O que são ácidos nucleicos?
Autor: Filipe Carthagenes | Publicado: 2013-05-01T07:05:00-07:00



Ácidos nucleicos

Os ácidos nucléicos são
moléculas gigantes (macromoléculas), formadas por unidades monoméricas menores
conhecidas como&nbsp;nucleotídeos. Cada nucleotídeo, por sua vez, é formado por
três partes:

um&nbsp;açúcar&nbsp;do grupo das
     pentoses (monossacarídeos com cinco átomos de carbono);
um&nbsp;radical “fosfato”, derivado da
     molécula do ácido ortofosfórico (H3PO4).
uma&nbsp;base orgânica nitrogenada.






Sabia-se de sua presença nas
células, mas a descoberta de sua função como substâncias controladoras da
atividade celular foi um dos passos mais importantes da história da Biologia.



&nbsp;A partir do século XIX, com os trabalhos do médico suíço Miescher, iniciaram-se as suspeitas de que os ácidos nucléicos eram os responsáveis diretos por tudo o que acontecia em uma célula. Em 1953, o bioquímico norte-americano&nbsp;James D. Watson&nbsp;e o biologista molecular&nbsp;Francis Crick&nbsp;propuseram um modelo que procurava esclarecer a estrutura e os princípios de funcionamento dessas substâncias.

O volume de conhecimento acumulados a partir de então caracteriza o mais extraordinário conhecimento biológico que culminou, nos dias de hoje, com a criação da&nbsp;Engenharia Genética, área da Biologia que lida diretamente com os ácidos nucléicos e o seu papel biológico


De seus três componentes
(açúcar, radical fosfato e base orgânica nitrogenada) apenas o radical fosfato
não varia no nucleotídeo. Os açucares e as bases nitrogenadas são variáveis.

Quanto aos açucares, dois tipos de pentoses podem fazer parte
de um nucleotídeo:&nbsp;ribose e desoxirribose(assim chamada por ter um átomo
de oxigênio a menos em relação à ribose.

Já as bases nitrogenadas pertencem a dois grupos:

as
     púricas:&nbsp;adenina (A) e guanina (G);
as
     pirimídicas:&nbsp;timina (T), citosina (C) e uracila (U).


Uma
base púrica se liga sempre a uma pirimídica. As bases que se ligam estão na
mesma proporção.

Adenina
se liga a timina e a uracila por meio de DUAS pontes de hidrogênio. Enquanto a
guanina se liga a citosina por meio de TRÊS pontes de hidrogênio. &nbsp;

EX:&nbsp; &nbsp;A=T&nbsp; ,&nbsp;
logo, se há 20% de adenina (A) a timina também terá 20% totalizando 40%.
Sobram 60% para as outras bases (G e C), logo 30% para cada uma. 







Os nucleotídeos estão ligados
covalentemente por ligações fosfodiéster formando entre si pontes de
fosfato.

O grupo hidroxila do
carbono-3 da pentose do primeiro nucleotídeo se liga ao grupo fosfato ligado a
hidroxila do carbono-5 da pentose do segundo nucleotídeo através de uma ligação
fosfodiéster.





Devido a esta formação a cadeia
de DNA fica com uma direção determinada, isto é, em uma extremidade temos livre
a hidroxila do carbono-5 da primeira pentose e na outra temos livre a hidroxila
do carbono-3 da última pentose.

Isto
determina que o crescimento do DNA se faça na direção de 5' para 3'.



DNA e RNA:
Qual é a diferença?

É da associação dos diferentes nucleotídeos que se formam
as macromoléculas dos dois tipos de ácidos nucléicos: o ácido ribonucleico
(RNA) e o ácido desoxirribonucleico (DNA). Eles foram assim chamados em função
dos açúcares (glicídios) presente em suas moléculas: O RNA contém o açúcar
ribose e o DNA contém o açúcar desoxirribose.





Outra diferença importante entre as moléculas de DNA e a
de RNA diz respeito às bases nitrogenadas: no DNA, as bases são citosina,
guanina, adenina e timina; no RNA,
no lugar da timina, encontra-se a uracila. A importância e o funcionamento
dos ácidos nucleicos.









REPLICAÇÃO
DO DNA

A primase do DNA atua no início da replicação,
sintetizando o primer necessário para começar a síntese da cadeia leading ( a
cadeio de DNA que tem sua síntese contínua), e também, durante todo o processo,
sintetizando os primers necessários para o início da síntese de cada fragmento
de Okazaki. Isso é necessário porque após completar um fregmento de Okazaki, a
polimerase do DNA da cadeia lagging( fita descontínua) precisa iniciar a
síntese de um novo fragmento.

