Ácidos nucléicos DNA e RNA 1. - Simone

ÁCIDOS NUCLÉICOS: O CONTROLE CELULAR
Prof Simone
Os ácidos nucléicos são macromoléculas de natureza química, formadas por
nucleotídeos, grupamento fosfórico (fosfato), glicídio (monossacarídeo / pentoses) e
uma base nitrogenada, compondo o material genético contido nas células de todos os
seres vivos.
Nucleotídeo
Presentes no núcleo dos eucariotos e dispersos no hialoplasma dos
procariotos, os ácidos nucléicos podem ser de dois tipos: ácido desoxirribonucleico
(DNA) e ácido ribonucleico (RNA), ambos relacionados ao mecanismo de controle
metabólico celular (funcionamento da célula) e transmissão hereditária das
características.
Os Ácidos Nucléicos: DNA e RNA
O DNA se diferencia do RNA por possuir o açúcar desoxirribose e os
nucleotídeos adenina e guanina (bases púricas), citosina e timina (bases
pirimídicas). No RNA, o açúcar é a ribose e os nucleotídeos são adenina e guanina(
bases púricas) citosina e uracila (bases pirimídicas) (a uracila entra no lugar da
timina).
DNA: Uma “Escada Retorcida”
A partir de experimentos feitos por vários pesquisadores e utilizando os
resultados da complexa técnica de difração com raios X, Watson e Crick concluíram
que, no DNA, as cadeias complementares são helicoidais, sugerindo a ideia de uma
escada retorcida.
Nessa escada, os corrimãos são formados por fosfatos e desoxirribose,
enquanto os degraus são constituídos pelos pares de bases nitrogenadas.
Em cada fita do DNA, o “corrimão” é formado por ligações entre moléculas de
açúcar (pentose) e radicais fosfato. Note que o radical fosfato se liga ao carbono 3 de
um açúcar e ao carbono 5’ do seguinte.
As duas cadeias de nucleotídeos do DNA são unidas uma à outra por ligações
chamadas de pontes de hidrogênio, que se formam entre as bases nitrogenadas de
cada fita.
O pareamento de bases ocorre de maneira precisa: uma base púrica se liga a
uma pirimídica – adenina (A) de uma cadeia pareia com a timina (T) da outra e
guanina (G) pareia com citosina (C).
G ---- C
A ---- T
O DNA controla toda a atividade celular. Ele possui a “receita” para o
funcionamento de uma célula. Toda vez que uma célula se divide, a “receita” deve ser
passada para as células-filhas. Todo o “arquivo” contendo as informações sobre o
funcionamento celular precisa ser duplicado para que cada célula-filha receba o
mesmo tipo de informação que existe na célula-mãe. Para que isso ocorra, é
fundamental que o DNA sofra “autoduplicação”.
A duplicação do DNA
O modelo estrutural do DNA proposto por Watson e Crick explica a duplicação
dos genes: as duas cadeias do DNA se separam e cada uma delas orienta a
fabricação de uma metade complementar.
O experimento dos pesquisadores Meselson e Stahl confirmou que a
duplicação do DNA é semiconservativa, isto é, que metade da molécula original se
conserva íntegra em cada uma das duas moléculas-filhas.
No processo de duplicação do DNA, as pontes de hidrogênio entre as bases se
rompem e as duas cadeias começam a se separar. À medida que as bases vão sendo
expostas, nucleotídeos que vagam pelo meio ao redor vão se unindo a elas, sempre
respeitando a especificidade de emparelhamento:
A --- T,
T---- A,
C --- G
G --- C.
Uma vez ordenados sobre a cadeia que está que está servindo de modelo, os
nucleotídeos se ligam em sequência e formam uma cadeia complementar dobre cada
uma das cadeias da molécula original. Assim, uma molécula de DNA reproduz duas
moléculas idênticas a ela mantendo uma molécula do DNA “mãe”.
A ação da enzima DNA polimerase
Diversos aspectos da duplicação do DNA já foram desvendados pelos
cientistas. Hoje, sabe-se que há diversas enzimas envolvidas nesse processo. Certas
enzimas desemparelham as duas cadeias de DNA, abrindo a molécula. Outras
desenrolam a hélice dupla, e há, ainda, aquelas que unem os nucleotídeos entre si. A
enzima que promove a ligação dos nucleotídeos é conhecida como DNA polimerase,
pois sua função é construir um polímero (do grego poli, muitas, e meros, parte) de
nucleotídeos.
DNA polimerase
A mensagem do DNA é passada para o RNA
O material genético representado pelo DNA contém uma mensagem em código
que precisa ser decifrada e traduzida em proteínas, muitas das quais atuarão nas
reações metabólicas da célula. A mensagem contida no DNA deve, inicialmente, ser
passada para moléculas de RNA que, por sua vez, orientarão a síntese de proteínas.
O controle da atividade celular pelo DNA, portanto, é indireto e ocorre por meio da
fabricação de moléculas de RNA, em um processo conhecido como transcrição.
RNA: Uma Cadeia (Fita) Simples
As moléculas de RNA são constituídas por uma sequência de ribonucleotídeos,
formando uma cadeia (fita) simples.
Existem três tipos básicos de RNA, que diferem um do outro no peso
molecular: o RNA ribossômico, representado por RNAr (ou rRNA), o RNA
mensageiro, representado por RNAm (ou mRNA) e o RNA transportador, representado
por RNAt (ou tRNA).

