Os ácidos nucléicos representam uma das quatro principais categorias de biomoléculas, que são as substâncias que compõem as células. Os outros são proteínas, carboidratos e lipídios (ou gorduras).
Os ácidos nucléicos, que incluem DNA (ácido desoxirribonucleico) e RNA (ácido ribonucleico), diferem das outras três biomoléculas, pois não podem ser metabolizados para fornecer energia para o organismo parental.
(É por isso que você não vê "ácido nucleico" nos rótulos das informações nutricionais.)
Função e princípios dos ácidos nucléicos
A função do DNA e do RNA é armazenar informações genéticas. Uma cópia completa do seu próprio DNA pode ser encontrada no núcleo de quase todas as células do seu corpo, tornando essa agregação de DNA - chamada cromossomos Nesse esquema, um comprimento de RNA do tipo chamado RNA mensageiro contém as instruções codificadas para apenas um produto proteico (isto é, contém um único gene) e, portanto, é mais como um "pen drive" que contém um único arquivo importante. DNA e RNA estão intimamente relacionados. A substituição única de um átomo de hidrogênio (–H) no DNA por um grupo hidroxila (–OH) ligado ao átomo de carbono correspondente no RNA é responsável por toda a diferença química e estrutural entre os dois ácidos nucleicos. você verá, porém, como tantas vezes acontece na química, o que parece uma pequena diferença no nível atômico tem conseqüências práticas óbvias e profundas. Os ácidos nucléicos são compostos de nucleotídeos, que são substâncias que consistem em três grupos químicos distintos: um açúcar pentose, um a três grupos fosfato e uma base nitrogenada. Moléculas únicas de DNA podem ser extraordinariamente longas e podem se estender por todo o cromossomo. As moléculas de RNA são muito mais limitadas em tamanho do que as moléculas de DNA, mas ainda se qualificam como macromoléculas. Ribose (o açúcar do RNA) possui um anel de cinco átomos que inclui quatro dos cinco carbonos no açúcar. Três dos outros estão ocupados por grupos hidroxil (–OH), um por um átomo de hidrogênio e um por um grupo hidroximetil (–CH2OH). A única diferença na desoxirribose (o açúcar do DNA) é que um deles dos três grupos hidroxila (aquele na posição 2-carbono) se foi e é substituído por um átomo de hidrogênio. Além disso, enquanto o DNA e o RNA possuem nucleotídeos com uma das quatro possíveis bases nitrogenadas incluídas, estas variar ligeiramente entre os dois ácidos nucleicos. O DNA apresenta adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina. enquanto o RNA tem A, C e G, mas uracil (U) no lugar da timina. A maioria das diferenças funcionais entre o DNA e o RNA está relacionada aos seus papéis marcadamente diferentes nas células. O DNA é onde o código genético da vida - não apenas a reprodução, mas as atividades da vida cotidiana - é armazenado. O RNA, ou pelo menos o mRNA, é responsável por coletar a mesma informação e trazê-la para os ribossomos fora da núcleo onde as proteínas são construídas que permitem a realização das atividades metabólicas mencionadas acima. A sequência de bases de um ácido nucleico é onde suas mensagens específicas são transportadas e, portanto, pode-se dizer que as bases nitrogenadas são responsáveis por diferenças em animais da mesma espécie - ou seja, manifestações diferentes da mesma característica (por exemplo, cor dos olhos, padrão dos pêlos do corpo). Duas das bases em ácidos nucléicos ( A e G) são purinas, enquanto duas (C e T no DNA; C e U no RNA) são pirimidinas. As moléculas de purina contêm dois anéis fundidos, enquanto as pirimidinas têm apenas um e são menores em geral. Como você aprenderá em breve, a molécula de DNA é de fita dupla por causa da ligação entre os nucleotídeos nas cadeias adjacentes. Uma base de purina só pode se ligar a uma base de pirimidina, porque duas purinas ocupariam muito espaço entre cadeias e duas pirimidinas muito pouco, com uma combinação de purina-pirimidina do tamanho certo. Mas as coisas são realmente mais controladas que isso: nos ácidos nucleicos, A se liga