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ÁCIDOS NUCLÉICOS
Os ácidos nucleicos são macromoléculas (ou seja, moléculas gigantes) encontradas em todas as células vivas, são formadas por unidades menores conhecidas como nucleotídeos. Tais moléculas recebem esse nome devido ao seu caráter ácido e também por terem sido descobertos no núcleo celular, em meados do século XIX.
Existem dois tipos de ácido nucleico: o ácido desoxirribonucleico, mais conhecido pela sigla DNA e o ácido ribonucleico, conhecido como RNA que serão explicados posteriormente.
LOCALIZAÇÃO
Sabe-se que todas as células do organismo possuem o mesmo DNA e que esse DNA se encontra principalmente no núcleo das células, mas já foram encontradas em organelas citoplasmáticas (mitocôndrias, cloroplastos e centríolos).
Diferente do DNA, o RNA além de ser encontrado dentro do núcleo da célula, ele pode está localizado também fora do núcleo (isto é, no citoplasma).
CONCEITO
DNA
O DNA, também conhecido pelo nome de 'A molécula da vida' foi descoberta em 1953, com os estudos do bioquímico norte-americano James D. Watson e o biologista molecular Francis Crick.
Mas o que é essa molécula?
Como já foi dito, é a sigla para ácido desoxirribonucléico que é um composto orgânico cujas moléculas contêm as informações genéticas que coordenam o desenvolvimento e funcionamento de todos os seres vivos e de alguns vírus. Os segmentos de DNA que contêm a informação genética são denominados genes, o resto da sequência tem importância estrutural ou está envolvido na regulação do uso da informação genética.
A função dele é passar as informações necessárias do material genético para a síntese de proteínas e sua replicação. E o que é isso? A síntese de proteínas nada mais é do que a produção de proteínas que as células precisam para o metabolismo e desenvolvimento.
A replicação é o conjunto de reações por meio das quais o DNA faz uma cópia de si mesmo cada vez que uma célula se divide e transmite suas informações às células filhas.
A replicação do DNA ocorre de forma semiconservativa, é iniciada em origens únicas e geralmente ocorre de forma bidirecional, a partir de cada origem de replicação. A fidelidade da replicação é muito grande, com uma média de apenas um erro por bilhão de nucleotídeos incorporados após a síntese e correção de erros durante e imediatamente após a replicação.
A replicação do DNA é um processo semiconservativo, pois cada uma das suas moléculas recém formadas conserva uma das cadeias da molécula que a originou e forma uma cadeia nova, complementar ao seu molde.
A replicação do DNA envolve três etapas:
Iniciação
Ampliação ou alongamento
Término
Para que a síntese de DNA ocorra, são necessários dois substratos fundamentais: desoxinucleosídeos trifosfatados e uma junção iniciador: molde.
O DNA começa a ser sintetizado pela extensão de extremidade 3' do iniciador. Essa é uma característica universal do DNA e do RNA. A fita molde irá orientar qual dos quatro nucleosídeos trifosfatados será adicionado. As duas fitas possuem uma orientação antiparalela, o que significa que a fita molde para a síntese de DNA tem orientação oposta à fita de DNA que está sendo sintetizada.
A síntese do DNA é catalisada pela enzima DNA-polimerase. Ela utiliza um único sítio ativo para catalisar a síntese do DNA. O pareamento correto das bases é necessário para que a DNA-polimerase catalise a adição do nucleotídeo. Ambas as fitas do DNA são sintetizadas juntas na forquilha de replicação, com orientação antiparalela.
Durante o processo de replicação, as pontes de hidrogênio são catalizadas e os nucleosídeos livres unem-se a elas, respeitando sempre a regra do emparelhamento: Adenina-Timina, Citosina-Guanina. À medida que se encaixam nas cadeias do DNA, vão formando duas novas cadeias, obedecendo a regra da replicação semiconservativa.
Erros de replicação
Em sua maioria, os erros são rapidamente removidos e corrigidos por uma série de enzimas do sistema de reparo do DNA que primeiro reconhecem que filamento na dupla hélice recém-sintetizada contém a base incorreta e então a substitui pela base complementar correta. A replicação do DNA precisa ser um processo extremamente preciso, pois a carga de mutação sobre um organismo é intolerável, embora ocorra a uma taxa de menos de uma mutação de par de bases por divisão celular.
O DNA é o responsável pela transmissão das características genéticas (cor dos olhos, pele, cabelo, fisionomia, etc) entre os seres vivos.