A molécula de DNA é dotada da capacidade de produzir
cópias idênticas a ela mesma, sendo essa propriedade denominada&nbsp;duplicação&nbsp;ou&nbsp;replicação.
O modelo de Watson e Crick tem implícito um mecanismo para a duplicação do DNA.
Durante a replicação (figura abaixo), ocorre&nbsp;separação das
cadeias&nbsp;e cada uma delas&nbsp;serve de molde para a formação do seu
complemento. Assim sendo, onde na cadeia original existir uma&nbsp;guanina&nbsp;(G),
somente uma&nbsp;citosina&nbsp;(C) deverá se encaixar na nova
cadeia ou vice-versa e, onde ocorrer uma&nbsp;adenina&nbsp;(A),
apenas uma&nbsp;timina&nbsp;(T) se encaixará na nova cadeia ou
vice-versa, formando, em condições normais, apenas pares&nbsp;G-C&nbsp;e&nbsp;A-T.
Ao fim do processo,&nbsp;formam-se dois DNAs filhos idênticos ao&nbsp;
paterno. Cada uma das moléculas-filhas (ver figura a seguir)&nbsp;possui
uma cadeia do DNA original&nbsp;(filamento original) e outra&nbsp;recém-sintetizada&nbsp;(filamento
novo). Em face de cada molécula filha conservar metade da molécula mãe, esse
processo de duplicação é chamado&nbsp;semiconservativo&nbsp;(em
cada nova molécula formada, um filamento é “velho” e o outro é “novo”).









A replicação é feita em dois sentidos diferentes onde uma
das fitas o processo é contínuo
(leading) e na outra fita o processo é descontínuo
(lagging) que contém os fragmentos
de okasaki. Mas sempre da extremidade 5’ para 3’.



ABRA O OIÃO!!!!!



A FITA DESCONTÍNUA, LAGGING, É CHAMADA DE FITA RETARDADA POIS SEU PROCESSO É MAIS LENTO,POIS NECESSITA DE VÁRIOS PRIMERS DE RNA &nbsp;QUE INICIAM A FORMAÇÃO DOS FRAGMENTOS DE OKASAKI QUE SERÃO UNIDOS PELA DNA LIGASE.



A replicação do DNA depende de&nbsp;um complexo
multienzimático&nbsp;(DNA girase&nbsp;ou topoisomerase II,&nbsp;primase,&nbsp;DNA
ligase,&nbsp;DNA polimerase I,&nbsp;DNA polimerase III,
etc.), bem como de&nbsp;nucleotídeos livres&nbsp;e de uma cadeia de DNA
que servirá como&nbsp;matriz&nbsp;ou&nbsp;molde, entre outros
fatores. O rompimento das diversas pontes de hidrogênio, a fim de separar as
cadeias da molécula original, não constitui dificuldade, pois, apesar de serem
altamente específicas, são bastante frágeis.&nbsp;A formação e o rompimento
dessas pontes independem da DNA polimerase.&nbsp;A ação dessa
enzima&nbsp;(figura abaixo)&nbsp;consiste em catalisar a polimerização
dos nucleotídeos, formando a ligação fosfodiéster, com liberação de um
difosfato.





Durante a replicação do DNA,&nbsp;cada molécula-filha
possui apenas uma das cadeias parentais&nbsp;(indicada em&nbsp;preto&nbsp;na
figura seguir)&nbsp;emparelhada com uma cadeia nova&nbsp;(indicada
em&nbsp;branco&nbsp;na figura abaixo).&nbsp;As duas cadeias parentais
originais permanecem intactas,&nbsp;formando-se sempre duas
moléculas-filhas a partir da molécula original.

Reparo do&nbsp;DNA

Comparado com as moléculas
de proteínas e com o RNA, que são, via de regra, constantemente reciclados
(rapidamente degradas e substituídas por novas moléculas), o DNA é bastante
estável. O DNA genômico, entretanto, não está isento de alterações graduais,
quer na sua conformação quer na sua estrutura. Sua conformação pode, por
exemplo, se modificar à medida que ele sofre condensação e relaxamento,
necessários para a realização de funções vitais, como a sua replicação in
vivo&nbsp;e a sua expressão gênica via transcrição (síntese de RNA).
Alterações estruturais, por seu turno, podem surgir a partir lesões físicas ou
químicas de bases nitrogenadas ou de ligações fosfodiéster. Erros também podem
surgir como consequência de pareamentos incorretos durante a replicação, a
despeito dos mecanismos de auto-correção feitos pelas DNAs polimerases, como
veremos adiante. Na ausência de detecção e de reparação correta (figura a
seguir), essas lesões podem ser incorporadas ao DNA. Igualmente, uma mutação em
um gene de reparo pode inviabilizar o processo de reparação e provocar uma
cascata de mutações. Ao contrário das proteínas e dos RNAs que, via de regra,
são degradados após lesados, alterações do DNA de procariotos e eucariotos
costumam ser reparadas por mecanismos que revertem diretamente a lesão ou
substitui a região lesado. Dessa forma, os diversos mecanismos de reparo podem
anular os efeitos dos agentes mutagênicos, levando a que a sequência
nucleotídica normal seja restaurada e o conteúdo informacional seja preservado.
É graças, portanto, a esses mecanismos, presentes em todos os organismos e cuja
taxa depende de muitos fatores, como o tipo e a idade da célula, que a vida vem
se mantendo e evoluindo na Terra.





