3.5: Ácidos Nucleicos

DNA e RNA

Os dois principais tipos de ácidos nucléicos são o ácido desoxirribonucleico (DNA) e o ácido ribonucleico (RNA). O DNA é o material genético encontrado em todos os organismos vivos, variando de bactérias unicelulares a mamíferos multicelulares. É encontrado no núcleo dos eucariotas e nas organelas, cloroplastos e mitocôndrias. Em procariotas, o DNA não é encerrado em um envelope membranoso.

Todo o conteúdo genético de uma célula é conhecido como seu genoma, e o estudo dos genomas é genômico. Em células eucarióticas, mas não em procariotas, o DNA forma um complexo com proteínas histônicas para formar cromatina, a substância dos cromossomos eucarióticos. Um cromossoma pode conter dezenas de milhares de genes. Muitos genes contêm a informação para fazer produtos protéicos; outros genes codificam os produtos de RNA. O DNA controla todas as atividades celulares ligando ou desligando os genes”

O outro tipo de ácido nucleico, RNA, está principalmente envolvido na síntese de proteínas. As moléculas de DNA nunca deixam o núcleo, mas usam um intermediário para se comunicar com o resto da célula. Este intermediário é o RNA mensageiro (mRNA). Outros tipos de RNA como rRNA, tRNA, e microRNA-estão envolvidos na síntese de proteína e sua regulação.

DNA e RNA são feitos de monômeros conhecidos como nucleotídeos. Os nucleotídeos se combinam entre si para formar um polinucleotídeo, DNA ou RNA. Cada nucleotídeo é constituído por três componentes: uma base nitrogenada, um açúcar pentose (cinco carbonos) e um grupo fosfato (Figura 1). Cada base nitrogenada em um nucleotídeo é ligada a uma molécula de açúcar, que é ligada a um ou mais grupos de fosfato.

figcaption>Figure {1}(PageIndex{1}): Um nucleotídeo é composto por três componentes: uma base nitrogenada, um açúcar pentose e um ou mais grupos de fosfato. Os resíduos de carbono na pentose são numerados 1′ até 5′ (o prime distingue esses resíduos dos da base, que são numerados sem utilizar uma notação prime). A base está ligada à posição 1′ da ribose, e o fosfato está ligado à posição 5′. Quando se forma um polinucleótido, o fosfato 5′ do nucleótido que chega ao grupo de hidroxilas 3′ no final da cadeia de crescimento. Dois tipos de pentose são encontrados nos nucleotídeos, deoxirribose (encontrada no DNA) e ribose (encontrada no RNA). A deoxirribose é semelhante em estrutura à ribose, mas tem um H em vez de um OH na posição 2′. As bases podem ser divididas em duas categorias: purinas e pirimidinas. As purinas têm uma estrutura de anel duplo, e as pirimidinas têm um único anel.

As bases nitrogenadas, componentes importantes dos nucleotídeos, são moléculas orgânicas e são assim denominadas porque contêm carbono e nitrogênio. São bases porque contêm um grupo amino que tem o potencial de ligar um hidrogênio extra, e assim, diminui a concentração do íon hidrogênio em seu ambiente, tornando-o mais básico. Cada nucleotídeo no DNA contém uma das quatro bases nitrogenadas possíveis: adenina (A), guanina (G) citosina (C), e timina (T).

Adenina e guanina são classificadas como purinas. A estrutura primária de um purina são dois anéis de carbono-nitrogênio. Citosina, timina e uracil são classificados como pirimidinas que têm como estrutura primária um único anel de carbono-nitrogênio (Figura \PageIndex{1}}). Cada um destes anéis básicos de carbono-nitrogênio tem diferentes grupos funcionais ligados a ele. Em biologia molecular, as bases nitrogenadas são simplesmente conhecidas pelos símbolos A, T, G, C e U. O DNA contém A, T, G e C enquanto que o RNA contém A, U, G e C.

O açúcar pentose no DNA é desoxirribose, e no RNA, o açúcar é ribose (Figura \PageIndex{1}}). A diferença entre os açúcares é a presença do grupo hidroxila no segundo carbono da ribose e hidrogênio no segundo carbono da desoxirribose. Os átomos de carbono da molécula de açúcar são numerados como 1′, 2′, 3′, 4′, e 5′ (1′ é lido como “one prime”). O resíduo de fosfato é anexado ao grupo hidroxila do grupo 5′ carbono de um açúcar e o grupo hidroxila do grupo 3′ carbono do açúcar do próximo nucleotídeo, que forma uma ligação 5′-3′ fosfodiester. A ligação fosfodiéster não é formada por simples reacção de desidratação como as outras ligações que ligam monómeros em macromoléculas: a sua formação envolve a remoção de dois grupos fosfatos. Um polinucleotídeo pode ter milhares dessas ligações fosfodiésteres.