segunda-feira, 15 de junho de 2015

O que são Nucleotídeos?




Nucleotídeos ( Nucleótidos) são compostos que carregam energia em grande quantidade  e auxiliam no metabolismo , em especial as biossínteses, e em grande parte das células. Além de atuar como sinais químicos, respondendo a hormônios e outros estímulos extracelulares, são componentes estruturais de co-fatores enzimáticos, intermediários metabólicos e de ácidos nucleicos.

As moléculas de ácidos nucleotídeos são compostos de origem orgânica, recebe esse nome de acordo com a função no núcleo celular. São formados pela polimerização de nucleotídeos, sendo que cada um é composto de uma ose (podendo ser ribose ou desoxirribose, só que sempre será um pentose), uma base nitrogenada é um radical fosfato (HPO4), que é proveniente de ácido fosfórico.

Já em uma molécula de ácido nucleico, centenas ou em algumas vezes milhares de nucleotídeos encadeiam-se dando origem a um longo filamento podendo ser simples ou dupla. Normalmente, as moléculas apresentam um único filamento, que são as do grupo dos ácidos ribonucléicos, sendo todos representados pela sigla RNA, as que possuem duplo filamento (dupla cadeia de polinucleotídica) pertence ao grupo dos ác. desoxirribonucléicos, que é conhecida pela sigla DNA.
Nucleotídeos de DNA possuem como ose, a desoxirribose. Já os nucleotídeos de RNA possuem como ose a ribose.

Bases nitrogenadas são tem sua origem da purina e pirimidina. De modo que, se diferenciam uma da outra recebendo o nome de bases purínicas e bases pirimidínicas.

Fonte: http://www.infoescola.com/citologia/nucleotideos/

Síntse de nucleotídos


 

Conceito geral de síntese :

A formação de compostos químicos a partir dos seus elementos ou de compostos mais simples também é conhecida como síntese. As substâncias sintéticas são aquelas que se elaboram artificialmente, ou seja, sinteticamente. Neste caso, a síntese consiste numa operação através da qual se reúnem os corpos simples para formar os compostos, ou os compostos para formar outros de composição ainda mais complexa.


       Os nucleotídeos contêm resíduos de ácido fosfórico, de um açúcar (em geral uma pentose: Ribose ou 2'-desoxiribose) e de uma base púrica ou pirimídica. Quer as bases púricas quer as pirimídicas são anéis heterocíclicos contendo átomos de nitrogênio e carbono. As bases púricas podem ser entendidas como constituídas por um anel pirimidina (anel com 6 átomos:
4C,2N) ligado a um anel imidazol (anel com 5 átomos: 3C,2N).


 São bases púricas:

Ø  Adenina (6-aminopurina) 
Ø  Guanina (2-amino-6-oxipurina)
Ø  Hipoxantina (6-oxipurina) - base atípica 
Ø  Xantina (2,6-dioxipurina).- base atípica


 São bases pirimídicas:

Ø  Citosina (2-oxi-4-aminopirimidina)
Ø  Uracila (2,4-dioxipirimidina)
Ø  Timina (2,4-dioxi-5-metilpirimidina)
Ø  Orotato (2,4-dioxi-6-carboxipirimidina). - base atípica

          Por hidrólise dos nucleotídeos (saída dos resíduos fosfato) geram-se nucleosídeos PÚRICOS ou (adenosina, guanosina, inosina, xantosina) PIRIMÍDICOS (citidina, uridina, timidina e  que contém uma base e a uma ose ligados por uma ligação glicosídica de tipo N. orotidina). “Um nucleosídeo é constituído por uma base nitrogenada e por uma pentose: a ribose RNA ou a desoxirribose DNA. Um nucleosídeo equivale a um nucleotídeo sem o grupamento fosfato.”  No caso dos nucleosídeos púricos as palavras que os designam terminam em “osina” e a ligação envolve o átomo N9 da base. A inosina é o nucleosídeo que contém hipoxantina. No caso dos nucleosídeos pirimídicos as palavras que os designam terminam em “dina” e a ligação envolve o átomo N1 da base.

