Generalidade
Os ácidos nucléicos são as grandes moléculas biológicas de DNA e RNA, cuja presença e funcionamento adequado, dentro das células vivas, são essenciais para a sobrevivência destas.
Um ácido nucleico genérico deriva da união, em cadeias lineares, de um grande número de nucleotídeos.
Figura: molécula de DNA.
Os nucleotídeos são pequenas moléculas, em cuja constituição participam três elementos: um grupo fosfato, uma base nitrogenada e um açúcar de 5 carbonos.
Os ácidos nucléicos são vitais para a sobrevivência de um organismo, pois cooperam na síntese de proteínas, moléculas essenciais para a correta implementação dos mecanismos celulares.
O DNA e o RNA diferem um do outro em alguns aspectos.
Por exemplo, o DNA tem duas cadeias de nucleotídeos antiparalelas e tem desoxirribose como um açúcar de 5 carbonos. O RNA, por outro lado, geralmente possui uma única cadeia de nucleotídeos e possui a ribose como um açúcar com 5 átomos de carbono.
O que são ácidos nucléicos?
Os ácidos nucléicos são as macromoléculas biológicas DNA e RNA, cuja presença, no interior das células dos seres vivos, é essencial para a sobrevivência e o correto desenvolvimento destes.
De acordo com outra definição, os ácidos nucléicos são biopolímeros resultantes da união, em longas cadeias lineares, de um grande número de nucleotídeos.
Um biopolímero, ou polímero natural, é um grande composto biológico feito de unidades moleculares iguais, chamadas monômeros.
ÁCIDOS NUCLEICOS: QUEM ESTÁ POSSÍVEL?
Os ácidos nucléicos residem não apenas nas células de organismos eucarióticos e procarióticos, mas também em formas de vida acelulares, como vírus, e em organelas celulares, como mitocôndrias e cloroplastos.
Estrutura geral
Com base nas definições acima, os nucleotídeos são as unidades moleculares que constituem o DNA e o RNA dos ácidos nucleicos.
Portanto, eles representarão o tópico principal deste capítulo, dedicado à estrutura dos ácidos nucléicos.
ESTRUTURA DE UM NUCLEOTÍDEO GENÉRICO
Um nucleotídeo genérico é um composto de natureza orgânica, resultado da união de três elementos:
- Um grupo fosfato, que é um derivado do ácido fosfórico;
- Uma pentose, ou seja, um açúcar com 5 átomos de carbono;
- Uma base nitrogenada, que é uma molécula heterocíclica aromática.
A pentose representa o elemento central dos nucleotídeos, pois o grupo fosfato e a base nitrogenada se ligam a ela.
Figura: Elementos que constituem um nucleotídeo genérico de um ácido nucléico. Como pode ser visto, o grupo fosfato e a base de nitrogênio se ligam ao açúcar.
A ligação química que mantém a pentose e o grupo fosfato juntos é uma ligação fosfodiéster, enquanto a ligação química que liga a pentose e a base nitrogenada é uma ligação N-glicosídica.
COMO A PENTOSE PARTICIPA DOS VÁRIOS LINKS COM OS OUTROS ELEMENTOS?
Premissa: os químicos pensaram em numerar os carbonos que compõem as moléculas orgânicas de forma a simplificar seu estudo e descrição. Aqui, então, que os 5 carbonos de uma pentose se tornam: carbono 1, carbono 2, carbono 3, carbono 4 e carbono 5.
O critério de atribuição de número é bastante complexo, portanto, consideramos apropriado deixar de lado a explicação.
Dos 5 carbonos que formam a pentose dos nucleotídeos, os envolvidos nas ligações com a base nitrogenada e o grupo fosfato são, respectivamente, carbono 1 e carbono 5.
- Carbono pentose 1 → ligação N-glicosídica → base de nitrogênio
- Carbono pentose 5 → ligação fosfodiéster → grupo fosfato
QUE TIPO DE LIGAÇÃO QUÍMICA LIGANDO OS NUCLEOTÍDEOS DOS ÁCIDOS NUCLEICOS?
Figura: Estrutura de uma pentose, numeração de seus carbonos constituintes e ligações com base de nitrogênio e grupo fosfato.
Ao compor os ácidos nucléicos, os nucleotídeos se organizam em longas cadeias lineares, mais conhecidas como filamentos.
