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Universidade Federal Rural de Pernambuco – UFRPE Engenharia Agrícola e Ambiental – EAA1 Egídio Bezerra Neto – Bioquímica Vegetal

Nucleotídeo Aluna: Janaci Santos

Recife, Junho de 2010

Introdução

Os nucleotídeos são compostos de uma base nitrogenada, uma pentose e um ou mais grupos fosfatos. Os nucleotídeos participam de vários processos bioquímicos que são essenciais para o funcionamento do organismo. Atuam como precursores dos ácidos Desoxirribonucléico (DNA) e ácido ribonucléico (RNA), fonte de energia (adenosina trifosfato e guanosina trifosfato), coenzimas (flavina adenina dinucleotídeo, nicotinamida adenina dinucleotídeo e coenzima A) e reguladores fisiológicos (AMP- cíclico, GMP-cíclico). Nutricionalmente, os nucleotídeos não são considerados como. Essenciais, pois são sintetizada via de novo pelo organismo utilizando aminoácidos como precursores ou por via de salvamento a partir da degradação de aminoácidos e nucleotídeos da dieta. Porém, quando ocorre crescimento rápido, doença e consumo limitado de nutrientes ou distúrbio endógeno os nucleotídeos dietéticos são considerados de grande importância para o organismo, pois podem disponibilizar bases e nucleotídeos para ser utilizada imediatamente na síntese de nucleotídeos, via salvamento. Essa via é extremamente importante para tecidos e órgãos cuja síntese de nucleotídeos é deficiente, sendo assim, necessária à suplementação dos nucleotídeos nas dietas. Além disso, os nucleotídeos dietéticos participam da divisão celular, do crescimento celular e da modulação do sistema imunológico, e ajudam na manutenção da saúde intestinal reduzindo a incidência de doenças entéricas. O objetivo desta revisão bibliográfica é fornecer informações sobre o uso de nucleotídeos para as diferentes espécies de animais e seus efeitos sobre o sistema imunológico e trato gastrintestinal. Os nucleotídeos são importantes para a manutenção da resposta imunológica celular, pois os linfócitos T são incapazes de produzir nucleotídeos de forma eficiente para seu metabolismo celular. Desse modo, essas células dependem de nucleotídeos disponibilizados pela dieta a fim de produzir proteínas e se proliferar. Dieta isenta de nucleotídeos podem diminuir a resposta de hipersensibilidade tardia, diminuir a resistência a infecções, reduzir a produção de interleucina dois (IL-2) e diminuir a capacidade fagocítica de macrófagos. Esses efeitos imunossupressores podem estar ligados ao papel metabólico dos nucleotídeos nessas células. Estudos mostraram que a oferta de nucleotídeos em dietas enterais e parenterais pode ter efeitos terapêuticos benéficos em pacientes oncológicos no período pós-cirúrgico, por melhorar a resposta imune, diminuir as complicações infecciosas e diminuir o tempo de internação.

Metodologia

Os nucleotídeos são substratos que apresentam diversas funções no organismo humano. Dentre elas destacam-se: 1) é carregador de energia química na forma de ATP (adenosina trifosfato); 2) atua na constituição de enzimas, como a coenzima A; 3) age como molécula sinalizadora celular, por exemplo, o AMP (adenosina mono fosfato) cíclico; 4) participam da construção dos ácidos desoxirribonucléico (DNA) e ribonucléico (RNA). De modo geral, os nucleotídeos são compostos por um grupo fosfato, um açúcar e uma base nitrogenada. Porém, essa composição pode variar como ocorre, por exemplo, com as moléculas de DNA e RNA. O açúcar presente nas moléculas de DNA é a desoxirribose enquanto no RNA é a ribose. As bases nitrogenadas do DNA podem ser: adenina, guanina, citosina ou timina. No RNA, a timina é substituída por uma outra base nitrogenada chamada uracila.

O DNA é responsável por armazenar toda a informação genética do organismo. Para isso, ele age como um molde para a produção de uma molécula de RNA, que, por sua vez, serve de padrão para a síntese de proteína. No organismo humano, a obtenção dos nucleotídeos para a produção da molécula de RNA pode ocorrer por duas vias:

a) endógena pela biossíntese nas células de órgãos como o fígado b) exógena, pela absorção de bases nitrogenadas resultantes da digestão de polinucleotídeos oriundos da alimentação, que são captadas pelas células e convertidas em nucleotídeos.

Propriedades dos Nucleotídeos

* Moléculas altamente conjugadas afetando estrutura, distribuição de elétrons e absorção de luz UV.

* Moléculas planas (pirimidina) ou quase (purina).