         Ribonucleotídeos e desoxiribonucleotídeos são essenciais para todas as células. São precursores de RNA e DNA, respectivamente. Os Nucleotídeos servem como transportadores intermediários ativados na síntese de alguns carboidratos, lipídeos e proteínas. Nucleotídeos são componentes estruturais de várias coenzimas, por exemplo: a Coenzima A, FAD, NAD+, NADP+.

         As bases púricas e pirimídicas que fazem parte dos nucleotídeos podem ser sintetizadas de novo ou ser obtidas pela reutilização das bases pré-formadas oriundas do metabolismo  normal da célula ou da dieta, ou seja, através da rota de salvação.


A síntese “de novo” do anel purina em células de mamíferos utiliza:

Ø  aminoácidos como doadores de carbono e nitrogênio
Ø  tetra-hidrofolato (THF) como doador de um carbono
Ø  CO2 como doador de carbono.


       A via “de novo” para síntese de purina nucleotídeos levando a inosina-5-monofosfato (IMP) consiste de 10? etapas metabólicas. Hidrólise de ATP é necessária para direcionar várias reações desta via. No final, a via “de novo” para síntese de purina nucleotídeos é dispendiosa em termos moles de ATP utilizados por mol de IMP sintetizado.


 Síntese de Purinas

         Todas as enzimas envolvidas na síntese de purina nucleotídeos estão presentes no citosol.
 Entretanto, nem todas as células (por exemplo, os eritrócitos) são capazes de síntese “de novo” de purina nucleotídeos. Na via “de novo”, uma série de reações leva à síntese de IMP, que é o precursor de ambos,  adenosina 5’-monofosfato (AMP) e  guanosina 5’-monofosfato (GMP).


Sintese de IMP

     Vários pontos sobre esta via devem ser enfatizados: 5 -fosforribosil-1-pirofosfato (PRPP) é sintetizado a partir da ribose 5-fosfato gerada pela via das pentoses-fosfato.

 Conversão de IMP em AMP e GMP

         IMP, o primeiro ribonucleico formado na via “de novo”, é o precursor comum para a síntese de AMP e GMP. Eles são convertidos em ATP e GTP, respectivamente, por nucleosídeo 5’ monofosfato quinases e nucleosídeo 5’-difosfato quinases, que não são limitantes. Na síntese “de novo” de purina nucleotídeos, a formação de 5-fosforribosilamina a partir de glutamina e 5’-fosforribosil -1-pirofosfsto (PRPP) é a etapa de comprometimento na formação de IMP.
      A enzima de tecidos humanos tem distintos sítios de ligação de nucleotídeos. Um sítio liga especificamente oxipurina nucleotídeos (IMP, XMP, e GMP), enquanto o outro sítio liga especificamente aminopurina nucleotídeos (AMP). Quando AMP e GMP (ou IMP) estão presentes simultaneamente, a atividade enzimática é inibida sinergisticamente.
      Entre formação de 5-fosforribosilamina e IMP, não há etapas reguladas conhecidas, embora alterações nos níveis de tetra-hidrofolato tenham um efeito sobre a síntese “de novo”de purina nucleotídeos. No entanto, há regulação no ponto de ramificação de IMP para AMP e de IMP para GMP.
    O ATP geralmente é a fonte de fosfatos transferidos para formar as moléculas di e trifosfatos, porque está presente em maiores concentrações do que os outros nucleosídeos tri-fosfatos.


ADENILATO CINASE: mais ativa no fígado e músculo e tem função de manter um equilíbrio entre AMP, ADP e ATP.

GUANILATO CINASE: Essas enzimas monofosfato cinases não são específicas para  ribose ou desoxirribose.

NUCLEOSÍDEO DIFOSFATO CINASE: as enzimas difosfato cinases são muito específicas (diferente das monofosfato cinases).


Regulação da Sintese de Purinas

 AMP + ATP →← 2 ADP

 GMP + ATP →← GDP + ADP

 GDP + ATP →← GTP + ADP

 CDP + ATP →← CTP + ADP


 Rotas de Salvação ou Vias de Recuperação Purinas oriundas de:

Ø  Metabolismo normal dos ácidos nucleicos celulares
Ø  Ou oriundas da dieta e que não são degradadas
Ø  São convertidas em nucleotídeos trifosfato e usados pelo corpo via “rota de  salvação da purinas”.