apenas a T (ou U no RNA), enquanto C se liga apenas a G. A descrição completa da molécula de DNA como uma hélice de fita dupla em 1953 por James Watson e Francis Crick acabou ganhando a dupla, um Prêmio Nobel, embora o trabalho de difração de raios-X de Rosalind Franklin nos anos que levaram a essa conquista tenha sido fundamental para o sucesso do casal e muitas vezes seja subestimado nos livros de história. Na natureza, o DNA existe como um hélice, porque esta é a forma mais favorável em termos energéticos para o conjunto particular de moléculas que co é preciso tomar. As cadeias laterais, bases e outras partes da molécula de DNA experimentam a combinação certa de atrações eletroquímicas e repulsões eletroquímicas, de modo que a molécula fique mais "confortável" na forma de duas espirais, ligeiramente deslocadas umas das outras, como escadas entrelaçadas em espiral. As cadeias de DNA consistem em grupos fosfato alternados e resíduos de açúcar, com as bases nitrogenadas ligadas a uma parte diferente da porção de açúcar. Uma cadeia de DNA ou RNA alonga-se graças às ligações de hidrogênio formadas entre o grupo fosfato de um nucleotídeo e o resíduo de açúcar do próximo. Especificamente, o fosfato no carbono número 5 (geralmente escrito 5 ') do o nucleotídeo recebido é ligado no lugar do grupo hidroxil no carbono número 3 (ou 3 ') do polinucleotídeo em crescimento (pequeno ácido nucleico). Isso é conhecido como ligação fosfodiéster Enquanto isso, todos os nucleotídeos com bases A estão alinhados com nucleotídeos com bases T no DNA e nucleotídeos com bases U no RNA; C se une exclusivamente a G em ambos. Diz-se que as duas cadeias de uma molécula de DNA são complementares uma da outra, porque a sequência base de uma pode ser determinada usando a sequência base da outra, graças à simples esquema de emparelhamento de bases que as moléculas de ácido nucleico observam. O RNA, como observado, é extraordinariamente semelhante ao DNA em um nível químico, com apenas uma base nitrogenada entre quatro sendo diferentes e uma única " átomo de oxigênio extra no açúcar do RNA. Obviamente, essas diferenças aparentemente triviais são suficientes para garantir um comportamento substancialmente diferente entre as biomoléculas. Notavelmente, o RNA é de fita simples. "fita complementar" usado no contexto desse ácido nucleico. Porções diferentes da mesma cadeia de RNA, no entanto, podem interagir umas com as outras, o que significa que a forma do RNA realmente varia mais do que a forma do DNA (invariavelmente, uma dupla hélice). Por conseguinte, existem numerosos tipos diferentes de RNA. Imagine ser apresentado com uma fita de ácido nucleico com a sequência base AAATCGGCATTA. Com base apenas nessas informações, você deve concluir duas coisas rapidamente. Primeiro, esse é o DNA, não o RNA, como revelado pela presença de timina (T). A segunda coisa que você pode dizer é que a cadeia complementar desta molécula de DNA tem a sequência base TTTAGCCGTAAT. Você também pode ter certeza da cadeia de mRNA resultante dessa cadeia de DNA submetida à transcrição de RNA. Teria a mesma sequência de bases que a cadeia de DNA complementar, com quaisquer instâncias de timina (T) sendo substituídas por uracilo (U). Isso ocorre porque a replicação de DNA e a transcrição de RNA operam da mesma forma que a cadeia produzido a partir da cadeia de modelo não é uma duplicata dessa cadeia, mas seu complemento ou equivalente em RNA. Para que uma molécula de DNA faça uma cópia de Em si, os dois fios da dupla hélice devem se separar nas proximidades da cópia. Isso ocorre porque cada cadeia é copiada (replicada) separadamente e porque as enzimas e outras moléculas que participam da replicação do DNA precisam de espaço para interagir, o que uma hélice dupla não fornece. Assim, as duas cadeias se separam fisicamente e o DNA é desnaturado. Cada cadeia separada de DNA faz uma nova cadeia complementar a si mesma e permanece ligada a ela. Então, de certa forma, nada é diferente em cada nova molécula