* Absorbância máxima - cerca 260 nm, espectro de absorbância de nucleotídeos. Síntese dos Nucleotídeos

Nucleotídeos podem ser sintetizados por uma variedade de meios tanto in vitro e in vivo . In vivo, os nucleotídeos podem ser sintetizados de novo ou reciclados. Nucleotídeos sofrer discriminação de forma que as peças úteis podem ser reutilizadas em reações de síntese para criar novos nucleotídeos. In vitro, grupos de proteção podem ser usados durante a produção do laboratório de nucleotídeos. A purificada nucleotídeos é protegido para criar uma fosfopiramida , que pode ser usado para obter produtos análogas não encontradas na natureza e / ou. Para sintetizar um oligonucleotídeo .

Pirimidina ribonucleotídeos

A síntese da UMP . O esquema de cores é a seguinte: enzimas, coenzimas, nomes de substratos, moléculas inorgânicas.

Pirimidina síntese de nucleotídeos começa com a formação de carbamoil-fosfato a partir de glutamina e CO 2. A reação de ciclização entre carbamoil-fosfato reage com o aspartato gerando orotate nas etapas subseqüentes. Orotate reage com 5 phosphoribosyl α-difosfato (PRPP) mono fosfato o rotidine rendimento (OMP) que é descarboxilado para formar mono fosfato de uridina (UMP). É a partir dos nucleotídeos de pirimidina UMP que outras são derivadas. UMP é fosforilada a uridina trifosfato (UTP), através de duas reações seqüenciais com ATP. Citidina mono fosfato (CMP) é derivado da conversão de UTP para citidina trifosfato (CTP), com conseqüente perda de dois fosfatos.

Purina ribonucleotides

Os átomos que são usados para construir a purina nucleotídeos vêm de uma variedade de fontes:

A biossíntese origens do anel purina átomos

N1 surge o grupo amina do Asp C2 e C8 são originários de formato N3 e N9 são fornecidos pelo grupo amida da glutamina C4, C5 e N7 são derivados de Gly

C6 vem de HCO 3 – (CO 2)

A síntese do IMP. O esquema de cores é a seguinte: enzimas, coenzimas, nomes de substratos, íons metálicos, moléculas inorgânicas.

A síntese de novo de nucleotídeos de purina por que estes precursores são incorporados ao anel da purina, o produto de uma etapa de 10 a caminho do ponto de ramificação intermediária IMP , o nucleotídeo da base de hipoxantina . AMP e GMP são posteriormente sintetizados a partir deste intermediário via em separado, em duas fases cada uma, caminhos assim. Purina metades são formadas inicialmente como parte do ribonucleotides e não como bases livres .

Seis enzimas participam da síntese IMP . Três deles são multifuncionais:

GART (reações 2, 3 e 5) PAICS (reações 6 e 7) ATIC (reações 9 e 10)

Reação 1.

O percurso inicia-se com a formação do PRPP . PRPS1 é a enzima que ativa R5P , que é formada principalmente pelo fosfato via das pentoses , a PRPP reagindo com ATP . A reação é raro em que um pyrophosphoryl grupo é diretamente transferida do ATP para a C1 de R5P e que o produto tem a configuração α sobreC1 . Esta reação é também compartilhada com as vias para a síntese dos nucleotídeos , Trp e Sua . Como resultado de estar em (a) como (a) grande encruzilhada metabólica e utilização de energia, essa reação é altamente regulamentado.

Reação 2.

Na primeira reação única para a biossíntese de nucleotídeos de purina ,PPAT catalisa o deslocamento de PRP é pirofosfato grupo (P i) por Gln de nitrogênio amida . A reação ocorre com a inversão de configuração sobre ribose C1 , formando β - 5 phosphorybosylamine- (5-PRA) e estabelece o formulário anomérico do nucleotídeo futuro. Essa reação, que é conduzido até a conclusão a partir da hidrólise subseqüente dos liberados P i, é o caminho do fluxo de produção passo e por isso é regulamentado também.

Catabolismo dos Nucleotídeos

As exigências metabólicas para os nucleotídeos e suas bases cognatos podem ser cumpridas por ambas as ingestão ou síntese de novo a partir de precursores de baixo peso molecular. Na verdade, a capacidade de salvar nucleotídeos a partir de fontes dentro do corpo alivia qualquer exigência nutricional de nucleotídeos, assim, a bases de purina e pirimidina não são necessários na dieta. As vias de salvamento são umas importantes fontes de nucleotídeos para a síntese de DNA, RNA e a enzima co-fatores.