      As bases: hipoxantina, guanina e adenina são convertidos em seus respectivos nucleotídeos, via enzimas específicas.
     A eficiência do metabolismo normal é demonstrada pela presença de duas “vias de recuperação” distintas. Uma via utiliza nucleobases, hipoxantina, guanina e adenina, como substratos, enquanto a outra via utiliza nucleosídeos pré-formados como substratos. Cada via é específica com relação à nucleobase ou ao nucleosídeo que está sendo “recuperado”(salvaged). A “recuperação” de nucleobases requer atividade de fosforribosil transferases que utilizam PRPP como doador de ribose fosfato. Existem duas fosforribosil transferases distintas.


 Hipoxantina-guanina fosforribosil transferase (HGPRTase) catalisa as reações:

Ø  Hipoxantina + PRPP IMP + PPi
Ø  Guanina + PRPP GMP + PPi


Adenina fosforribosil transferase (APRTase) catalisa:

Ø  Adenina + PRPP AMP + PPi

   “Estas enzimas utilizam o PRPP como fonte do grupo ribose 5-fosfato para formar IMP,GMP e  AMP – nestas reações a  liberação do pirofosfato  (PPi) torna estas reações  irreversíveis.

OBS: Deficiência de HGPRT causa síndrome de Lesch-Nyhan.”

     Nucleosídeos como Adenosina são “recuperados” por Adenosina-cinase, uma 5’-fosfotransferase que utiliza ATP como doador de fosfato. A especificidade do substrato da 5’-fosfotransferase varia com a nucleosídeo cinase particular.


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Regulação da síntese de Nucleotídeos


      A síntese de Nucleotídeos é regulada por inibição retroativa de um modo similar à regulação da síntese de aminoácidos. Estas vias de regulação garantem que os nucleotídeos sejam produzidos em quantidades apropriadas. 
      
  • Regulação de Pirimidinas
      A regulação da síntese de pirimidinas é feita pela Aspartato Transcarbamilase, que é responsável pela primeira etapa da síntese de pirimidinas. Ela é inibida por CTP, o produto final da via iniciada por ela, ou seja, a reação catalizada por ATCase é rápida em pequenas quantidades de CTP e a velocidade diminui em concentrações maiores de CTP.

  • Regulação de Purinas

      A regulação da síntese de purinas é regulada em vários pontos, também por inibição retroativa. A etapa reguladora é a transformação de PRPP em fosforribosilamina pela enzima glutamina fosforribosil amidotransferase, ela sofre inibição retroativa por por muitos ribonucleotídeos purínicos. AMP e GMP podem atuar ao mesmo tempo inibindo a amidotransferase.
      O inosinato é o ponto de ramificação da síntese de AMP e GMP. As reações que se afastam de inosinato são pontos de inibição retroativa da síntese.
      O GTP é um substrato na síntese de AMP e o ATP é substrato na síntese de GMP, Esta relação tende a equilibrar a síntese de adenina e guanina.

  • Regulação de Desoxirribonucleotídeos
      A síntese de desoxirribonucleotídeos é controlada pela enzima Ribonucleotídeo Redutase. Esta é regulada alostericamente. A atividade da enzima é diminuída pela ligação de dATP, que indica que existe desoxirribonucleotídeos em abundancia. A ligação de ATP reverte a inibição. A ligação de dATP ou ATP, acentua a redução de UDP e CDP, nucleotídeos pirimidínicos. A ligação de Timina Trifostfato (TPP), estimula a redução de GDP e inibe a redução ribonucleotídeos pirimidínicos, o que ocasiona o aumento de dGTP, estimulando a transformação de ATP em dATP. Este padrão fornece o balanço apropriado dos quatro desoxirribonucleotídeos necessários á síntese de DNA.




Fonte: Livro Bioquímica. Sexta edição. Autores: Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko e Lubert Strver. Editora Guanabara Koogan.  

