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Bioquímica e Metabolismo

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Estudo dirigido 5 1 Qual é a composição química típica dos nucleotídeos e como é formado o tipo de ligação covalente necessária para montar as moléculas de ácidos nucleicos Qual é a diferença entre nucleotídeos e nucleosídeos A composição química dos nucleotídeos é formada por uma base nitrogenada adenina uracila guanina citosina ou timina um grupo fosfato e uma pentose ribose caso seja um RNA ou desoxirribose caso seja DNA A ligação entre moléculas de ácido nucleico é uma ligação fosfodiéster que ocorre entre um açúcar pentose e um grupo fosfato Nessa ligação o grupo fosfato do carbono 5 de um dos nucleotídeos se ligará à hidroxila do carbono 3 do outro nucleotídeo ou seja a ligação ocorre no sentido 5 3 2 Explique sob o ponto de vista da estrutura molecular por que o RNA é quimicamente menos estável do que o DNA O RNA é menos estável que o DNA pois do ponto de vista da estrutura molecular o RNA possui apenas uma fita enquanto o DNA possui duas que se conectam entre si lhe dando maior estabilidade No entanto o grupo 2hidroxilo faz com que a RNA se torne susceptível à hidrólise catalisada por base A remoção do grupo 2hidroxilo da ribose diminui a taxa da hidrólise em cerca de 100 vezes em condições neutras e talvez ainda mais sob condições extremas Assim a conversão do material genético do RNA no DNA teria aumentado substancialmente a sua estabilidade química CHAT GPT O RNA é menos estável do que o DNA devido à presença do grupo hidroxila OH na posição 2 da ribose em seu esqueleto de açúcarfosfato O DNA por sua vez possui apenas um átomo de hidrogênio H nessa mesma posição Esse grupo hidroxila na posição 2 da ribose é altamente reativo e pode ser facilmente oxidado ou hidrolisado A oxidação do RNA pode levar à formação de ligações cruzadas entre bases nucleotídicas levando a uma quebra da cadeia A hidrólise do RNA por sua vez pode levar à quebra da ligação fosfodiéster que conecta os nucleotídeos adjacentes resultando em uma degradação rápida da molécula de RNA Além disso o RNA é mais suscetível a ataques de ribonucleases enzimas que degradam moléculas de RNA do que o DNA é a ataques de nucleases Isso ocorre porque muitas ribonucleases reconhecem especificamente grupos funcionais presentes no RNA e não estão presentes no DNA No entanto essa menor estabilidade também confere ao RNA uma maior flexibilidade estrutural permitindo que ele assuma uma ampla variedade de conformações necessárias para desempenhar suas diversas funções biológicas incluindo a codificação de proteínas regulação da expressão gênica e transporte de informações genéticas 3 Quais as diferenças estruturais existentes entre as moléculas de DNA e RNA Quais são os tipos de RNA mais comuns e por que muitas destas moléculas apresentam estruturas tridimensionais mais complexas do que o DNA Diferenças entre DNA e RNA Diferenças entre o DNA e RNA 6 Principais diferenças Video Animado Diferenças pentose ribose RNA desoxirribose DNA bases nitrogenadas uracila no RNA timina do DNA fita simples RNA e dupla DNA Os tipos de RNA mais comuns são o RNA mensageiro ribossômico e transportador As moléculas de RNA têm estruturas tridimensionais mais complexas do que o DNA devido a algumas características específicas da molécula de RNA Ao contrário do DNA que é uma dupla hélice relativamente rígida as moléculas de RNA são geralmente moléculas de cadeia única o que lhes confere maior flexibilidade para dobrarse e formar estruturas tridimensionais complexas Além disso o RNA pode formar emparelhamentos de bases não convencionais além dos emparelhamentos clássicos de bases AU GC Estes emparelhamentos não convencionais como pares de bases GU AG e UU podem contribuir para a formação de estruturas tridimensionais mais complexas Outro fator que contribui para a complexidade das estruturas de RNA é a presença de modificações químicas específicas nas bases de RNA como metilação e isomerização que podem alterar a conformação da molécula e suas propriedades físicas e químicas Em resumo a flexibilidade das moléculas de RNA a capacidade de formar emparelhamentos de bases não convencionais e a presença de modificações químicas específicas permitem a formação de estruturas tridimensionais mais complexas e variadas do que as moléculas de DNA Obs Metilação consiste em uma modificação covalente do dna na qual um grupamento metil cH3 é transferido da sadenosilmetionina para o carbono 5 de uma citosina 5Mec que geralmente precede a uma guanina dinucleotídeo cpG pela ação de uma família de enzimas que recebe o nome de dna metiltransferase dnMt1 4 O que são os chamados pareamentos de WatsonCrick encontrados nos ácidos nucleicos Qual a importância daqueles pareamentos que não seguem o padrão de Watson e Crick para as moléculas de ácidos nucléicos em geral No modelo de Watson e Crick as duas fitas da dupla hélice de DNA são mantidas juntas por ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas nas fitas opostas Adenina e timinauracila se pareiam e fazem ligação dupla enquanto guanina e citosina fazem ligação tripla Os pareamentos de WatsonCrick são importantes porque garantem que as informações genéticas sejam replicadas com precisão durante a divisão celular bem como durante a transcrição do DNA em RNA Além disso eles desempenham um papel fundamental na estruturação da molécula de DNA em hélices que é fundamental para sua função biológica Embora os pareamentos de WatsonCrick sejam a base da estrutura de dupla hélice do DNA outros pareamentos de bases podem ocorrer em moléculas