Glicosaminoglicanos são cadeias de polissacarídeos constituídas de unidades
2.4. QUÍMICA DE NUCLEOTÍDEOS E ÁCIDOS NUCLEÍCOS
2.4.3. Estrutura molecular do RNA
Existem três tipos básicos de RNA:
mensageiro (RNAm), transportador (RNAt) e ribossômico (RNAr).
A forma estrutural do RNA é de uma fita simples em espiral que se arranja, na maioria das vezes, formando pregas entre si, em virtude de pontes de hidrogênio ocorridas entre as bases nitrogenadas dos nucleotídeos da própria cadeia. Estas pregas dão a conformação e um grampo de cabelo às regiões onde elas ocorrem e são estruturas características das moléculas de RNAt e RNAr.
A molécula de RNAm não possui tais grampos, devido a necessidade estar linear para ser “lida” pelos ribossomos durante a síntese protéica.
O RNAm é responsável pelo código genético para a síntese protéica, estabelecido entre ele e o DNA, sendo que a seqüência de 3 nucleotídeos do DNA corresponde a sequência de 3 nucleotídeos do RNAm (códon) que, por sua vez, corresponde a um aminoácido específico no processo de síntese protéica.
O seu processo de síntese é denominado transcrição e é um dos processos mais importantes para a manutenção das características celulares, uma vez que qualquer erro que haja pode ocorrer em erro na tradução do código genético e o conseqüente erro na possuindo quatro domínios comuns: 1) o ponto de ligação com o aminoácido que transporta,
sempre a seqüência ACC na extremidade 3’;
2) a alça D, com a presença do nucleotídeo diidrouridina (formado por hidroxilação da uracila); 3) a alça T com a presença de timina formada por metilação da uracila (chamada de ribotimidina); e 4) a alça do anticódon, que possui a seqüência que se ligará ao RNAm no ribossomo durante a síntese protéica (Figura abaixo).
Modelo esquemático de uma molécula do RNAt para o aminoácido fenilalanina. A extremidade 3' (ACC) é responsável pelo transporte do aminoácido. A alça do anticódon contém a seqüência complementar ao RNAm (códon) durante a síntese protéica.
O RNAr (ribossômico) faz parte da composição molecular dos ribossomos, local da síntese protéica, aonde se acopla o RNAm e, posteriormente, os aminoácidos. Possui uma estrutura extremamente pregueada onde se revelam domínios responsáveis pela estrutura tridimensional final dos ribossomos.
PARTE III. METABOLISMO
Uma das principais funções da bioquímica é estudar o metabolismo celular, ou seja, a maneira como a célula sintetiza e degrada moléculas dentro de um processo coordenado para garantir sua sobrevivência com o máximo de economia energética.
As características dos organismos vivos – sua organização complexa e sua capacidade de crescimento e reprodução – são resultantes de processos bioquímicos coordenados.
O metabolismo é a soma de todas as transformações químicas que ocorrem nos organismos vivos. São milhares de reações bioquímicas catalisadas por enzimas. As funções básicas do metabolismo celular são:
(1) obtenção e utilização de energia, (2) síntese de moléculas estruturais e funcionais, (3) crescimento e desenvolvimento celular e (4) remoção de produtos de excreção.
Conforme os princípios
termodinâmicos, o metabolismo é dividido em duas partes:
1. Anabolismo. São os processos biossintéticos a partir de moléculas precursoras simples e pequenas. As vias anabólicas são processos endergônicos e redutivos que necessitam de fornecimento de energia.
2. Catabolismo. São os processos de degradação das moléculas orgânicas nutrientes e dos constituintes celulares que são energia. Os mamíferos empregam energia química extraída das moléculas de nutrientes (carboidratos, proteínas e lipídeos não-esteróides) para realizar suas funções. Os processos químicos celulares são organizados em forma de uma rede de reações enzimáticas interligadas, nas quais, as biomoléculas são quebradas e sintetizadas com a geração e gasto de energia, respectivamente. Estão relacionadas com:
• A energia liberada nos processos de quebra de moléculas nutrientes orgânicos é conservada na forma de ATP (trifosfato de adenosina) e NADPH (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato).
• Biossíntese de macromoléculas a partir de precursores mais simples (unidades monoméricas). Ácidos nucléicos, proteínas, lipídeos e polissacarídeos são sintetizados a partir de nucleotídios, aminoácidos, ácidos graxos e monossacarídios, respectivamente.