Síntese da Timina

Timina
 A Timina é praticamente igual a Uracila quanto a fórmula estrutural molecular. Além disso, Timina, Citosina e Uracila são bases nitrogenadas do tipo pirimidina, sendo muito parecidas, se tivesse Uracila no DNA, consequentemente teríamos vários erros durante a replicação (duplicação) da molécula. A Timina é uma base nitrogenada de 5'-metil-uracila.

                                        Fonte: www.biologiatotal.com.br 

Este radical metil auxilia na proteção da molécula de DNA. A retirada de um radical amina da Citosina forma a Uracila e isto é um importante mecanismo de reparo para o DNA. O DNA é uma molécula que tem que ser mais preservada, já que é o DNA que conserva a informação genética que deve ser mantida para o perfeito funcionamento do organismo. O RNA é apenas uma molécula para construir os produtos destas informações contidas no DNA. O DNA surgiu depois do RNA, podemos assim dizer. São muitas moléculas de RNA produzidas a todo momento e que são desintegradas rapidamente e recicladas pela célula. Esta é uma das funções mais importantes na troca de base nitrogenada que vai formar o nucleotídeo que compõe as duas moléculas. Podemos acrescentar que a Uracila, por não ter um radical como as moléculas de Citosina ou Timina, podem acabar se ligando com diversas bases nitrogenadas sem seguir o pareamento clássico (A/T(U) e C/G). Isso só acontece na molécula de RNA e é isto que torna este ácido nucleico mais maleável na sua estrutura tridimensional, sendo possível encontrar diferentes tipos de RNA na célula.
Todos os nucleotídeos de Timina são provenientes de nucleotídeos de Uracila, sem gasto de energia. Não existe Timina com o carboidrato ribose (pentose do RNA) e não compensa para a célula ter Uracila com o carboidrato do DNA (desoxirribose).

Durante a síntese de Pirimidinas a Timina é sintetizada de maneira diferente, todos os produtos formados até agora, nucleotídeos, são de RNA, a Timina sendo uma base de DNA é formada a partir da Uracila que com a ação da Ribonucleotídeo redutase se torna Timina.


Livro: Fundamentos de bioquímica, Voet, Donald, 2002

O que é metabolismo ?

Ingerimos diversos alimentos e substâncias ao longo da vida que são necessários para nosso corpo, porém de formas às vezes diferente da que foi ingerida, é necessário mudar, transformar e o metabolismo significa isso, processos que convertem o que ingerimos em energia e outros produtos, função necessária para manter o organismo trabalhando e reparar danos, processo essencial para os seres vivos.  

Degradação de nucleotídeos

Degradação:

O metabolismo de purinas dá origem ao ácido úrico, composto orgânico cuja fórmula química é C5H4N4O3, muito encontrado na urina de mamíferos. O ácido úrico é excretado na urina, porém, por excesso de formação, ou por déficit de excreção (mais frequente) a sua concentração aumentada no plasma dá-se o nome de Hiperuricemia ou gota. Essa concentração elevada do ácido úrico que se precipita na sinovial de articulações pode provocar uma resposta inflamatória, causando muita dor. Uma das causas possíveis de hiperuricemia é o aumento da velocidade de destruição celular. O homem é o único mamífero que desenvolve gota espontaneamente, pois não produzimos a uricase, muito eficaz na degradação ácido úrico.




Acumulo de acido úrico nas articulações (Gota).
Processo inflamatório nas articulações pelo acumulo do acido úrico.  


Fonte:

Metabolismo de Nucleotídeos


Os nucleotídeos são ésteres fosfatados de uma pentose (ribose ou desoxirribose) nos quais uma base púrica ou pirimídica está ligada ao C1' (Carbono C 1 linha) do açúcar.
São unidades monoméricas que atuam como precursores dos ácidos nucleicos, realizam grande variedade de outras funções bioquímicas, a sua maior importância se dá por quase todas as células poderem sintetizá-los de novo a partir dos outros produtos do metabolismo. São monômeros que formam material genético, DNA e RNA.