Ácidos Nucleicos

Os ácidos nucleicos são polímeros de nucleotídeos, moléculas orgânicas compostas por um açúcar, um grupo fosfato e uma base nitrogenada. Os ácidos nucleicos são responsáveis pelo armazenamento, replicação e expressão da informação genética. São “ácidos” pelos grupos fosfato que são de natureza ácida e “nucléicos” porque são armazenados no núcleo da célula. Os 2 ácidos nucleicos mais frequentemente vistos em células eucarióticas são o ácido desoxirribonucleico (DNA) e o ácido ribonucleico (RNA). Embora quimicamente semelhantes, o DNA e o RNA têm funções biológicas específicas às quais as suas respetivas estruturas estão adaptadas.

Última atualização: 28 Jun, 2022

Responsibilidade editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Conteúdo

Descrição Geral

Definição

Os ácidos nucleicos são polímeros de nucleotídeos. Principais classes:

  • Ácido desoxirribonucleico (DNA)
  • Ácido ribonucleico (RNA)

Nucleotídeo

Os nucleotídeos são as unidades básicas de um ácido nucleico.

Composto de:

  • Açúcar de 5 carbonos
  • Base nitrogenada
  • Grupo fosfato

Açúcar de 5 carbonos:

  • Fator de distinção entre DNA e RNA:
    • Ribose no RNA versus desoxirribose no DNA
    • O carbono 2′ está ligado a uma hidroxila (OH) no RNA ou um hidrogênio (H) no DNA.
  • O carbono 5′ está ligado a um grupo fosfato (PO4).
  • O carbono 1′ está ligado a uma base nitrogenada:
    • Adenina (A)
    • Guanina (G)
    • Timina (T)
    • Citosina (C)
    • Uracilo (U)

Bases nitrogenadas:

  • Purinas: adenina e guanina (estruturas de 2 anéis)
  • Pirimidinas: citosina, timina e uracilo (estruturas de anel único)
  • Emparelhamento de bases complementares: Nos polímeros de ácidos nucleicos, as bases purinas emparelham-se exclusivamente com as suas bases pirimidinas complementares.
    • DNA: pares de adenina (A) com timina (T) e guanina (G) com citosina (C).
    • RNA: pares de adenina (A) com timina (U) e guanina (G) com citosina (C).
    • Bases AT mantidas juntas por ligações 2 H
    • Bases GC mantidas juntas por ligações 3 H

Os nucleotídeos são montados em polímeros de ácido nucleico pela adição de ligações fosfodiéster 5′-3′:

  • Reação de condensação entre o grupo OH no carbono 5′ de 1 nucleotídeo e o H no carbono 3′ do próximo nucleotídeo
  • Cria cadeias de nucleotídeos com um 5′ fosfato livre e 3′ OH para continuar a síntese

Nomenclatura de nucleotídeos:

  • Monofosfato de nucleosídeo (por exemplo, monofosfato de adenosina (AMP, pela sigla em inglês)): um nucleosídeo (base orgânica e pentose) e 1 grupo fosfato
  • Nucleosídeo difosfato (por exemplo, adenosina difosfato (ADP, pela sigla em inglês)): um nucleosídeo (base orgânica e pentose) e 2 grupos fosfato
  • Trifosfato de nucleosídeo (por exemplo, trifosfato de adenosina (ATP)): um nucleosídeo (base orgânica e pentose) e 3 grupos fosfato
  • Para DNA, adicionar “ desoxi ” ao nome da base (trifosfato de desoxiadenosina).

DNA

Descrição geral

O DNA é o modelo genético para a vida, que contém os códigos para genes.

  • As cadeias de dupla hélice (Watson, Crick e Franklin) são complementares e antiparalelas:
    • Cadeia 5′-3′ (sentido)
    • Cadeia 3′-5′ (anti-sentido)
    • Os mais comuns são B-DNA (hélice direita), Z-DNA (hélice esquerda) e A-DNA (hélice compacta), que não são encontrados nas células.
  • Cadeias mantidas entre si por:
    • Ligações de hidrogénio
    • Forças de Van der Waals
    • Interação hidrofóbica entre pares de bases
  • Regra de Chargaff:
    • Devido ao emparelhamento de bases complementares
    • No DNA, o número de A deve ser igual a T, G = C e A + G = T + C.