Se os processos de reparação
fossem 100% eficazes, os agentes mutagênicos não seriam uma ameaça para o DNA.
O reparo das mutações, entretanto, pode ser incorreto (figura acima), levando a
que a molécula perca sua atividade biológica, o que poderia se traduzir pela
inviabilidade da estrutura celular dela dependente. Neste contexto, deve-se
levar em consideração também a saturação dos sistemas de reparação devido a
volumes elevados de danos que o DNA possa sofrer em um curto intervalo de tempo.
Em função disso, poderá haver “replicação” de lesões não reparadas, perpetuando
as mutações.

Para sair de situações como essas, as bactérias utilizam
sistemas não expressos em células não danificadas, não sendo, portanto,
constitutivo e, sim, indutível. Um deles é o sistema de reparo&nbsp;SOS&nbsp;(esquema
abaixo), que, por gerar muitos erros no DNA, enquanto procura reparar as
lesões, é denominado&nbsp;propenso ao erro. Ele faz com que as DNAs
polimerases, paradas em um bloqueio, prossigam incorporando um ou mais nucleotídeo
até ultrapassarem a região danificada, atuando, dessa forma, como um mecanismo
reparador de emergência. O fato de os erros induzidos pelo sistema&nbsp;SOS ocorrerem
no local das lesões sugere que esse mecanismo insere nucleotídeos aleatórios no
lugar dos nucleotídeos danificados. Em função disso, esse sistema indutível,
que perpetua as mutações, só é utilizado quando todos os mecanismos “isentos”
de erros de reparo (reparação constitutiva) não conseguem solucionar o
problema, sendo, portanto, usado como último recurso. As células animais também
são dotadas de sistema de reparo indutíveis.





Trabalhos diversos têm
demonstrado que a mutagênese, na sua grande maioria, decorre de uma relativa
imprecisão dos processos de reparação. Essas imprecisões representam um dos
principais meios pelos quais danos no DNA, causados por diferentes agentes
mutagênicos, induzem a formação de tumores. Com base nisso, conclui-se que os processos de reparo do DNA estão
relacionados, direta ou indiretamente, à proteção contra o desenvolvimento de
cânceres e outras lesões degenerativas.

Vamos exercitar!!!!

<!--[if !supportLists]-->1)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
<!--[endif]-->&nbsp;Em uma das fitas de DNA de uma espécie
de vírus encontram-se 90 Adeninas e 130 Citosinas. Sabendo-se ainda que nessa
fita ocorre um total de 200 bases púricas e 200 bases pirimidinas, assinale a
alternativa correta.

a) Na
dupla fita de DNA ocorrem 180 Adeninas.

b) Na
dupla fita de DNA ocorrem 140 Guaninas.

c) Na
fita complementar ocorrem 300 bases púricas e 100 bases pirimidinas.

d) Na
fita complementar ocorrem 70 Adeninas e 110 Citosinas.

e)
Não é possível determinar a composição de bases nitrogenadas da fita
complementar. 



<!--[if !supportLists]-->2)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
<!--[endif]-->(UPE) Admitindo-se que a molécula de DNA seja
constituída de 2.000 nucleotídeos e destes 450 sejam de Timina, as percentagens
dos 4 tipos de bases nitrogenadas que formam os nucleotídeos são:

a)
22,5% de Adenina; 22,5% de Citosina; 27,5% de Timina; 27,5% de Guanina.

b)
22,5% de Adenina; 22,5% de Timina; 27,5% de Citosina; 27,5% de Guanina.

c)
27,5% de Adenina; 22,5% de Timina; 27,5% de Citosina; 22,5% de Guanina.

d)
27,5% de Timina; 27,5% de Adenina; 22,5% de Citosina; 22,5% de Guanina.

e)
22,5% de Guanina; 27,5% de Citosina; 22,5% de Adenina; 25,5% de Timina.



<!--[if !supportLists]-->3)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
<!--[endif]-->. Em
1953, James Watson e Francis Crick propuseram ao mundo o modelo do DNA. Em meio
século de pesquisa, os avanços nessa área vêm sendo surpreendentes e têm aberto
novos horizontes nos vários campos da biotecnologia. No esquema abaixo, está
representado, de forma simplificada, o processo de replicação semiconservativo
e semidescontínuo dessa molécula.