Cada nucleotídeo que forma essas longas fitas se liga ao próximo nucleotídeo por meio de uma ligação fosfodiéster entre o carbono 3 de sua pentose e o grupo fosfato do nucleotídeo imediatamente seguinte.
AS EXTREMIDADES
As fitas de nucleotídeo (ou fitas polinucleotídicas), que constituem os ácidos nucleicos, têm duas extremidades, conhecidas como extremidade 5 "(leia-se" cinco linha ") e extremidade 3" (leia "três linha"). Por convenção, biólogos e geneticistas estabeleceram que "extremidade 5" representa a cabeça de uma fita formando um ácido nucléico, enquanto "extremidade 3" representa sua cauda.
Do ponto de vista químico, a "extremidade 5" dos ácidos nucléicos coincide com o grupo fosfato do primeiro nucleotídeo da cadeia, enquanto a "extremidade 3" dos ácidos nucléicos coincide com o grupo hidroxila (OH) no carbono 3 do último nucleotídeo.
É com base nessa organização que, nos livros de genética e biologia molecular, as fitas de nucleotídeos de um ácido nucleico são descritas como segue: P-5 "→ 3" -OH.
* Nota: a letra P indica o átomo de fósforo do grupo fosfato.
Aplicando os conceitos de 5 "extremidade e 3" extremidade a um único nucleotídeo, a "extremidade 5" do último é o grupo fosfato ligado ao carbono 5, enquanto sua extremidade 3 "é o grupo hidroxila unido ao carbono 3.
Em ambos os casos, s "convida o leitor a prestar atenção à recorrência numérica: final 5" - grupo fosfato no carbono 5 e final 3 "- grupo hidroxila no carbono 3.
Função geral
Os ácidos nucléicos contêm, transportam, decifram e expressam informações genéticas em proteínas.
Formadas por aminoácidos, as proteínas são macromoléculas biológicas, que desempenham um papel fundamental na regulação dos mecanismos celulares de um organismo vivo.
A informação genética depende da sequência de nucleotídeos, que constituem as fitas dos ácidos nucléicos.
Dicas de história
O crédito pela descoberta dos ácidos nucléicos, ocorrida em 1869, vai para o médico e biólogo suíço Friedrich Miescher.
Miescher fez suas descobertas enquanto estudava o núcleo celular dos leucócitos, com o intuito de entender melhor sua composição interna.
Os experimentos de Miescher representaram uma virada no campo da biologia molecular e genética, pois deram início a uma série de estudos que levaram à identificação da estrutura do DNA (Watson e Crick, em 1953) e do RNA, para o conhecimento dos mecanismos de herança genética e identificação dos processos precisos de síntese de proteínas.
ORIGEM DO NOME
Os ácidos nucléicos têm esse nome porque Miescher os identificou dentro do núcleo dos leucócitos (núcleo - nucléico) e descobriu que continham o grupo fosfato, um derivado do ácido fosfórico (derivado do ácido fosfórico - ácidos).
DNA
Entre os ácidos nucléicos conhecidos, o DNA é o mais famoso, pois representa o depósito de informações genéticas (ou genes) que servem para direcionar o desenvolvimento e o crescimento das células de um organismo vivo.
A abreviatura DNA significa ácido desoxirribonucleico ou ácido desoxirribonucleico.
DUPLA HELIX
Em 1953, para explicar a estrutura do "DNA do ácido nucléico", os biólogos James Watson e Francis Crick propuseram o modelo - que mais tarde se revelou correto - da chamada "dupla hélice".
De acordo com o modelo de "dupla hélice", o DNA é uma molécula grande, resultante da união de duas longas fitas de nucleotídeos antiparalelos e enroladas uma na outra.
O termo "antiparalelo" indica que os dois filamentos têm orientação oposta, ou seja: a cabeça e a cauda de um filamento interagem, respectivamente, com a cauda e a cabeça do outro filamento.
De acordo com outro ponto importante do modelo de "dupla hélice", os nucleotídeos do ácido nucléico do DNA possuem um arranjo tal que as bases nitrogenadas são orientadas para o eixo central de cada espiral, enquanto as pentoses e grupos fosfato formam o andaime. o último.
QUAL É A PENTOSE DO DNA?
A pentose que compõe os nucleotídeos do ácido nucléico do DNA é a desoxirribose.
Este açúcar de 5 carbonos deve seu nome à falta de oxigênio no carbono 2. Afinal, desoxirribose significa "livre de oxigênio".
