O DNA e o RNA são ácidos nucléicos, basicamente constituídos de uma base nitrogenada contendo açúcares pentose ligados por meio de grupos fosfato. Os blocos de construção dos ácidos nucléicos são chamados de nucleotídeos. Os ácidos nucléicos servem como material genético da célula, armazenando informações, que são necessárias para o desenvolvimento, funcionamento e reprodução dos organismos. A maioria dos organismos usa DNA como material genético, enquanto poucos, como os retrovírus, usam RNA como material genético. O DNA é estável quando comparado ao RNA devido às diferenças nos açúcares fosfatados e nas bases compartilhadas por cada um deles. Um, dois ou três grupos fosfato podem ser ligados ao açúcar pentose, produzindo mono-, di- e trifosfatos, respectivamente. O açúcar pentose usado pelo DNA é a desoxirribose e o açúcar pentose usado pelo RNA é a ribose. As bases nitrogênicas encontradas no DNA são adenina, guanina, citosina e timina. No RNA, a timina é substituída por uracila.

Este artigo analisa,

1. O que são Fosfatos 2. O que são Açúcares 3. O que são Bases 4. Comparação de Fosfatos Açúcares e Bases de DNA e RNA - Similaridades -Diferenças

O que são Fosfatos

O DNA e o RNA são constituídos por unidades repetidas de nucleotídeos; desoxirribonucleotídeos e ribonucleotídeos, respectivamente. O nucleotídeo é composto de um açúcar pentose, que está ligado a uma base nitrogenada e a um, dois ou três grupos fosfato. Os nucleotídeos de DNA e RNA podem se ligar a um, dois ou três grupos fosfato em seu carbono 5 'do açúcar pentose. Os nucleosídeos ligados ao fosfato são chamados de mono-, di- e trifosfatos, respectivamente. As reações de fosforilação são catalisadas por uma classe de enzimas chamada ATP: D-ribose 5-fosfotransferase. Os desoxirribonucleosídeos são fosforilados pela enzima chamada desoxirribocinase e os nucleosídeos do RNA são fosforilados pela enzima chamada riboquinase. A formação de ligações fosfodiéster durante a produção do esqueleto de açúcar-fosfato é energizada pelo corte das ligações de fosfato de alta energia nos trifosfatos de nucleotídeo. A formação de cada nucleotídeo, monofosfato de nucleosídeo, difosfato de nucleoisde e trifosfato de nucleosídeo é mostrada na figura 1.

Figura 1: Três tipos de nucleotídeos

O que são açúcares

Tanto o DNA quanto o RNA contêm açúcares pentose. Os desoxirribonucleotídeos contêm desoxirribose e os ribonucleotídeos contêm ribose como seus açúcares pentose. A ribose é um monossacarídeo pentose, contendo um anel de cinco membros em sua estrutura. Ele contém um grupo funcional aldeído em sua forma de cadeia aberta. Conseqüentemente, a ribose é chamada de aldopentose. A ribose contém dois enantiômeros: D-ribose e L-ribose. A conformação que ocorre naturalmente é a D-ribose, onde a L-ribose não é encontrada na natureza. A D-ribose é um epímero da D-arabinose, que difere pela estereoquímica do carbono 2′. Este grupo 2 'hidroxila é importante no splicing de RNA.

O açúcar pentose encontrado no DNA é a desoxirribose. A desoxirribose é uma forma modificada do açúcar, a ribose. É formado a partir da ribose 5-fosfato pela ação da enzima ribonucleotídeo redutase. Um átomo de oxigênio é perdido durante a formação de desoxirribose do segundo átomo de carbono do anel da ribose. Conseqüentemente, a desoxirribose é mais precisamente chamada de 2-desoxirriose. A 2-desoxirribose contém dois enantiômeros: D-2-desoxirribose e L-2-desoxirribose. Apenas a D-2-desoxirribose está envolvida na formação da estrutura do DNA. Devido à ausência do grupo 2 'hidroxila nas desoxirriboses, o DNA é capaz de se dobrar em sua estrutura de dupla hélice, aumentando a flexibilidade mecânica da molécula. O DNA pode ser firmemente enrolado para formar um pequeno núcleo também. A diferença entre a ribose e a desoxirribose está no grupo 2 'hidroxila presente na ribose. A desoxirribose, quando comparada à ribose, é mostrada na figura 2.

