ÁCIDOS  NUCLÉICOS

                Os ácidos nucléicos têm papel fundamental na síntese de proteínas e na hereditariedade. São conhecidos dois tipos de ácidos nucléicos: o ácido desoxirribonucléico (ADN ou DNA) e o ácido ribonucléico (ARN ou RNA).

                Um ácido nucléico é formado por uma molécula de açúcar (pentose), uma base nitrogenada e um fosfato.

                A pentose pode ser a ribose ou a desoxirribose; a base nitrogenada pode ser púrica ou pirimídica. As bases púricas apresentam na molécula o núcleo purina; duas são importantes sob o aspecto biológico: a adenina (A) e a guanina (G). As bases pirimídicas possuem na molécula o núcleo pirimidina; três são importantes sob o aspecto biológico: a citosina (C), a timina (T) e a uracila (U).

                Um conjunto composto por uma base nitrogenada, um açúcar (pentose) e um fosfato é chamado de nucleotídeo.

                Podemos representar esquematicamente um nucleotídeo da seguinte maneira:

Unindo os compostos teríamos:

Quando inúmeros nucleotídeos se unem, formam um polinucleotídeo ou um ácido nucléico.

                Na molécula de RNA não existe a base timina, sendo substituída por uracila.

Nas células, o DNA existe quase exclusivamente no núcleo, embora possa ser encontrado em cloroplastos e mitocôndrias. O DNA está intimamente ligado à hereditariedade.

                O RNA pode ser encontrado tanto no núcleo quanto no citoplasma, sua função é controlar a síntese de proteínas.

                Por hidrólise enzimática os ácidos nucléicos fornecem moléculas de nucleotídeos.

             OBS.: hidrólise é a “quebra” de moléculas pela adição de água.

DNA (Ácido desoxirribonucléico)

               

No DNA a quantidade de adenina é sempre igual à de timina, e a quantidade de citosina é sempre igual à de guanina. Por este motivo concluí-se que na molécula de DNA a timina está sempre ligada à adenina, e a citosina ligada à guanina. Estas ligações são feitas através de pontes de hidrogênio.

                A molécula de DNA tem a forma de uma espiral dupla, como se fosse uma escada de cordas retorcida.

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Em 1950, analisando o DNA de várias espécies Erwin Chargaff e seus colaboradores verificaram que a quantidade de timina era sempre igual a de adenina e a de citosina era igual a de guanina. Por isso a quantidade de bases púricas ( adenina e guanina) era igual a de bases pirimídicas (citosina e timina). Esse fato pode ser resumido na chamada regra de Chargraff:  A = T, C = G,   A+G = T + C  ou  A + C = T + G

                Esta descoberta foi uma grande pista para a construção do modelo de estrutura do DNA com duas cadeias de bases emparelhadas (T com A e C com G).

A sequência das bases nitrogenadas ao longo da cadeia de polinucleotídeos pode variar, mas na sequência das bases, deve ser complementar. Por exemplo:

Numa da cadeias:                    A  T  C  G  C  T  G  T  A  C  A  T 
Na cadeia complementar:      T  A G  C  G  A  C  A  T  G  T  A

A molécula de DNA tem a capacidade de autoduplicar-se. Se duas cadeias A e B se separam, admite-se que cada uma é capaz de reedificar a cadeia que lhe é complementar. Irá se formar uma cadeia A para complementar a B e uma cadeia B para complementar a A. Assim, a cadeia inicial AB irá originar duas outras AB. Isto ocorre porque a célula possui nucleotídeos livres; por ação de uma enzima (DNA-polimerase), as pontes de hidrogênio se rompem e as cadeias de DNA separam-se.. Posteriormente, por ação de outra enzima (DNA-ligase), as novas moléculas de nucleotídeos ligam-se com as moléculas complementares já existentes na cadeia original. Dessa maneira surgem duas moléculas de DNA, derivadas da molécula-mãe.

                A autoduplicação do DNA ocorre sempre que uma célula divide-se em duas.

