Estrutura química e funções da timina



O timina é um composto orgânico constituído por um anel heterocíclico derivado do da pirimidina, um anel benzeno com dois átomos de carbono substituídos por dois átomos de nitrogênio. Sua fórmula condensada é C5H6N2O2, sendo uma amida cíclica e uma das bases nitrogenadas que compõem o DNA.

Especificamente, a timina é uma base nitrogenada de pirimidina, juntamente com a citosina e o uracilo. A diferença entre timina e uracila é que a primeira está presente na estrutura do DNA, enquanto a segunda está na estrutura do RNA.

O ácido desoxirribonucleico (DNA) é formado por duas hélices ou bandas enroladas umas nas outras. O exterior das bandas é formado por uma cadeia de açúcar desoxirribose, cujas moléculas estão ligadas através de uma ligação fosfodiéster entre as posições 3 'e 5' das moléculas de desoxirribose vizinhas.

Uma das bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina e timina liga-se à posição 1 'da desoxirribose. A base de purina adenina de uma hélice é acoplada ou ligada à base de pirimidina timina da outra hélice através de duas ligações de hidrogénio.

Índice

  • 1 estrutura química
  • 2 Tautômeros da timina
  • 3 funções
    • 3.1 Transcrição
    • 3.2 Código Genético
    • 3.3 Implicações para a saúde
  • 4 referências

Estrutura química

A estrutura química da timina é representada na primeira imagem, na qual dois grupos carbonila (C = O) e os dois átomos de nitrogênio que completam a amida heterocíclica são mostrados, e o grupo metil é encontrado no canto superior esquerdo ( -CH3).

O anel é derivado daquele da pirimidina (anel de pirimidina), é plano mas não aromático. O respectivo número de átomos na molécula de timina é atribuído a partir do nitrogênio abaixo.

Assim, o C-5 está ligado ao grupo -CH3C-6 é o átomo de carbono adjacente esquerdo de N-1 e C-4 e C-2 correspondem a carbonilos.

Qual é o uso dessa numeração? A molécula de timina possui dois grupos aceitadores de ligação de hidrogênio, C-4 e C-2, e dois átomos dadores de ligação de hidrogênio, N-1 e N-3.

De acordo com o acima exposto, os grupos carbonilo podem aceitar ligações do tipo C = O-H-, enquanto os azotos fornecem ligações do tipo N-H-X, sendo X igual O, N ou F.

Graças aos grupos de átomos C-4 e N-3, o emparelhamento de timina com a adenina formando um par de bases nitrogenadas, que é um dos fatores determinantes na estrutura perfeita e harmoniosa do DNA:

Tautômeros da timina

As seis primeiras imagens listam os seis possíveis tautômeros de timina. Que são? Eles consistem na mesma estrutura química, mas com diferentes posições relativas de seus átomos; especificamente, do H ligado aos dois nitrogênios.

Mantendo a mesma numeração dos átomos, do primeiro ao segundo, observa-se como o H do átomo N-3 migra para o oxigênio do C-2.

O terceiro também deriva do primeiro, mas desta vez o H emigra para o oxigênio do C-3. O segundo e o quarto são similares, mas não equivalentes, porque no quarto o H deixa o N-1 e não o N-3.

Por outro lado, o sexto é semelhante ao terceiro, e assim como o par formado pelo quarto e segundo, o H emigra do N-1 e não do N-3.

Finalmente, a quinta é a forma enol pura (lactima), na qual ambos os grupos carbonil são hidrogenados em grupos hidroxil (-OH); isso é contrário ao primeiro, a forma pura da cetona e aquela que predomina nas condições fisiológicas.

Por quê? Provavelmente devido à grande estabilidade energética que adquire quando emparelhamento com adenina por ligações de hidrogênio e pertencentes à estrutura do DNA.

Se não, a forma enólica número 5 deve ser mais abundante e estável, devido ao seu caráter aromático acentuado, ao contrário dos outros tautômeros.

Funções

A principal função da timina é a mesma das outras bases nitrogenadas no DNA: participar da codificação necessária no DNA para a síntese de polipeptídeos e proteínas.

Uma das hélices do DNA serve como modelo para a síntese de uma molécula de mRNA em um processo conhecido como transcrição e catalisado pela enzima RNA polimerase. Na transcrição, as bandas de DNA são separadas, bem como o seu desenrolamento.

Transcrição

A transcrição começa quando a RNA polimerase se liga a uma região de DNA conhecida como promotor, iniciando a síntese de mRNA.

Subsequentemente, a RNA polimerase é deslocada ao longo da molécula de DNA, produzindo um alongamento do mRNA nascente até atingir uma região do DNA com a informação para a terminação da transcrição.

Existe um antiparalelismo na transcrição: enquanto a leitura do DNA molde é feita na orientação 3 'para 5', o mRNA sintetizado tem a orientação 5 'para 3'.

Durante a transcrição existe um acoplamento de bases complementares entre a cadeia de ADN molde e a molécula de ARNm. Uma vez terminada a transcrição, as cadeias de DNA e sua onda original são reunificadas.

O mRNA move-se do núcleo da célula para o retículo endoplasmático rugoso para iniciar a síntese de proteína no processo conhecido como tradução. Neste não intervém diretamente a timina, já que falta o mRNA, tendo em seu lugar a uracila de base de pirimidina.

Código genético

A timina intervém indiretamente, uma vez que a sequência de bases do mRNA é um reflexo da do DNA nuclear.

A seqüência de base pode ser agrupada em triplas de bases conhecidas como códons. Os códons possuem a informação para a incorporação dos diferentes aminoácidos à cadeia proteica sintetizada; isso constitui o código genético.

O código genético consiste em 64 tripletos de bases que constituem os códons; existe pelo menos um codão para cada um dos aminoácidos das proteínas. Da mesma forma, existem códons de iniciação (AUG) da tradução e códons para sua terminação (UAA, UAG).

Em resumo, a timina desempenha um papel decisivo no processo que conclui com a síntese de proteínas.

Implicações para a saúde

A timina é o alvo para a ação do fluorouracil, um análogo estrutural desse composto. A droga usada no tratamento do câncer é incorporada no lugar da timina nas células cancerosas, bloqueando sua proliferação.

A luz ultravioleta atua nas regiões das bandas de DNA contendo timina nos locais vizinhos, formando dímeros de timina. Esses dímeros causam "nós" que bloqueiam o funcionamento do ácido nucléico.

Inicialmente, não é um problema devido à existência de mecanismos de reparo, mas se estes falharem, podem causar sérios problemas. Esse parece ser o caso da xeroderma pigmentosa, uma doença autossômica recessiva rara.

Referências

  1. Webmaster, Departamento de Química, Universidade do Maine, Orono. (2018) Estrutura e Propriedades das Purinas e Pryimidines. Retirado de: chemistry.umeche.maine.edu
  2. Laurence A. Moran. (17 de julho de 2007). Tautômeros de adenina, citosina, guanina e timina. Retirado de: sandwalk.blogspot.com
  3. Daveryan (6 de junho de 2010). Timina esquelética. [Figura] Retirado de: commons.wikimedia.org
  4. Wikipédia. (2018) Timina Retirado de: en.wikipedia.org
  5. Mathews, C. K., Van Holde, K. E: e Ahern, K. G. Bioquímica. 2002. Terceira edição. Editar Pearson Adisson Wesley
  6. O-Chem na vida real: A 2 + 2 Cycloaddition. Retirado de: asu.edu