O RNA ribossômico é o de maior peso molecular e constituinte majoritário do
ribossomo, organoide relacionado à síntese de proteínas na célula.

O RNA mensageiro é o de peso molecular intermediário e atua conjuntamente
com os ribossomos na síntese proteica.

O RNA transportador é o mais leve dos três e encarregado de transportar os
aminoácidos que serão utilizados na síntese de proteínas.
Transcrição da informação genética
A síntese de RNA (mensageiro, por exemplo) se inicia com a separação das
duas fitas de DNA. Apenas uma das fitas do DNA serve de molde para a produção da
molécula de RNAm. A outra fita não é transcrita. Essa é uma das diferenças entre a
duplicação do DNA e a produção do RNA.
As outras diferenças são:


Os nucleotídeos utilizados possuem o açúcar ribose no lugar da desoxirribose;
Há a participação de nucleotídeos de uracila no lugar de nucleotídeos de
timina. Assim, se na fita de DNA que está sendo transcrita aparecer adenina,
encaminha-se para ela um nucleotídeo complementar contendo uracila;
Imaginando um segmento hipotético de um filamento de DNA com a
sequência de bases:
DNA- ATGCCGAAATTTGCG
O segmento de RNAm formado na transcrição terá a sequência de bases:
RNA- UACGGCUUUAAACGC
Mutação genica
GENE
O gene é um trecho da molécula de DNA que carrega a informação para cada
característica do organismo codificada por sequências de bases que irão sintetizar
proteínas específicas. Uma alteração nessa sequência de bases do DNA é
denominada MUTAÇÃO, e tal processo poderá acarretar o surgimento de novas
características no organismo.
As mutações são alterações permanentes e podem ser oriundas de um erro
durante a duplicação do DNA ou por fatores ambientais, como radioatividade, raios
UV, certos produtos químicos, dentre outros. A mutação é um evento raro, que pode
ser tanto neutra, prejudicial ou vantajosa para um ser vivo. As mutações são
classificadas como gênicas e cromossômicas.
MUTAÇÕES GÊNICAS
As mutações gênicas são pontuais e podem ter origem através da adição,
substituição ou perda de bases nitrogenadas em um trecho da molécula de DNA
(Figura 1). Um exemplo clássico de mutação gênica é o que ocorre na anemia
falciforme, onde a deformação da hemácia em forma de foice é oriunda da troca do
aminoácido glutâmico pela valina que forma a hemoglobina, o que ocasiona um
agrupamento dessa proteína. Além de alterar a morfologia da hemácia, uma vez
agrupados os glóbulos vermelhos, os mesmos bloqueando vasos sanguíneos,
diminuindo a oxigenação dos tecidos e, consequentemente, provocar a morte do
indivíduo.
Em uma célula eucariótica, o RNAm produzido destaca-se de seu molde e,
após passar por um processamento, atravessa a carioteca e se dirige para o
citoplasma, onde se dará a síntese proteica. Com o fim da transcrição, as duas fitas de
DNA seu unem novamente, refazendo-se a dupla hélice.
As mutações gênicas são mudanças ocasionais que ocorrem nos genes, ou
seja, é o procedimento pelo qual um gene sofre uma mudança estrutural. As mutações
envolvem a adição, eliminação ou substituição de um ou poucos nucleotídeos da fita
de DNA.
A mutação proporciona o aparecimento de novas formas de um gene e,
consequentemente, é responsável pela variabilidade gênica.
O albinismo é causada por uma mutação na enzima tirozinase que transforma
o aminoácido tirozina em pigmento da pele, a melanina. Esta doença ocorre em
animais e nas plantas e é hereditária.