Figura 2: desoxirribose

O que são bases

Tanto o DNA quanto o RNA estão ligados a uma base nitrogenada no carbono 1 'do açúcar pentose, substituindo o grupo hidroxila da desoxirribose. Cinco tipos de bases nitrogenadas são encontrados tanto no DNA quanto no RNA. Eles são adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T) e uracila (U). Adenina e guanina são purinas, que são encontradas em dois anéis de pirimidina estruturados em anel fundidos com um anel de imidazol. Citosina, timina e uracila são pirimidinas, que contêm uma única estrutura de anel de pirimidina de seis membros. O DNA contém adenina, guanina, citosina e timina em seus nucleotídeos. O RNA contém uracila, em vez de timina. A adenina forma duas ligações de hidrogênio com a timina e a guanina forma três ligações de hidrogênio com a citosina. O par de bases complementares no DNA é chamado Modelo de emparelhamento de bases de DNA de Watson-Crick. Ele reúne duas fitas complementares de DNA, formando ligações de hidrogênio. Conseqüentemente, a estrutura final do DNA é de fita dupla e antiparalela. No RNA, o uracil forma duas ligações de hidrogênio com a adenina, substituindo a timina. O emparelhamento de bases complementares do RNA dentro da mesma molécula forma estruturas de RNA de fita dupla chamadas laços de grampo. O DNA de fita dupla é mostrado na figura 3.

Figura 3: DNA

A diferença entre timina e uracila está no grupo metil presente no átomo de carbono 5 'da timina. O uracilo é capaz de emparelhar bases com outras bases, além da adenina e a desaminação da citosina podem produzir uracilo. Portanto, o RNA é menos estável quando comparado ao DNA devido à presença de uracila em vez de timina. Uracil e timina são mostrados na figura 4.

Figura 4: Uracil e timina

Comparação dos açúcares de fosfatos e bases de DNA e RNA

Semelhanças entre açúcares de fosfatos e bases de DNA e RNA

Fosfatos

Açúcar pentose

Bases nitrogênicas

Diferenças entre açúcares de fosfatos e bases de DNA e RNA

Açúcar Pentose

DNA: O açúcar pentose encontrado no DNA é a desoxirribose.

RNA: O açúcar pentose encontrado no RNA é a ribose.

Conformação do Açúcar

DNA: A D-2-desoxirribose é encontrada na estrutura açúcar-fosfato do DNA.

RNA: A D-ribose é encontrada na estrutura de açúcar-fosfato do RNA.

Significado do açúcar pentose no DNA / RNA

DNA: A 2-desoxirribose permite a formação da dupla hélice de DNA.

RNA: A ribose não permite a formação de uma dupla hélice de RNA devido à presença do grupo hidroxila 2 '.

Timina / Uracil

DNA: A timina é encontrada no DNA.

RNA: O uracil é encontrado no RNA.

Significado de timina / uracila

DNA: O DNA é mais estável do que o RNA devido à presença de timina.

RNA: O RNA é menos estável devido à presença de uracila em vez de timina.

Fosforilação

DNA: Os desoxirribonucleosídeos são fosforilados pelas desoxirribocinases.

RNA: Os ribonucleosídeos são fosforilados pelas ribocinases.

Produz Fosforilação

DNA: A fosforilação de desoxirribonucleosídeos produz desoxirribonucleotídeos.

RNA: A fosforilação de ribonucleosídeos produz ribonucleotídeos.

Conclusão

Tanto o DNA quanto o RNA consistem em um açúcar pentose, que está ligado a uma base nitrogenada no carbono 1 'e um ou mais grupos fosfato no carbono 5'. A estrutura de açúcar-fosfato de ambos os tipos de ácidos nucléicos é formada pela polimerização de nucleotídeos por meio de grupos fosfato. O açúcar pentose encontrado na estrutura de açúcar-fosfato do DNA é a D-2-desoxirribose. A D-ribose é encontrada no RNA. As bases nitrogenadas encontradas no DNA são adenina, guanina, citosina e timina. No RNA, o uracil é encontrado, substituindo a timina. Um, dois ou três grupos fosfato são encontrados ligados ao açúcar pentose. Quando um grupo fosfato está ligado ao nucleosídeo, é denominado monofosfato de nucleotídeo. Quando dois grupos fosfato estão ligados ao nucleosídeo, ele é chamado de difosfato de nucleotídeo. Quando três grupos fosfato estão ligados ao nucleosídeo, ele é chamado de trifosfato de nucleotídeo.

Referência: 1. ”Class Notes.” O básico: DNA, RNA, proteína. N.p., n.d. Rede. 28 de abril de 2017. 2. ”Structure of Nucleic Acids.” SparkNotes. SparkNotes, n.d. Rede. 28 de abril de 2017. 3. ”Por que timina em vez de uracila?” Earthling Nature. N.p., 17 de junho de 2016. Web. 28 de abril de 2017.

Cortesia de imagem: 1. ”Nucleotides 1 ″ Por Boris (PNG), SVG por Sjef - en: Image: Nucleotides.png (Domínio público) via Commons Wikimedia 2.” DeoxyriboseLabeled ”Por Adenosina (usuário da Wikipedia em inglês) - Wikipedia em inglês (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia 3. “DNA Nucleotides” Por OpenStax College - Anatomy & Physiology, Connexions Web site. 19 de junho de 2013 (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia 4. “Pyrimidines2” por Mtov - Trabalho próprio (domínio público) via Commons Wikimedia