de fita dupla de sua mãe. Quimicamente, eles têm a mesma composição molecular. Mas uma das cadeias de cada dupla hélice é nova em folha, enquanto a outra sobra da própria replicação. Quando a replicação de DNA ocorre simultaneamente ao longo de cadeias complementares separadas, a síntese das novas cadeias ocorre na verdade em direções opostas. . Por um lado, a nova cadeia simplesmente cresce na direção em que o DNA é "descompactado" à medida que é desnaturado. A transcrição do RNA é semelhante à replicação do DNA, pois é necessário o desemparelhamento das cadeias de DNA para iniciar. O mRNA é produzido ao longo do modelo de DNA pela adição seqüencial de nucleotídeos de RNA pela enzima RNA polimerase. Essa transcrição inicial de RNA criado a partir do DNA cria o que chamamos de pré-mRNA. Essa cadeia de pré-mRNA contém íntrons e éxons. Os íntrons e os exons são seções no DNA /RNA que codificam ou não partes do produto do gene. Os íntrons são seções não codificantes (também chamadas de "seções interferentes"), enquanto os exons são seções codificantes ( também chamado de "seções expressas"). Antes que essa cadeia de mRNA deixe o núcleo para ser traduzido em uma proteína, as enzimas presentes no núcleo excisam, também conhecidas como recortadas, os íntrons, pois não codificam nada nesse sentido. gene particular. As enzimas conectam as seqüências restantes de íntron para fornecer a cadeia final de mRNA. Uma cadeia de mRNA geralmente inclui exatamente a sequência base necessária para montar uma proteína única a jusante no processo de tradução, o que significa que uma molécula de RNAm tipicamente carrega a informação para um gene. Um gene é uma sequência de DNA que codifica um produto proteico específico. Os ácidos nucléicos não podem ser metabolizados como combustível, mas podem ser criados a partir de moléculas muito pequenas ou quebradas de sua forma completa em partes muito pequenas. Os nucleotídeos são sintetizados através de reações anabólicas, geralmente a partir de nucleosídeos, que são nucleotídeos menos quaisquer grupos fosfato (ou seja, um nucleosídeo é um açúcar ribose mais uma base nitrogenada). DNA e RNA também podem ser degradados: a partir de nucleotídeos aos nucleósidos, depois às bases nitrogenadas e eventualmente ao ácido úrico. A quebra dos ácidos nucléicos é importante para a saúde em geral. Por exemplo, a incapacidade de decompor as purinas está ligada à gota, uma doença dolorosa que afeta algumas das articulações graças ao depósito de urato de cristal nesses locais.
neste contexto - um pouco como o disco rígido de um laptop.
Estrutura dos ácidos nucléicos
O açúcar pentose no RNA é ribose, enquanto que no DNA é desoxirribose. Além disso, em ácidos nucleicos, os nucleotídeos têm apenas um grupo fosfato. Um exemplo de um nucleotídeo bem conhecido que possui vários grupos fosfato é o ATP, ou trifosfato de adenosina. O ADP (adenosina difosfato) participa de muitos dos mesmos processos que o ATP.
Diferenças específicas entre DNA e RNA
Tipos de ácidos nucléicos
Emparelhamento de bases em ácidos nucléicos
Estrutura do DNA
Ligação entre componentes nucleotídicos
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A estrutura do RNA
Tipos de RNA
Um comprimento representativo do ácido nucleico
Replicação de DNA
Por outro lado, no entanto, pequenos fragmentos de novo DNA são sintetizados longe
a partir da direção da separação dos fios. Estes são chamados fragmentos de Okazaki, e são unidos por enzimas após atingirem um certo comprimento. Essas duas novas cadeias de DNA são antiparalelas uma à outra.
Transcrição do RNA
Depois que a transcrição é concluída, a fita de mRNA é exportada para fora do núcleo através dos poros do envelope nuclear. (As moléculas de RNA são grandes demais para simplesmente se difundir através da membrana nuclear, assim como a água e outras moléculas pequenas). Em seguida, "atraca" com ribossomos no citoplasma ou dentro de certas organelas, e é iniciada a síntese protéica.
Como são metabolizados os ácidos nucléicos?
