada três dessas letras de nucleotídeos formam uma frase curta.

Um bibliotecário incansável, neste caso a enzima RNA polimerase da célula busca transformar as palavras de um dos livros em material tangível. Pois bem, este se encarregará de procurar o livro específico, a frase específica e, já que as palavras não podem ser iniciadas das páginas (o DNA não pode ser movido do núcleo), ele copiará as informações relevantes para seu formulário em seu próprio caderno.

As "frases copiadas" nada mais são do que nucleotídeos de DNA convertidos em nucleotídeos de RNA, ou seja, códons. Uma vez que esta informação tenha sido transcrita (transcrição), uma máquina está pronta para montar a informação contida em cada uma das palavras de acordo. São os ribossomos, locais onde as proteínas são sintetizadas a partir de uma sequência de aminoácidos em uma ordem específica. Mais fácil assim, certo?

Resumo

Como você deve ter notado, explicar os intrincados processos codificados pelo DNA é quase tão complexo quanto entendê-los. Mesmo assim, se queremos que você mantenha uma ideia concreta de todo esse conglomerado terminológico, é o seguinte: a ordem dos nucleotídeos presentes no DNA dos seres vivos codifica para a síntese correta das proteínas, que se traduz em vários processos metabólicos e em cada uma das partes do nosso corpo que nos definem, pois representam 50% do peso seco de quase todos os tecidos.

Assim, a expressão do DNA (genótipo) através de mecanismos celulares dá origem aos nossos traços. externo (fenótipo), as características que nos fazem quem somos, tanto individualmente como espécies. Às vezes, a explicação de grandes fenômenos está na compreensão de coisas muito menores.

Referências bibliográficas:

• Ácidos nucleicos, Universidade de Valência.
• Código genético, Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano (NIH).
• FOX KELLER, E. v. E. EU. Y. N. (2005). Das sequências de nucleotídeos à biologia de sistemas. Ciências, (077).
• Spalvieri, MP. & Rotenberg, R. G. (2004). Medicina genômica: Aplicações de polimorfismo de nucleotídeo único e microarrays de DNA. Medicina (Buenos Aires), 64(6): pp. 533 - 542.