Metabolismo de ácido nucléico

Como parte do Metabolismo de ácido nucléico é sobre a construção e decomposição do DNA e do RNA dos ácidos nucléicos. Ambas as moléculas têm a função de armazenar informações genéticas. Perturbações na síntese de DNA podem levar a mutações e, portanto, a alterações na informação genética.

O que é o metabolismo do ácido nucléico?

O metabolismo do ácido nucléico garante a formação e degradação do ácido desoxirribonucléico (DNA) e do ácido ribonucléico (RNA). O DNA armazena toda a informação genética no núcleo da célula por muito tempo. O RNA, por sua vez, é responsável pela síntese de proteínas e, portanto, transfere a informação genética para as proteínas.

Tanto o DNA quanto o RNA consistem em nucleobases, um açúcar e um resíduo de fosfato. A molécula de açúcar é conectada ao resíduo de fosfato por meio de uma esterificação e se liga a dois resíduos de fosfato. Uma cadeia de compostos de açúcar-fosfato repetidos é formada, à qual uma base nucleica é ligada por glucosidicamente ao açúcar.

Além do ácido fosfórico e do açúcar, cinco nucleobases diferentes estão disponíveis para a síntese de DNA e RNA. As duas bases de nitrogênio adenina e guanina pertencem aos derivados de purina e as duas bases de nitrogênio citosina e timina pertencem aos derivados de pirimidina.

No RNA, a timina foi trocada por uracila, que é caracterizada por um grupo CH3 adicional. A base de nitrogênio da unidade estrutural, resíduo de açúcar e resíduo de fosfato é referido como um nucleotídeo. No DNA, uma estrutura de dupla hélice é formada com duas moléculas de ácido nucléico, que são conectadas uma à outra por ligações de hidrogênio para formar uma fita dupla. O RNA consiste em apenas uma fita.

Função e tarefa

O metabolismo dos ácidos nucléicos é de grande importância para o armazenamento e transmissão do código genético. A informação genética é inicialmente armazenada no DNA por meio da sequência de bases nitrogenadas. A informação genética de um aminoácido é codificada por meio de três nucleotídeos consecutivos. Os tripletos de bases sucessivos armazenam informações sobre a estrutura de uma determinada cadeia de proteína. O início e o fim da cadeia são definidos por sinais que não codificam para aminoácidos.

As combinações possíveis de nucleobases e os aminoácidos resultantes são extremamente grandes, de modo que, com a exceção de gêmeos idênticos, não existem organismos geneticamente idênticos.

Para transferir a informação genética para as moléculas de proteína a serem sintetizadas, as moléculas de RNA são formadas primeiro. O RNA atua como um transmissor de informações genéticas e estimula a síntese de proteínas. A diferença química entre o RNA e o DNA é que, em vez da desoxirribose, a ribose do açúcar está ligada à sua molécula. Além disso, a timina com base de nitrogênio foi trocada por uracila.

O outro resíduo de açúcar também causa a estabilidade mais baixa e a natureza de fita simples do RNA. A fita dupla no DNA protege a informação genética contra mudanças. Duas moléculas de ácido nucleico estão conectadas entre si por meio de ligações de hidrogênio. No entanto, isso só é possível com bases de nitrogênio complementares. No DNA só pode haver os pares de bases adenina / timina ou guanina / citosina.

Quando a fita dupla se divide, a fita complementar é formada repetidamente. Por exemplo, se houver uma alteração em uma base nucléica, certas enzimas responsáveis ​​por isso durante o reparo do DNA reconhecem qual defeito está presente na base complementar. A base de nitrogênio alterada geralmente é substituída corretamente. É assim que o código genético é garantido. Às vezes, um erro pode ser transmitido como resultado de uma mutação.

Além do DNA e do RNA, também existem mononucleotídeos importantes que desempenham um papel importante no metabolismo energético. Isso inclui, por exemplo, ATP e ADP. ATP é trifosfato de adenosina. Ele contém um resíduo de adenina, ribose e o resíduo de trifosfato. A molécula fornece energia e quando a energia é liberada, ela é convertida em difosfato de adenosina, por meio do qual um resíduo de fosfato é separado.

Doenças e enfermidades

Se ocorrerem distúrbios durante o metabolismo do ácido nucleico, podem ocorrer doenças. Podem ocorrer erros na estrutura do DNA, caso em que a nucleobase errada é usada. A mutação ocorre. Mudanças nas bases de nitrogênio podem ocorrer por meio de reações químicas, como a desaminação. Aqui, os grupos NH2 são substituídos por O = grupos.

Normalmente, o código ainda é armazenado no DNA pela fita complementar, de modo que os mecanismos de reparo podem recorrer à base de nitrogênio complementar ao corrigir o erro. No caso de grandes influências químicas e físicas, no entanto, podem surgir tantos defeitos que às vezes podem ser feitas correções incorretas.

Na maioria das vezes, essas mutações ocorrem em locais menos relevantes do genoma, de modo que nenhum efeito deve ser temido. No entanto, se ocorrer um erro em uma região importante, ele pode levar a uma mudança séria na composição genética com efeitos massivos na saúde.

Mutações somáticas costumam ser a causa de tumores malignos. É assim que as células cancerosas se desenvolvem todos os dias. Como regra, porém, eles são destruídos imediatamente pelo sistema imunológico. No entanto, se muitas mutações forem formadas por meio de fortes efeitos químicos ou físicos (por exemplo, radiação) ou por meio de um mecanismo de reparo defeituoso, o câncer pode se desenvolver. O mesmo se aplica a um sistema imunológico enfraquecido.

No entanto, doenças completamente diferentes também podem se desenvolver dentro da estrutura do metabolismo do ácido nucleico. Quando as nucleobases são quebradas, a beta-alanina totalmente reciclável é produzida a partir de bases pirimidinas. O ácido úrico fracamente solúvel é formado a partir de bases purinas. Os humanos precisam excretar ácido úrico na urina. Se as enzimas para reutilizar o ácido úrico para construir bases purinas estiverem faltando, a concentração de ácido úrico pode aumentar a tal ponto que os cristais de ácido úrico se precipitam nas articulações e a gota se desenvolve.