de ácidos nucleicos e isso pode ter implicações importantes para a estrutura e função dessas moléculas Um exemplo de pareamento de base alternativo é o emparelhamento GU que pode ocorrer em regiões específicas do RNA formando estruturas tridimensionais complexas como os chamados hairpins ou loops Além disso em algumas doenças genéticas como a talassemia mutações emparelham bases de forma não convencional o que pode levar à produção de proteínas defeituosas Outro exemplo é o pareamento não canônico de bases entre as fitas de DNA em regiões específicas como os chamados pares de bases de Hoogsteen Esses pareamentos de base incomuns podem ocorrer em regiões de DNA que desempenham um papel importante na regulação da expressão gênica na estruturação do cromossomo e em outras funções celulares Assim os pareamentos de bases não canônicos podem influenciar a estrutura e função das moléculas de ácidos nucleicos e estudos sobre esses pareamentos são importantes para entender melhor como essas moléculas funcionam e como podemos manipulálas para desenvolver novas terapias para doenças genéticas e outras condições médicas 5 Quais os tipos de transformações não enzimáticas que podem alterar a estrutura química dos nucleotídeos e ácidos nucléicos Quais os tipos de agentes podem provocar tais reações químicas nestas moléculas Qual é a provável razão evolutiva que justifica o fato do DNA em geral apresentar em sua composição a base nitrogenada timina ao invés da uracila Um dos tipos de transformações não enzimáticas que podem alterar a estrutura química é a desaminação em que se há perda de um grupo amino da citocina Dessa maneira a citocina acaba virando uracila mas o sistema de reparo do DNA não consegue reconhecer essa base assim com o tempo só teria uracila e o DNA acabaria se degradando ou perdendo sua atividade Nesse caso a informação original não permanece preservada Agentes alquilantes Existem vários tipos de transformações não enzimáticas que podem alterar a estrutura química dos nucleotídeos e ácidos nucleicos Alguns exemplos incluem Desaminação É a remoção de um grupo amina NH2 de uma base nitrogenada Por exemplo a citosina pode ser desaminada para formar uracila Esse processo é comum na degradação de DNA e RNA e pode levar a mutações se a desaminação ocorrer em uma base que não deveria ser convertida em uracila Depurinação quebra da ligação Nβglicosídica das purinas Depurinação é um processo químico que ocorre em moléculas de DNA e RNA em que a base nitrogenada purina adenina ou guanina é removida da cadeia de açúcares e fosfatos da molécula Esse processo pode ocorrer espontaneamente ou ser induzido por fatores externos como radiação ultravioleta ou substâncias químicas Esse processo pode levar a mutações genéticas uma vez que durante a replicação do DNA a falta de uma base nitrogenada pode levar à incorporação de uma base errada alterando a sequência de nucleotídeos no DNA Além disso a depurinação também pode causar quebras na molécula de DNA resultando em danos ao material genético Para evitar ou corrigir esses erros as células possuem sistemas de reparo de DNA que são capazes de detectar e corrigir danos causados por depurinação e outros tipos de danos moleculares Oxidação As bases de nucleotídeos podem ser oxidadas resultando em danos ao DNA e RNA Isso pode levar a mutações e pode estar envolvido em várias doenças incluindo o câncer A oxidação pode ocorrer em qualquer uma das quatro bases nitrogenadas mas a guanina é particularmente suscetível à oxidação Hidrólise A hidrólise é a quebra de uma molécula pela adição de uma molécula de água Os nucleotídeos e ácidos nucleicos podem ser hidrolisados em condições ácidas ou básicas levando à quebra da ligação fosfodiéster que une os nucleotídeos na cadeia do ácido nucleico Glicosilação A glicosilação é a adição de um açúcar a uma molécula Os nucleotídeos e ácidos nucleicos podem ser glicosilados por açúcares simples ou complexos e isso pode alterar a estrutura e a função dessas moléculas Ligações cruzadas As moléculas de DNA e RNA podem ser ligadas a outras moléculas por meio de ligações covalentes como ligações cruzadas de proteínaDNA ou DNADNA Essas ligações cruzadas podem afetar a estrutura do DNA e RNA impedindo a sua replicação e transcrição Essas transformações não enzimáticas podem ocorrer em condições fisiológicas normais ou podem ser induzidas por agentes químicos ou físicos como radiação UV ou agentes oxidantes A compreensão dessas transformações é importante para entender a estrutura e a função do DNA e RNA bem como para o desenvolvimento de tratamentos para doenças relacionadas ao DNA e RNA A razão evolutiva para a presença da timina em vez da uracila no DNA está relacionada à necessidade de manter a estabilidade do genoma e evitar mutações A timina é uma base nitrogenada mais estável do que a uracila pois possui um grupo metil CH3 adicionado ao anel de pirimidina em comparação com a uracila Esse grupo metil protege a timina de reações químicas que poderiam levar à desaminação ou outras alterações químicas indesejáveis Por outro lado a uracila não possui esse grupo metil o que a torna mais suscetível a mutações Assim a seleção natural favoreceu a evolução de sistemas bioquímicos que minimizam a ocorrência de mutações e a timina foi selecionada como a base nitrogenada preferencial no DNA em vez da uracila que é encontrada naturalmente no RNA Além disso a ocorrência de mutações em regiões específicas do DNA pode ter implicações importantes para a saúde e a sobrevivência de um organismo e a estabilidade do genoma é fundamental para a sobrevivência das espécies ao longo do tempo