Ácidos Nucleicos

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