Graduação
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Ácidos nucleicos


Os ácidos nucleicos são biopolímeros essenciais para a vida. Eles são encontrados em todas as células vivas e vírus e servem como armazenadores de informação que direcionam a síntese de proteínas e outros componentes celulares importantes. Existem dois tipos principais de ácidos nucleicos: DNA (ácido desoxirribonucleico) e RNA (ácido ribonucleico). Cada um desempenha um papel diferente, mas igualmente importante no armazenamento e expressão da informação genética.

Estrutura dos ácidos nucleicos

Os ácidos nucleicos são compostos por longas cadeias de nucleotídeos. Um nucleotídeo, o bloco de construção básico, é composto por uma molécula de açúcar, um grupo fosfato e uma base nitrogenada. O açúcar no DNA é a desoxirribose, enquanto no RNA é a ribose; essa diferença dá a cada ácido nucleico seu nome.

Componentes do nucleotídeo

  • Açúcares: A espinha dorsal dos ácidos nucleicos é formada por açúcares e grupos fosfato alternados. No DNA, o açúcar é a desoxirribose, que possui um átomo de oxigênio a menos em comparação com a ribose no RNA. Essa diferença é importante para a estabilidade estrutural e função das moléculas.
  • Grupo fosfato: O grupo fosfato forma ligações fosfodiéster com o carbono 3' de um açúcar e o carbono 5' do açúcar seguinte em uma sequência alternada, dando direção ao DNA e RNA.
  • Bases nitrogenadas: O DNA contém quatro bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G). O RNA contém uracila (U) em vez de timina. Essas bases emparelham-se especificamente, formando os degraus de uma escada de ácido nucleico: A com T ou U, e C com G.

Ilustração da base açúcar-fosfato de um ácido nucleico, mostrando componentes estruturais.

Dupla hélice do DNA

A característica estrutural mais marcante do DNA é sua forma helicoidal de dupla fita, proposta pela primeira vez por James Watson e Francis Crick. Essa dupla hélice é composta por duas longas fitas de polinucleotídeos que se enrolam uma em torno da outra, formando pares de bases nitrogenadas e formando os degraus de uma escada helicoidal.

Emparelhamento de bases

O emparelhamento de bases é crucial para a estrutura da dupla hélice. O emparelhamento específico (A com T e C com G) permite que o DNA carregue com precisão a informação genética. As fitas são complementares, o que significa que a sequência de bases em uma fita determina a sequência na outra. Essa propriedade é importante para a replicação e transcrição do DNA.

A T

Ilustração da dupla hélice do DNA, enfatizando os pares de bases AT e CG.

Funções do DNA

O DNA é o principal material genético na maioria dos organismos. Suas principais funções incluem replicação, codificação de informações, mutação e recombinação, e expressão gênica.

Replicação

Durante a divisão celular, o DNA deve ser copiado para que cada nova célula receba uma cópia idêntica. O emparelhamento de bases complementares permite que uma fita sirva como molde para a síntese da outra. Enzimas como a DNA polimerase facilitam esse processo, envolvendo o desenrolamento da dupla hélice e o uso de cada fita como molde para criar uma nova fita complementar.

Fita de DNA 1: 5'-ATTGCCT A-3'
Fita de DNA 2: 3'-TAACGGA T-5'

Exemplo de fitas de DNA complementares com direcionalidade.

Expressão gênica

O DNA contém instruções para a criação de proteínas. Esse processo envolve duas etapas principais: transcrição e tradução. A transcrição é a síntese de RNA a partir de um molde de DNA, na qual a sequência de DNA é copiada em mRNA. O mRNA é então traduzido em proteínas, com cada códão de três bases no mRNA especificando um aminoácido particular na cadeia de proteínas.

Molde de DNA: 3'- TACGATCGA -5'
mRNA: 5'- AUGCUAGCU -3'

Tradução da sequência de DNA em mRNA com códons correspondentes.

RNA: O segundo ácido nucleico

O RNA é importante para a codificação, decodificação, regulação e expressão dos genes. Ele desempenha uma variedade de funções e existe em diferentes formas, cada uma das quais especializada para uma função particular. Os tipos principais de RNA incluem mRNA, rRNA e tRNA.

Tipos de RNA

  • RNA mensageiro (mRNA): O mRNA é transcrito do DNA e serve como um molde para a síntese de proteínas, fornecendo a informação genética necessária para a produção de proteínas.
  • RNA ribossômico (rRNA): O rRNA é um componente dos ribossomos, que são as fábricas de proteínas da célula. Ele garante o alinhamento correto do mRNA e tRNA e catalisa a formação de ligações peptídicas.
  • RNA transportador (tRNA): O tRNA transfere aminoácidos específicos para o ribossomo, correspondendo o códão apropriado do mRNA com o aminoácido correspondente durante a síntese de proteínas.
mRNA tRNA

Ilustração da interação de mRNA e tRNA na síntese de proteínas.

Funções do RNA

O RNA é essencial não só na síntese de proteínas, mas também contribui para outros processos celulares. Ele pode catalisar reações bioquímicas, regular a expressão gênica e até mesmo afetar o silenciamento de genes.

Síntese de proteínas

A síntese de proteínas ocorre em duas etapas: transcrição e tradução. Durante a transcrição, um segmento de DNA serve como molde para sintetizar uma fita de mRNA complementar. Essa mRNA então sai do núcleo celular, entra no citoplasma e se fixa a um ribossomo. Durante a tradução, o ribossomo lê os códons do mRNA, para os quais o tRNA traz o aminoácido apropriado, formando uma cadeia de polipeptídeos.

Regulação e catálise

Algumas moléculas de RNA também desempenham funções regulatórias, como os pequenos RNAs de interferência (siRNAs) e microRNAs (miRNAs), que podem silenciar a expressão de genes. Além disso, algumas moléculas de RNA têm capacidades catalíticas, conhecidas como ribozimas, que podem catalisar reações bioquímicas específicas sem proteínas.

Conclusão

Os ácidos nucleicos, que incluem o DNA e o RNA, são fundamentais para os processos biológicos de todos os organismos vivos. Sua capacidade de armazenar e transferir informações genéticas é central para o desenvolvimento, reprodução e função celular. Compreender os ácidos nucleicos revela o plano molecular da vida, mostrando como as informações genéticas são preservadas, transcritas, traduzidas e reguladas dentro de uma célula.


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