Baseado
na figura e nos seus conhecimentos assinale a alternativa correta.

a) A
replicação do DNA requer apenas dois “sistemas” enzimáticos: as DNA polimerases
e a DNA ligase.

b) As
DNA polimerases só adicionam os novos nucleotídeos na fita em formação, na
extremidade&nbsp;3‘OH&nbsp;do nucleotídeo já estabilizado.

c) No
esquema,&nbsp;B&nbsp;representa a fita líder (leading), que é alongada
na direção&nbsp;3‘OH→ 5‘P&nbsp;de forma contínua.

d) A
fita&nbsp;A&nbsp;é sintetizada em segmentos longos, com cerca de 10.000
a 20.000 nucleotídeos (fragmentos de Okazaki), e em sentido oposto ao do
movimento da forquilha de replicação, com lacunas entre eles.

e) A
velocidade de alongamento da fita&nbsp;A&nbsp;é ligeiramente superior à
da fita&nbsp;B&nbsp;(fita retardada).



<!--[if !supportLists]-->4)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
<!--[endif]-->&nbsp;Com relação aos ácidos
nucleicos é correto afirmar.

I. As
bases purinas são idênticas no DNA e RNA.

II.
Tanto o DNA quanto o RNA são formados por bases nitrogenadas, pentose e
fosfato.

III.
O DNA é formado por um único filamento enquanto que o RNA é formado por dois
filamentos ligados entre si por pontes de hidrogênio.

IV.
No processo de duplicação do DNA a molécula original (molécula-mãe) dá origem a
duas moléculas filhas semiconservativas.

V. No
processo de tradução (síntese de proteínas), a sequência de bases do RNAr (RNA
ribossômico) é que orienta a incorporação dos aminoácidos na formação das
proteínas.

São
verdadeiras apenas as afirmativas:

a)&nbsp;I&nbsp;e&nbsp;III.

b)&nbsp;I,&nbsp;II&nbsp;e&nbsp;IV.

c)&nbsp;I,&nbsp;II&nbsp;e&nbsp;III.

d)&nbsp;II,&nbsp;IV&nbsp;e&nbsp;V.

e)&nbsp;IV&nbsp;e&nbsp;V.

<!--[if !supportLists]-->5)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
<!--[endif]-->&nbsp;(PUC-MG) O esquema a seguir
é um processo celular vital, que ocorre também em você.





Nesse
processo ocorre produção de, exceto:

a)
Macromoléculas de reserva energética.

b)
Enzimas usadas, por exemplo, no processo digestivo.

c)
Moléculas de defesa do corpo.

d)
Moléculas utilizadas nos processos de cicatrização.



6) . (UPE)
Na natureza, existem dois tipos celulares básicos: procariontes e eucariontes.
Entre os eucariontes, temos células animais e vegetais. Sobre a estrutura
química do material genético dos referidos tipos celulares, analise as
afirmativas a seguir:

I.
Nos procariontes, o DNA (material genético) é composto por unidades chamadas
nucleotídeos, constituídos de um açúcar de cinco carbonos, a desoxirribose, uma
base nitrogenada e um radical fosfato. No entanto, nos eucariontes, o açúcar é
a ribose.

II.
Em todos os tipos celulares, o DNA (material genético) é composto de um açúcar,
a desoxirribose, uma base nitrogenada (púrica ou pirimídica) e um radical
fosfato, formando uma molécula dupla-hélice (modelo de Watson e Crick).

III.
Em todos os tipos celulares, o DNA (material genético) é formado por duas
cadeias de nucleotídeos, compostos de um açúcar de cinco carbonos, a
desoxirribose, um radical fosfato e uma base nitrogenada cujas quantidades de
adenina e guanina são iguais bem como as de citosina e timina.

IV.
Nos procariontes, seres unicelulares mais simples, o DNA (material genético) é
um polinucleotídeo fita simples, enquanto, nos eucariontes, é um
polinucleotídeo do tipo dupla-hélice (modelo de Watson e Crick).

V. Em
todos os tipos celulares, o DNA (material genético) é uma dupla-hélice
resultante de dois polinucleotídeos paralelos, ligados entre si por suas bases,
através de pontes de hidrogênio entre pares de bases específicas: a adenina
emparelha-se com a timina, e a guanina, com a citosina.

Estão
corretas:

a)&nbsp;I&nbsp;e&nbsp;III.

b)&nbsp;II,&nbsp;IV&nbsp;e&nbsp;V.

c)&nbsp;II&nbsp;e&nbsp;V.

d)&nbsp;III&nbsp;e&nbsp;V.

e)&nbsp;IV&nbsp;e&nbsp;V.