Os ácidos nucléicos
Conceitos gerais
São as moléculas com a função de armazenamento e expressão da informação genética.
Existem basicamente 2 tipos de ácidos nucléicos:
• O Ácido Desoxirribonucléico – DNA
• O Ácido Ribonucléico – RNA
Os ácidos nucléicos são macromoléculas formadas pela ligação tipo fosfodiéster entre 5 nucleotídeos diferentes, suas unidades fundamentais.
Os ácidos nucléicos foram descobertos no ano de 1869 por um médico chamado Friedrich Miescher, que de inicio chamou de nucleína.
Ácido desoxirribonucléico (AND ou DNA)
O ADN, ácido desoxirribonucléico, é formado pela pentose desoxirribose, o ácido fosfórico e as bases citosina, timina, adenina e guanina. É a substância responsável pela herança biológica de todos os seres vivos, à exceção de muitos vírus, nos quais esse papel é representado pelo ARN (RNA).
No período denominado interfase, imediatamente anterior à divisão celular, o ADN experimenta o processo de autoduplicação, ou seja: suas moléculas duplicam-se, de modo que mais tarde, ao formarem-se as duas hélices-filhas a partir de uma única célula-mãe, cada uma delas possa receber a totalidade do material genético. Na autoduplicação, a dupla hélice se abre e cada um dos dois filamentos que a compõem se separa e se sintetiza, graças à intervenção de diferentes enzimas, o filamento complementar.
Composição química do DNA
Está presente no núcleo das células eucarióticas, nas mitocôndrias e nos cloroplastos, e no citosol das células procarióticas.
Nas células germinativas e no ovo fertilizado, dirige todo o desenvolvimento do organismo, a partir da informação contida em sua estrutura.
É duplicado cada vez que a célula somática se divide.
O DNA é uma macromolécula que é proveniente da união dos monômeros, que por sua vez, quando estão na molécula de DNA são chamados de nucleotídeos.
Os nucleotídeos são formados por três moléculas: base nitrogenada, açúcar e fosfato.
A adição de uma pentose a uma base nitrogenada produz um nucleosídeo.
Os nucleosídeos de A, C, G, T e U são denominados, respectivamente, Adenina, Citosina, Guanina, Timina e Uridina.
Se o açúcar em questão é a RIBOSE, temos um ribonucleosídeo, característico do RNA.
Se o açúcar é a desoxirribose – 1 hidroxila a menos em C2 – temos um desoxirribonucleosídeo, característico do DNA.
O açúcar ou pentose pode ser de duas classes: em forma de ribose desoxigenada ou desoxirribose, que é a que constitui o esqueleto do ADN, ou, em sua variedade normal, conhecida simplesmente como ribose, própria do ARN. No primeiro caso, originam-se desoxirribonucleotídeos; no segundo, ribonucleotídeos.
A ligação com a base nitrogenada ocorre sempre através da hidroxila do carbono anomérico da pentose.
As bases nitrogenadas fazem parte de duas classes, denominadas púricas e pirimídicas.
• púricas ou purinas – adenina (A) e guanina (G)
• pirimídicas ou pirimidinas – citosina (C) e timina (T)
Veja a estrutura molecular:
Estrutura do DNA
O DNA é um polidesoxirribonucleotídeo formado por milhares de nucleotídeos ligados entre si através de ligações 3’, 5’-fosfodiéster.
Sua molécula é formada por uma fita dupla antiparalela, enrolada sobre si mesma formando uma dupla hélice.
A Dupla Hélice
Na dupla hélice do DNA, descrita pela primeira vez por Watson e Crick, as cadeias da molécula se dobram em torno de um eixo comum e de modo antiparalelo – a extremidade 5’ de uma cadeia é pareado com a extremidade 3’ da outra cadeia. No tipo mais comum de hélice – "B" – o esqueleto hidrofílico de fosfatos e pentoses fica na parte externa, enquanto que as bases hidrofóbicas, fixadas a este esqueleto, ficam no lado de dentro da estrutura. A estrutura lembra uma "escada em caracol".
Há um PAREAMENTO DE BASES entre as fitas da molécula do DNA. Assim, temos sempre pareado:
Adenina com Timina –> A-T
• Citosina com Guanina –> C-G
As bases se mantém pareadas por pontes de hidrogênio, 2 entre "A" e "T" e 3 entre "C" e "G".
As fitas do DNA podem ser separadas sob certas condições experimentais, sem rompimento das ligações fosfodiéster, e a dupla hélice pode ser desnaturada em um processo controlado e dependente de temperatura.
Existem 3 formas estruturais de DNA:
• A forma "B" –> descrita por Watson e Crick em 1953 e já citada acima, é a forma mais comum; a hélice é voltada para a direita e com 10 resíduos por volta, com planos de bases perpendiculares ao eixo helical.
• A forma "A" –> Obtida pela desidratação moderada da forma "B", também é voltada para a direita, mas possui 11 resíduos por volta e as bases estão em um ângulo de 20 graus em relação ao eixo helical.
• A forma "Z" –> A hélice nesta forma é voltada para a esquerda e contém cerca de 12 resíduos por volta.
A transição entre as formas de DNA pode desempenhar um papel importante na regulação da expressão genética.
Organização molecular do DNA.
P = fosfatos
S = açúcar
A = adenina
C = citosina
G = guanina
T = timina
No exemplo abaixo podemos entender melhor a estrutura helicoidal do DNA, que mostra detalhadamente que a dupla hélice faz uma curva completa para a direita de cima para baixo, a cada 34 Ǻ. E que em cada base que formam os degraus há um espaçamento de 3,4 Ǻ. A molécula inteira tem um diâmetro de 20 Ǻ.
Nos casos em que a Adenina for diferente da Timina e a Citosina for diferente da Guanina é por que o DNA possui apenas uma cadeia de nucleotídeos.
O fator que diferencia dois DNAs de espécies diferentes é o valor característico da relação:
Portanto, quando a quantidade de fósforo e de pentose são iguais, as proporções de base que distinguem os dois DNAs.
A replicação do DNA
A replicação ou duplicação do DNA acontece por meio de enzimas chamadas de DNA polimerases.
Neste processo, a fita da molécula mãe é dividida, e em cada parte das cadeias vão se propagando novos nucleotídeos e formando assim uma nova cadeia. A conseqüência disso é a formação de duas moléculas iguais, que mantêm em sua composição uma fita da molécula mãe e outra da molécula recém-formada.
É considerado um processo semiconservativo.
A localização do DNA na célula
O DNA está presente no núcleo da célula, na composição química dos cromossomos.
Já foi encontrado também nas mitocôndrias, cloroplastos e centríolos.
A função do DNA
As funções do DNA são basicamente definir as características hereditárias e transmiti-las genealogicamente. Estas funções são estabelecidas através de duas particularidades que são: a replicação e a transcrição.