Tente estabelecer a sequência complementar do seguinte filamento de DNA:

                           

 C  A  T  T  A  G  C  A  A  G  T  C  A  T  A

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Abaixo, temos uma representação simplificada de como ocorre a duplicação do DNA. Em “1” está representado um pedaço da molécula de DNA.

1-       Representa duas fitas de DNA, em que as bases nitrogenadas estão ligadas por pontes de hidrogênio, sempre a adenina com a timina e a citosina com a guanina. As “barras laterais“ são formadas por fosfato e desoxirribose intercalados.

2-       No primeiro estágio da duplicação, as pontes de hidrogênio se rompem e as duas fitas se separam.

3-       Cada uma das fitas originais (em cinza) serve, agora, com um “molde” para a produção de fitas novas (em branco), que são formadas assim: nucleotídeos de DNA livres, que já estavam presentes na célula, se encaixam um a um nas duas fitas originais. O encaixe ocorre somente entre bases complementares; a adenina se encaixa com uma timina da fita original, e vice-versa; ocorrendo o mesmo entre citosina e guanina. Os nucleotídeos novos também se encaixam entre si, formando uma nova barra lateral, com desoxirribose e fosfato alternados.

4-       Existem, agora, duas moléculas de DNA idênticas.

OBS.: para a duplicação ocorrer, são necessárias várias enzimas.

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RNA (Ácido ribonucléico)

A molécula de RNA também é uma longa fita de nucleotídeos ligados entre si. Cada nucleotídeo é formado por 1 fosfato, 1 ribose e uma base nitrogenada: adenina, guanina, citosina ou uracila, já que no RNA não existe timina.

Nas células há três tipos de RNA, que diferem pela estrutura, peso molecular e pela função: RNA mensageiro, que leva ao citoplasma a “mensagem” genética do DNA (RNA _m); RNA ribossômico, que serve de matéria-prima para a fabricação dos ribossomos (RNA _r) e, o  RNA transportador, que captura aminoácidos dissolvidos no citoplasma, carregando-os para os ribossomos (RNA _t). Existem vários tipos de RNA transportadores, cada um para um tipo de aminoácido, por exemplo: um RNA_t transporta valina, outro transporta glicina, etc.

 A molécula de RNA é sempre formada por uma única fita, ao contrário do DNA (dupla fita).

Todo RNA é sintetizado a partir de um molde de DNA. Inicialmente as cadeias de DNA separam-se em certos locais, ficando alguns nucleotídeos livres. Em seguida, nucleotídeos de RNA, do citoplasma, formam pares com os nucleotídeos de DNA, nos locais da cadeia de DNA onde as pontes de hidrogênio foram rompidas. Forma-se, então, um fragmento de molécula híbrida de RNA-DNA.

O esquema a seguir representa a  transcrição (fabricação) de RNA pelo DNA nuclear.

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1-               Representa um trecho da molécula de DNA, constituído por duas fitas complementares, cujas bases estão ligadas entre si por pontes de hidrogênio.

2-               Primeiramente, as pontes de hidrogênio se rompem e as duas fitas se afastam uma da outra.

3-               Apenas uma das fitas de DNA funciona como “molde”. Nela, se encaixam os nucleotídeos de RNA já existentes na célula (cinza claro), que possuem a ribose como açúcar. Repare que, na adenina do DNA, se encaixa um nucleotídeo com a base uracila, exclusiva do RNA, em vez de timina, que é exclusiva do DNA. Os encaixes restantes são semelhantes aos que ocorrem na duplicação do DNA. A segunda fita de DNA permanece inativa.

4-               Uma vez produzida, a fita se destaca do “molde” de DNA e irá migrar para o citoplasma. Finalmente, as duas fitas de DNA voltam a parear.

Percebe-se, assim, que a molécula de RNA é formada por uma fita simples, e que a informação para que ela seja produzida, está contida apenas numa das fitas do DNA. Para que esse processo ocorra é necessária a presença de uma enzima especial  chamada RNA polimerase.

Bibliografia:

SILVA JUNIOR, C., Sasson, S. Biologia. 8ª edição.São Paulo: Editora Saraiva. 1º volume.2005

JUNQUEIRA, I. C., CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular. 7ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan. 2000