• Transporte ativo de moléculas e íons através das membranas em direção contrária a gradientes de concentrações.
• Movimento de células ou de suas partes componentes.
A energia livre liberada nas reações catabólicas (exergônicas) é utilizada para realizar processos anabólicos (endergônicos).
O catabolismo e o anabolismo estão freqüentemente acoplados por meio do ATP (trifosfato de adenosina) e NADPH (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato, forma reduzida). O ATP é o doador de energia livre para os processos endergônicos. O NADPH é o principal doador de elétrons nas biossínteses redutoras.
Relação entre a produção de energia e a utilização de energia. ATP (trifosfato de adenosina), NADPH (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato, forma reduzida).
Para manterem-se vivos e desempenharem diversas funções biológicas,
os organismos necessitam continuamente de energia.
Alguns organismos, chamados fototróficos, estão adaptados a obter a energia de que necessitam da luz solar; outros, os quimiotróficos, obtêm energia oxidando compostos encontrados no meio ambiente.
Dentre os quimiotróficos, certos microrganismos são capazes de oxidar compostos inorgânicos — são chamados, então, quimiolitotróficos. A maioria dos microrganismos e todos os animais são, entretanto, quimioorganotróficos, por necessitarem oxidar substâncias orgânicas.
As substâncias orgânicas oxidáveis utilizadas pelos seres humanos e a maioria dos animais, estão presentes nos seus alimentos, principalmente sob a forma de carboidratos, lipídios e proteínas. Há também reservas endógenas de carboidratos e lipídios, que são oxidadas no intervalo entre as refeições.
A forma final de absorção da energia contida nessas moléculas se dá na forma de ligações de alta energia do ATP o qual é sintetizado nas mitocôndrias por processos oxidativos que utilizam diretamente o O2.
Neste sentido, é essencial a presença de mitocôndrias e de oxigênio celular para o aproveitamento energético completo das biomoléculas. Quando não há mitocôndrias (p.ex.: nas hemácias) ou quando a quantidade de O2 disponível é insuficiente (p.ex.: em células musculares submetidas a extremo esforço físico), o metabolismo anaeróbico ocorre.
A capacidade dos organismos vivos em regular os processos metabólicos, apesar da variabilidade do meio interno e externo é para avaliar o fluxo e o intercambio de matéria e energia. A bioenergética é um ramo da termodinâmica que estuda como as reações metabólicas produzem e utilizam energia nos seres vivos.
As reações são afetadas por três fatores. Dois deles, a entalpia (conteúdo em calor total) e a entropia (medida da desordem),
estão relacionados com as leis da termodinâmica. O terceiro fator, chamado energia livre (energia capaz de realizar trabalho útil), é derivada da relação matemática entre entalpia e entropia.
As células dos organismos vivos operam como sistemas isotérmicos (funcionam à temperatura constante) que trocam energia e matéria com o ambiente.
O catabolismo ocorre em três estágios distintos onde a produção de energia será disponibilizada a partir de substratos específicos (Figura- As três fases do catabolismo).
• Primeiro estágio: Num primeiro estágio, as biomoléculas grandes são degradadas em suas moléculas constituintes básicas, em um processo que corresponde à digestão ou mobilização de reservas, quando há alimentos disponíveis. Esta primeira fase promove a liberação de aminoácidos a partir estágio são transformados em unidades simples como a acetil−CoA (acetil coenzima A) que exerce papel central no metabolismo.
As maneiras como a acetil-CoA é formada são muito variadas. De uma forma geral, a glicólise forma piruvato a partir da glicose no citoplasma que é convertido em acetil-CoA na mitocôndria. Somente sete aminoácidos geram direto acetil-CoA com os demais gerando intermediários da gliconeogênese. Os ácidos graxos geram acetil-CoA através da betaoxidação.
• Terceiro estágio: a acetil−CoA é oxidada no ciclo do ácido cítrico a CO2 enquanto as coenzimas NAD+ e FAD são reduzidas por quatro pares de elétrons para formar três NADH e um FADH2. As coenzimas reduzidas transferem seus elétrons para o O2 através da cadeia mitocondrial transportadora de elétrons, produzindo H2O e ATP em um processo denominado fosforilação oxidativa.
Figura – As três fases do metabolismo.