Os ácidos nucléicos são importantes componentes químicos celulares. São macromoléculas formadas por moléculas menores denominadas nucleotídeos. Os ácidos nucléicos comandam e coordenam todas as atividades celulares.
Existem basicamente dois tipos de ácidos nucléicos: o ácido desoxirribonucléico ou DNA e o ácido ribonucléico ou RNA.
O DNA é o principal constituinte dos cromossomos e é nele que estão os genes responsáveis por todas as características dos indivíduos. O RNA é formado no núcleo, mas logo passa para o citoplasma, onde participará do processo da síntese de porteínas.
Diferenças entre DNA e RNA
O DNA se diferencia do RNA nos seguintes aspectos:
a. O açúcar do DNA é a desoxiribose enquanto que o do RNA é a ribose.
b. O DNA contém a timina e o RNA a uracil.
c. O DNA é um filamento duplo e o RNA é um monofilamento.
d. O DNA apresenta uma molécula longa e o RNA uma molécula curta
Para melhor compreender os ácidos nucléicos, não deixe de vêr o vídeo abaixo...
A replicação é o processo de duplicação de uma molécula de DNA de dupla cadeia. Os mecanismos de replicação dos procariotos e eucariotos não são idênticos. Como cada cadeia de DNA contém a mesma informação genética, qualquer uma delas podem servir como molde. Por isso a replicação do DNA é dita semi-conservativa. A replicação deve acontecer antes da divisão celular. Em procariotos a replicação ocorre entre as divisões celulares, enquanto que nos eucariotos ocorre na fase S da interfase.
A replicação inicia-se numa zona da cadeia denominada tripleto de iniciação. Neste local as helicases começam a abrir a cadeia para ambos os lados da origem quebrando as ligações de hidrogênio existentes entre as bases complementares e dando origem a uma bolha de replicação que é constituída por duas forquilhas de replicação. Em seguida liga-se às cadeias de DNA a enzima RNA primase que sintetiza um primer, que consiste numa sequência de bases de RNA que iniciam a síntese, visto que a DNA polimerase III não tem a capacidade de o fazer pela ausência de grupos hidroxila -OH expostos. Após a síntese do primer, a DNA polimerase III vai continuar o processo que ocorre no sentido da extremidade 5' para a extremidade 3' da nova cadeia. Como a DNA polimerase vai atuar para ambos os lados da origem de replicação, por cada cadeia simples de DNA existente, uma parte da nova cadeia será sintetizada na direção da replicação. Esta cadeia é sintetizada de modo contínuo e denomina-se cadeia contínua.
Existe uma outra parte da cadeia em que a direção da replicação é contrária à direção da síntese, esta cadeia é sintetizada descontinuamente, isto é, a RNA primase vai sintetizar vários primers ao longo da cadeia, inicialmente próximo da origem de replicação e posteriormente a maior distância. Os fragmentos formados são denominados fragmentos de Okazaki. Entre estes fragmentos existem os primers que serão removidos e substituídos por DNA, pela ação de uma outra DNA polimerase, a DNA polimerase I. Como a DNA polimerase não consegue estabelecer a ligação entre esses nucleótidos e os que se encontram nas extremidades dos fragmentos de Okazaki, formam-se lacunas entre o grupo fosfato de um e o carbono 3' do outro. Esses nucleótidos são posteriormente ligados pela DNA ligase. A esta cadeia chama-se cadeia descontínua. As partes finais da cadeia de DNA denominadas telômeros são sintetizadas pela RNA telomerase por um processo de transcrição inversa, isto é, esta enzima sintetiza DNA tendo por molde RNA. Durante todo o processo de replicação atuam outras enzimas entre elas as SSB e as topoisomerases que têm como função evitar o enrolamento da cadeia durante a síntese.
A estrutura da molécula de DNA foi descoberta conjuntamente pelo norte-americano James Watson e pelo britânico Francis Crick em 7 de Março de 1953, o que lhes valeu o Prêmio Nobel de Fisiologia/Medicina em 1962, juntamente com Maurice Wilkins.
O DNA contêm três tipos de componentes químico fosfato, desoxirribose, quatro bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T), citosina (C), guanina (G). O açúcar no DNA é chamado de desoxirribose, porque ele tem apenas um átomo de hidrogênio no átomo de carbono 2’, ao contrario da ribose (do RNA), que tem um grupo hidroxila (OH) nesta posição. Duas das bases, adenina e guanina, têm uma estrutura de anel duplo característica de um tipo de substancia chamada de purina. As outras duas bases, têm uma estrutura de um único anel de um tipo chamado de pirimidina. Os componentes químicos do DNA são dispostos em grupo chamados de nucleotídeos, cada um composto por um grupo fosfato, uma molécula de açúcar desoxirribose e qualquer uma das quatro bases.
Segundo Watson e Crick a estrutura tridimensional é composta de duas cadeias laterais (filamentos) de nucleotídeos torcidos na forma de uma dupla hélice. Os dois filamentos de nucleotídeos são mantidos juntos por associações fracas entre as bases de cada filamento, formando uma estrutura como uma escada em caracol. O arcabouço de cada filamento é formado de uma alternância de unidade de fosfato e desoxirribose que são conectadas por ligações fosfodiester. Uma ligação fosfodiester conecta o carbono 5’ de uma desoxirribose ao átomo de carbono 3’ da desoxirribose adjacente. Assim cada arcabouço açúcar-fosfato é dito tendo uma polaridade 5’ para 3’ na figura 1mostra as fitas complementares. As pontes de hidrogênio entre os pares de bases mantêm os filamentos da molécula de DNA juntos.
Figura 1. Polaridade 5’ para 3’ das fitas complementares.
Dois filamentos de nucleotídeos pareados por polaridade inversa adotam automaticamente uma conformação de dupla hélice figura2, principalmente pela interação de pares de bases. A forma mais estável do empilhamento de bases é uma dupla hélice com dois tamanhos distintos de sulcos ao longo da hélice: o sulco maior e o sulco menor. Um único filamento de nucleotídeo não tem estrutura helicoidal. A forma helicoidal do DNA depende totalmente do pareamento e empilhamento de bases nos filamentos de polaridade inversa. A informação genética presente no DNA, controla todas as atividades celulares.
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Figura 2. Filamentos de nucleotídeos pareados, formando uma dupla hélice
Dois filamentos de nucleotídeos pareados por polaridade inversa adotam automaticamente uma conformação de dupla hélice, principalmente pela interação de pares de bases. A forma mais estável do empilhamento de bases é uma dupla hélice com dois tamanhos distintos de sulcos ao longo da hélice: o sulco maior e o sulco menor. Um único filamento de nucleotídeo não tem estrutura helicoidal. A forma helicoidal do DNA depende totalmente do pareamento e empilhamento de bases nos filamentos de polaridade inversa. A informação genética presente no DNA, controla todas as atividades celulares.
Dentro da célula, o DNA pode ser observado numa estrutura chamada cromossomo durante a metáfase. O conjunto de cromossomas de uma célula forma o cariótipo. Antes da divisão celular os cromossomas são duplicados através de um processo chamado replicação. Eucariontes como animais, plantas e fungos têm o seu DNA no núcleo enquanto que procariontes como as bactérias o têm disperso no citoplasma. Dentro dos cromossomos, proteínas da cromatina como as histonas compactam e organizam o DNA. Estas estruturas compactas guiam as interacções entre o DNA e outras proteínas, ajudando a controlar que partes do DNA são transcritas.
Assista o vídeo que explica detalhado....
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