Figura: desoxirribose.
Devido à presença de desoxirribose, os nucleotídeos do ácido nucleico do DNA são chamados de desoxirribonucleotídeos.
TIPOS DE NUCLEOTÍDEOS E BASES DE NITROGÊNIO
O ácido nucleico do DNA tem 4 tipos diferentes de desoxirribonucleotídeos.
Para distinguir os 4 tipos diferentes de desoxirribonucleotídeos é apenas a base de nitrogênio, ligada à formação do grupo pentose-fosfato (que ao contrário da base de nitrogênio nunca varia).
Por razões óbvias, portanto, as bases nitrogenadas do DNA são 4, especificamente: adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T).
A adenina e a guanina pertencem à classe das purinas, compostos heterocíclicos aromáticos de anel duplo.
A citosina e a timina, por outro lado, se enquadram na categoria das pirimidinas, compostos heterocíclicos aromáticos de anel único.
Com o modelo de "dupla hélice", Watson e Crick também explicaram qual é a organização das bases nitrogenadas dentro do DNA:
- Cada base nitrogenada de um filamento une, por meio de ligações de hidrogênio, uma base nitrogenada presente no filamento antiparalelo, formando efetivamente um par, um emparelhamento, de bases.
- O emparelhamento entre as bases nitrogenadas dos dois filamentos é altamente específico. Na verdade, a adenina se liga apenas à timina, enquanto a citosina se liga apenas à guanina.
Esta importante descoberta induziu biólogos moleculares e geneticistas a cunhar os termos de "complementaridade entre bases nitrogenadas" e "pareamento complementar entre bases nitrogenadas", para indicar a unicidade da ligação da adenina com a timina e da citosina com a guanina. .
ONDE ESTÁ DENTRO DAS CÉLULAS VIVAS?
Em organismos eucarióticos (animais, plantas, fungos e protistas), o ácido nucleico do DNA reside no núcleo de todas as células que possuem esta estrutura celular.
Em organismos procarióticos (bactérias e arquéias), entretanto, o ácido nucléico do DNA reside no citoplasma, uma vez que as células procarióticas não possuem o núcleo.
RNA
Entre os dois ácidos nucléicos existentes na natureza, o RNA representa a macromolécula biológica que traduz os nucleotídeos do DNA nos aminoácidos que constituem as proteínas (processo de síntese de proteínas).
Na verdade, o RNA do ácido nucleico é comparável a um dicionário de informações genéticas, relatado no DNA do ácido nucleico.
A sigla RNA significa ácido ribonucléico.
DIFERENÇAS QUE O DISTINGUEM DO DNA
O RNA de ácido nucleico tem várias diferenças em comparação com o DNA:
- O RNA é uma molécula biológica menor do que o DNA, geralmente composta de uma única fita de nucleotídeos.
- A pentose que compõe os nucleotídeos do ácido ribonucleico é a ribose. Ao contrário da desoxirribose, a ribose tem um átomo de oxigênio no carbono 2.
É devido à presença do açúcar ribose que biólogos e químicos atribuíram o nome de ácido ribonucléico ao RNA. - Os nucleotídeos do RNA também são conhecidos como ribonucleotídeos.
- O RNA do ácido nucléico compartilha apenas 3 das 4 bases nitrogenadas com o DNA.De fato, em vez da timina, ele possui a base nitrogenada uracila.
- O RNA pode residir em vários compartimentos da célula, do núcleo ao citoplasma.
TIPOS DE RNA
Figura: ribose.
Dentro das células vivas, o RNA do ácido nucleico existe em quatro formas principais: RNA de transporte (ou Transferência de RNA ou tRNA), RNA mensageiro (ou Mensageiro de RNA ou mRNA), RNA ribossomal (ou RNA ribossomal ou rRNA) e o pequeno RNA nuclear (o RNA nuclear pequeno ou snRNA).
Embora desempenhem papéis específicos diferentes, as quatro formas de RNA citadas cooperam para um objetivo comum: a síntese de proteínas, a partir das sequências de nucleotídeos presentes no DNA.
Modelos artificiais
Nas últimas décadas, biólogos moleculares têm sintetizado, em laboratório, vários ácidos nucléicos, identificados com o adjetivo "artificial".
Entre os ácidos nucleicos artificiais merecem uma menção particular: o TNA, o PNA, o LNA e o GNA.
