Emparelhamento de base

Um par de bases consiste em duas nucleobases que estão localizadas opostas uma à outra em ácido desoxirribonucléico (DNA) ou ácido ribonucléico (RNA), ligam-se uma à outra e formam a fita dupla com a ajuda de ligações de hidrogênio. Esta é a informação genômica de um organismo e contém os genes. Um defeituoso Emparelhamento de base pode levar a mutações.

Qual é o emparelhamento de bases?

Um par de bases consiste em nucleobases. É um elemento de DNA ou RNA. Essas nucleobases, por sua vez, junto com o ácido fosfórico ou fosfato e a desoxirribose, um açúcar, formam o nucleotídeo (a base).

O ácido fosfórico e a desoxirribose são iguais para todos os nucleotídeos; eles formam a espinha dorsal do DNA. A base e a desoxirribose são conhecidas como nucleosídeos. O resíduo de fosfato significa que o DNA tem carga negativa e também é hidrofílico; ele interage com a água.

Os nucleotídeos diferem apenas na base. Uma distinção é feita entre cinco bases, dependendo se são componentes do DNA ou do RNA. As bases são adenina (A) e guanina (G), pertencem às purinas. Timina (T), citosina (C) e uracila (U) são pirimidinas. As purinas são compostos orgânicos heterocíclicos, enquanto as pirimidinas são compostos orgânicos heterocíclicos aromáticos.

No DNA, há pareamento de bases de adenina e timina (A-T), bem como guanina e citosina (G-C). Já no caso do RNA, ocorre um emparelhamento de bases entre adenina e uracila (A-U) e entre guanina e citosina (G-C). Esse par de bases é chamado de complementar.

Os pares são criados por ligações de hidrogênio. Esta é a interação entre um átomo de hidrogênio e um único par de elétrons em outro átomo. O átomo de hidrogênio está covalentemente ligado aqui. Esta é uma ligação química na qual há uma interação entre os elétrons de valência de um átomo e o núcleo de outro átomo. Os pares de bases também são usados ​​como uma medida do tamanho do DNA: 1bp corresponde a um e 1kb corresponde a 1000 pares de bases ou nucleotídeos.

Função e tarefa

O pareamento de bases tem funções essenciais para a estrutura do DNA. O DNA ocorre como uma dupla hélice. O arranjo espacial da dupla hélice é chamado B-DNA, uma hélice de fita dupla para destros que, em contraste com a forma A, tem um arranjo mais relaxado.

Quando a adenina e a timina são emparelhadas por bases, duas ligações de hidrogênio são formadas. Em contraste, o emparelhamento de guanina e citosina cria três ligações de hidrogênio. Devido ao emparelhamento de bases entre uma purina e uma pirimidina, a distância resultante entre as duas fitas de DNA é sempre a mesma. A estrutura do DNA é regular, o diâmetro da hélice do DNA é de 2 nm. Uma rotação completa de 360 ​​° dentro da hélice ocorre a cada 10 pares de bases e tem 3,4 nm de comprimento.

O pareamento de bases também desempenha um papel importante na replicação do DNA. A replicação do DNA é dividida em uma fase de iniciação, uma fase de alongamento e uma fase de terminação. Isso acontece durante a divisão celular. O DNA é desenrolado por uma enzima chamada DNA helicase. As fitas duplas são separadas umas das outras e uma DNA polimerase se liga a uma única fita de DNA e começa a produzir uma fita complementar de DNA em cada fita simples.Isso cria duas novas fitas simples de DNA, que formam uma nova hélice dupla de DNA.

A estrutura da dupla hélice de DNA recém-sintetizada é assegurada pelo par de bases complementares. Além disso, o emparelhamento de bases desempenha um papel essencial na biossíntese de proteínas. Isso é dividido em transcrição e tradução. Durante a transcrição, a dupla hélice do DNA é desamarrada e as fitas complementares são separadas umas das outras. Isso também é feito pela enzima helicase.

A RNA polimerase se liga a uma única fita de DNA e forma o RNA complementar a ela. No caso do RNA, o uracila é usado no lugar da timina e, em comparação com o DNA, possui uma cauda chamada poliA. O RNA sempre termina em uma cadeia de adenina. O RNA também permanece uma fita simples e é usado para sintetizar uma proteína durante a tradução. O tipo de proteína depende do gene específico que foi lido e usado como modelo para a síntese de proteínas.

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Doenças e enfermidades

Erwin Chargaff descobriu que o número de bases adenina e timina, bem como guanina e citosina, é de 1: 1. James D. Watson e Francis Harry Compton Crick finalmente descobriram que existe um emparelhamento de bases complementar de adenina e timina, bem como de guanina e citosina. Isso é conhecido como emparelhamento Watson-Crick.

No entanto, vários distúrbios podem causar pareamento de bases incomum, como pareamento reverso de Watson-Crick. Outra forma errônea de emparelhamento de bases é o emparelhamento oscilante. Estes são emparelhamentos contrários ao emparelhamento Watson-Crick, como G-U, G-T ou A-C. Esses erros podem ocorrer durante a replicação do DNA e devem ser eliminados pelo reparo do DNA.

O pareamento incorreto de bases pode levar a mutações. Essas mutações não precisam ser prejudiciais. Existem as chamadas muações silenciosas, nas quais um par de bases é trocado por outro par, mas não resulta em nenhum distúrbio funcional ou estrutural para a proteína sintetizada. No caso da anemia falciforme, entretanto, uma mutação é a razão para a formação de glóbulos vermelhos não funcionais. A mutação afeta diretamente a hemoglobina, que é responsável pelo transporte de oxigênio no sangue. Ocorrem distúrbios circulatórios graves e com risco de vida e anemia.