Ácidos Nucleicos

Ácidos nucleicos são biomoléculas essenciais que armazenam, transmitem e expressam a informação genética em todos os organismos vivos. Eles são polímeros formados por monômeros chamados nucleotídeos. Existem dois tipos principais de ácidos nucleicos: DNA (ácido desoxirribonucleico) e RNA (ácido ribonucleico). Vamos detalhar suas estruturas, funções e diferenças.

Estrutura dos Ácidos Nucleicos

Nucleotídeos

• Composição: Cada nucleotídeo é composto por três partes:
  • Grupo fosfato: Um ou mais grupos fosfato ligados ao carbono 5' do açúcar.
  • Pentose (açúcar de cinco carbonos):
    • DNA: Contém desoxirribose.
    • RNA: Contém ribose.
  • Base nitrogenada:
    • Purinas: Adenina (A) e Guanina (G).
    • Pirimidinas: Citosina (C), Timina (T) no DNA e Uracila (U) no RNA.

Estrutura Primária

• Sequência de nucleotídeos: A sequência linear de nucleotídeos em uma cadeia de DNA ou RNA, codificando a informação genética.

Estrutura Secundária

• DNA: A estrutura secundária mais conhecida é a dupla hélice, onde duas cadeias de DNA antiparalelas se enrolam em torno de um eixo comum.
  • As bases nitrogenadas se emparelham por ligações de hidrogênio: A com T (ou U no RNA) e G com C.
• RNA: Geralmente é de fita simples, mas pode dobrar-se em estruturas complexas por meio de emparelhamento de bases intra-molecular.

Funções dos Ácidos Nucleicos

DNA (Ácido Desoxirribonucleico)

• Armazenamento de Informação Genética: O DNA contém as instruções necessárias para o desenvolvimento, funcionamento e reprodução dos organismos. Essa informação está organizada em genes.
• Replicação: Antes da divisão celular, o DNA é replicado, garantindo que cada célula filha receba uma cópia idêntica do material genético.
• Expressão Gênica: O DNA dirige a síntese de proteínas através de um processo que envolve transcrição (formação de RNA a partir de DNA) e tradução (síntese de proteínas a partir de RNA).

RNA (Ácido Ribonucleico)

• Tipos de RNA e Funções:
  • mRNA (RNA mensageiro): Carrega a informação genética do DNA até os ribossomos, onde é traduzida em proteínas.
  • tRNA (RNA transportador): Transporta aminoácidos até os ribossomos durante a síntese proteica, correspondendo o anticódon no tRNA ao códon no mRNA.
  • rRNA (RNA ribossômico): Componente estrutural e funcional dos ribossomos, que são as "fábricas" de proteínas da célula.
  • snRNA (RNA nuclear pequeno): Participa no processamento do pré-mRNA (splicing) e na regulação da transcrição.
  • miRNA e siRNA (microRNA e RNA de interferência pequeno): Regula a expressão gênica pós-transcriçãoalmente, podendo silenciar genes específicos.

Diferenças entre DNA e RNA

• Açúcar: DNA contém desoxirribose, enquanto RNA contém ribose.
• Bases Nitrogenadas: DNA usa Timina (T), enquanto RNA usa Uracila (U).
• Estrutura: DNA é geralmente uma dupla hélice de fita dupla, enquanto RNA é de fita simples, mas pode formar estruturas secundárias complexas.
• Função: DNA é o material genético principal, enquanto RNA tem funções variadas, incluindo atuar como mensageiro, transportador e regulador de genes.

Síntese e Replicação

Replicação do DNA

• Semiconservativa: Cada nova molécula de DNA contém uma fita antiga e uma fita nova.
• Enzimas chave:
  • Helicase: Desenrola a dupla hélice.
  • DNA polimerase: Adiciona nucleotídeos à nova fita em crescimento.
  • Ligase: Liga fragmentos de DNA (fragmentos de Okazaki) na fita descontínua (fita lagging).

Transcrição (Síntese de RNA)

• Processo: A informação genética no DNA é transcrita para mRNA pela RNA polimerase.
• Splicing: Em eucariotos, o pré-mRNA é processado para remover íntrons (sequências não codificantes) e unir éxons (sequências codificantes), formando o mRNA maduro.

Tradução (Síntese de Proteínas)

• Ribossomos: A maquinaria celular que lê o mRNA e, com a ajuda do tRNA, monta a cadeia polipeptídica.
• Código Genético: O código genético é composto por códons (trincas de nucleotídeos), cada um especificando um aminoácido ou sinal de parada.

Funções Reguladoras

• Controle da Expressão Gênica: Ácidos nucleicos, especialmente o RNA, desempenham papéis cruciais na regulação da expressão gênica, afetando quais proteínas são produzidas em uma célula e em que quantidade.
• Epigenética: Modificações químicas no DNA, como metilação, podem regular a expressão gênica sem alterar a sequência de nucleotídeos.

Importância na Biotecnologia e Medicina

• Clonagem e Engenharia Genética: Manipulação de ácidos nucleicos permite a clonagem de genes, produção de proteínas recombinantes e modificação genética de organismos.
• Diagnóstico e Terapia Gênica: Técnicas baseadas em ácidos nucleicos, como PCR (reação em cadeia da polimerase) e CRISPR-Cas9, revolucionaram o diagnóstico e o tratamento de doenças genéticas.

Resumo

Os ácidos nucleicos são fundamentais para a vida, atuando como os portadores da informação genética e regulando uma vasta gama de processos celulares. O DNA armazena e transmite a informação genética, enquanto o RNA traduz essa informação em proteínas e regula a expressão gênica. A compreensão dessas moléculas é central para a biologia, medicina e biotecnologia, permitindo avanços em diagnósticos, terapias e na engenharia genética.