Hidrólise extracelular de ingestão de ácidos nucléicos ocorre através de ações concertadas de endonucleases, fosfodiesterases e fosforilases nucleósideos. Degradar

Endonucleases DNA e RNA em sites internos que levam à produção de oligonucleotídeo. Oligonucleotídeo são digeridas pelas fosfodiesterases que atuam dentro das extremidades rendendo nucleósideos livre. As bases são hidrolisadas de nucleósideos pela ação do fosforilases que rendem-1-fosfato e bases ribose livre. Se a nucleósideos e / ou bases não são reutilizadas as bases purinas estão mais degradados em ácido úrico e pirimidinas de β-aminoiosobutyrate, NH 3 e CO 2.

Ambos os salvados e de síntese de novo da purina caminhos e conduzir a biossíntese de pirimidina de produção de nucleósideo-5'-fosfato através da utilização de um açúcar ativado intermediária e uma classe de enzimas denominadas phosphoribosyltransferases. O açúcar ativado utilizada é de 5-fosforribosil-1 pirofosfato, PRPP. PRPP é gerado pela ação da PRPP sintetase e requer energia na forma de ATP, como mostrado:

Note que esta reação libera AMP. Portanto, dois equivalentes fosfatos de alta energia são consumidos durante a reação.

Biossíntese de Nucleotídeos de Purina

O principal local de síntese das purinas é no fígado. Síntese dos nucleotídeos purina começa com PRPP e leva para o primeiro totalmente formada de nucleotídeos, 5'-mono fosfato de inosina (IMP). Este percurso é diagramado abaixo. A base de purina, sem a porção ribose anexado é hipoxantina. A base de purina é construído sobre a ribose amido transferase por várias reações de transformação. A síntese do IMP requer cinco moléculas de ATP, duas moléculas de glutamina, um mol de glicina, um mol de

CO 2, um mol de aspartato e dois moles de formato. As metades são realizadas em formil tetrahidrofolato (THF), sob a forma de N 5, N 10 metenilo-THF e N

As enzimas: 1. Glutamina amido transferase fosforribosilpirofosfato 2. Glycinamide sintase ribotide 3. Glycinamide transformylase ribotide 4. Formylglycinamide sintase 5. Aminoimidazol sintase ribotide 6. Aminoimidazol ribotide carboxilase 7. Sintase ribotide succinylaminoimidazolecarboxamide 8. Adenilosuccinato liase 9. Aminoimidazol transformylase ribotide carboxamida 10. Cyclohydrolase IMP

Síntese das primeiras totalmente formadas purinas, inosina, IMP começa com 5-fosfo-αribosil-1-pirofosfato, PRPP. Através de uma série de reações que utilizam ATP, tetrahidrofolato (THF) derivados, glutamina, glicina e aspartato este IMP rendimentos via. A limitação da taxa de reação é catalisada pela Glutamina PRPP amidotransferase, enzima. A estrutura do nucleobase de IMP (hipoxantina) é mostrada. Coloque o mouse sobre os nomes intermediários verde para ver estruturas.

IMP representa um ponto de ramificação para a biossíntese de purinas, porque pode ser convertido em qualquer AMP ou GMP através de dois caminhos de reação distinta. O caminho que leva à AMP requer energia na forma de GTP, que conduz a GMP requer energia na forma de ATP. A utilização do GTP no caminho para a síntese de AMP permite que a célula para controlar a proporção de AMP e GMP a quase equivalência. O acúmulo de GTP excesso conduzirá à síntese de AMP acelerado do IMP vez, em detrimento da síntese de GMP. Por outro lado, uma vez que a conversão do IMP para GMP exige ATP, o acúmulo de ATP em excesso leva à síntese acelerada de GMP sobre o da AMP.

Síntese da AMP e GMP a partir de IMP

Regulação da síntese de purinas

A taxa de limitar os passos essenciais na biossíntese de purinas ocorrerem nas duas primeiras etapas do caminho. A síntese do PRPP sintetase pela PRPP é inibida realimentação por purina-5'-nucleotídeos (predominantemente AMP e GMP). Efeitos combinatórios destes dois nucleotídeos são maiores, por exemplo, a inibição é máxima quando a concentração correta de ambos os nucleotídeos adenina e guanina são alcançados.

A reação catalisada pela amidotransferase PRPP também é realimentação allosterically inibida pela atividade de ATP, ADP e AMP em um site inibitória e GTP, GDP e GMP em outro. Por outro lado a atividade da enzima é estimulada pela PRPP.

Além disso, a biossíntese da purina é regulamentada nas vias ramo de IMP a AMP e GMP. O acúmulo do excesso de ATP leva à síntese acelerada de GMP e GTP em excesso leva à síntese acelerada da AMP.

Catabolismo e Salvamento de Nucleotídeos de Purina

Catabolismo dos nucleotídeos de purina nos leva à produção de ácido úrico, que é insolúvel e é excretada na urina como cristais de urato de sódio.

Catabolismo dos nucleotídeos purina

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