Organização

  • Em eucariontes: encontrados no núcleo e nas mitocôndrias como cromossomas
    • Em humanos: 46 cromossomas homólogos (23 pares)
    • Informações de codificação contidas em segmentos de cromossomas chamados genes
  • Em procariontes: flutuando livremente como cromossoma ou plasmídeo
  • DNA → nucleossomo (DNA + histona octâmero) → solenoide → cromatina → cromossoma
  • Eucromatina:
    • Menos condensado
    • Mais transcrição (TX)
    • Células metabolicamente ativas
  • Heterocromatina:
    • Mais condensado
    • TX baixo
    • Células com baixa atividade metabólica
  • Modificação de histonas: afeta o acesso ao DNA e, portanto, ao TX
    • Acetilação (aumenta TX)
    • Metilação (aumenta ou diminui TX, epigenética → hereditária)
    • Fosforilação (aumenta ou diminui TX)
    • Ubiquitilação
    • ADP-ribosilação

DNA mitocondrial (mtDNA, pela sigla em inglês)

  • 1% de DNA celular
  • Herdado apenas da mãe (herança não mendeliana)
  • Características do mtDNA humano:
    • Circular, de cadeia dupla, composta por cadeias pesadas (H) e leves (L)
    • Contém 16.569 pares de bases
    • Codifica RNAs ribossómicos, RNAs de transferência (tRNAs, pela sigla em inglês) e subunidades de proteínas necessárias para a fosforilação oxidativa (produção de ATP)
    • Alta taxa de mutação (5 a 10 vezes maior que a do DNA nuclear)
  • A presença de mtDNA levou à teoria da endossimbiose das mitocôndrias:
    • Outrora micróbios procariontes de vida livre
    • Envolvidos pela célula hospedeira e transformados em organelos
    • DNA circular
    • Replicação por fissão binária

RNA

RNA: biossíntese de proteínas, funções reguladoras, processamento e transporte

  • Timina substituída por uracilo
  • Cadeia simples (na maioria das vezes)
  • Esqueleto de açúcar fosfato com nucleotídeos pendurados

Existem diferentes formas de RNA para fins especializados para as fases de replicação e tradução do material genético:

  • Transcrição:
    • RNA nuclear heterogéneo (hnRNA, pela sigla em inglês, ou pré-mRNA): precursor nuclear do RNA mensageiro (mRNA)
    • mRNA: códigos para proteínas; complemento à cadeia de DNA; serve como modelo para tradução; transportado do núcleo para o citosol
  • Tradução:
    • tRNA: não codificante; molécula adaptadora que traduz codões de mRNA em aminoácidos; contém anticodão e aminoácido; contém timina
    • RNA ribossomal (rRNA, pela sigla em inglês): não codificante; ligado a proteínas para formar subunidades ribossomais; catalisa a biossíntese de proteínas nos ribossomas; forma dominante de RNA
  • Funções reguladoras:
    • RNA interferente pequeno (siRNA, pela sigla em inglês): não codificante; se liga ao complemento de mRNA para sinalizar a degradação celular
    • MicroRNA (miRNA, pela sigla em inglês): não codificante; liga-se ao complemento de mRNA para inibir a tradução
  • Processamento e transporte:
    • RNA nuclear pequeno (snRNA, pela sigla em inglês): forma um spliceossoma (com outras proteínas) para fazer o splice do mRNA
    • RNA nucleolar pequeno (snoRNA, pela sigla em inglês): orienta a modificação de snRNA e rRNA
    • RNA condicional pequeno (scRNA, pela sigla em inglês): parte de um complexo que orienta as proteínas para serem exportadas para o espaço extracelular
  • RNA mitocondrial (mtRNA): mRNA mitocondrial, rRNA e tRNA que funcionam de forma semelhante às versões eucarióticas
Transcrição ácidos nucleicos

Estruturas de RNA e DNA

Imagem por Lecturio. Licença: CC BY-NC-SA 4.0

Referências

  1. Weil, PA. (2018). Nucleic acid structure & function. In VW Rodwell, DA Bender, KM Botham, PJ Kennelly & PA Weil (Eds.), Harper’s illustrated biochemistry, 31e (). New York, NY: McGraw-Hill Education. Retrieved May 17, 2021, from accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?aid=1160190679

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