É constituído por duas cadeias ou fitas de nucleotídeos que se mantêm unidas em dupla hélice por pontes de hidrogênio entre as bases dos nucleotídeos. Esses, por sua vez, são compostos por um grupo fosfato, uma molécula de açúcar de cinco carbonos e base nitrogenadas que podem ser adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T).
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'.
A e G têm estrutura de dois anéis, característica de um tipo de substância chamada purina enquanto C e T têm a estrutura com somente um anel, característica relacionada às pirimidinas.
Na molécula de DNA há o pareamento de uma purina com uma pirimidina e esse pareamento complementar não é ao acaso: A sempre pareia com T, através de duas pontes de hidrogênio, e C sempre pareia com G, por três pontes de hidrogênio. Assim, a quantidade de A sempre é igual à de T e a quantidade de C é a mesma que a de G.
Por a fita de DNA ser composta por dois filamentos, essas bases nitrogenadas só podem ser pareadas se elas estiverem opostas uma das outras, ou seja, se elas estiverem em fitas diferentes.
RNA
Sigla para ácido ribonucléico é o responsável pela síntese de proteínas da célula. O RNA é formado geralmente em cadeia simples, que pode, por vezes, ser dobrado, e as moléculas formadas por RNA possuem dimensões muito inferiores às formadas por DNA.
O RNA é constituído por uma ribose, por um fosfato e uma base nitrogenada. A composição do RNA é muito semelhante ao do DNA, porém apresenta algumas diferenças como: o RNA é formado por uma cadeia simples, e não uma de dupla hélice como o DNA, contém o açúcar ribose e o DNA contém o açúcar desoxirribose.
Outro fato é a diferença das bases nitrogenadas. No lugar da timina, o RNA possui a uracila. Dessa forma, suas bases são: adenina (A), citosina (C), guanina (G) e uracila (U).
Existem três tipos de RNAs:
RNA mensageiro: Contêm a informação para a síntese de proteínas.
Os RNAm representam cerca de 4% do RNA celular total.
RNA transportador: Transporta aminoácidos para que ocorra a síntese de proteínas.
Os RNAt correspondem a 10% do RNA total da célula, e são denominados de adaptadores.
RNA ribossômico: Componentes da maquinaria de síntese de proteínas presente nos ribossomos.
Os RNAr correspondem a 85 % do RNA total da célula, e são encontrados nos ribossomos (local onde ocorre a síntese protéica).
Todas as formas de RNA são sintetizadas por enzimas (RNA polimerases) que obtêm informações em moldes de DNA.
O RNAr, inicialmente armazenado nos nucléolos, passa para o citoplasma e , associado a proteínas, forma os ribossomos, que se prendem às membranas do retículo endoplasmático. Os ribossomos dispõem-se enfileirados, constituindo os polirribossomos ou polissomos, junto dos quais as proteínas vão ser sintetizadas. Cada polissomo é também denominado unidade de tradução, pois permite a síntese de um tipo de polipeptídeo.
O RNAm leva para o citoplasma as informações para a síntese das proteínas. Existe um tipo de RNAm para cada tipo de cadeia polipeptídica, que vai constituir uma proteína. O RNAm transporta a informação genética na forma de códons, copiados do DNA; um códon consiste em uma seqüência de três nucleotídeos.
O RNAt move-se do núcleo para o citoplasma, onde se liga a aminoácidos, e deslocando-se até os ribossomos. Apresenta regiões com pareamento de bases, que lhe conferem um aspecto de "trevo de três folhas".
Cada molécula de RNAt apresenta uma extremidade que se liga a diferentes tipos de aminoácidos e uma região com uma seqüência de três nucleotídeos, o anticódon, que pode parear com um dos códons do RNAm.
QUESTÕES
Há uma impressionante continuidade entre os seres vivos (…). Talvez o exemplo mais marcante seja o da conservação do código genético (…) em praticamente todos os seres vivos. Um código genético de tal maneira "universal" é evidência de que todos os seres vivos são aparentados e herdaram os mecanismos de leitura do RNA de um ancestral comum.
Fonte: Morgante & Meyer, 2009.
O termo "código genético" refere-se:
ao conjunto de trincas de bases nitrogenadas, cada trinca correspondendo a um determinado aminoácido
ao conjunto de todos os genes dos cromossomos de uma célula, capazes de sintetizar diferentes proteínas
ao conjunto de proteínas sintetizadas a partir de uma sequência específica de RNA
a todo o genoma de um organismo, formado pelo DNA de suas células somáticas e reprodutivas
à síntese de RNA a partir de uma das cadeias do DNA, que serve de modelo
O DNA presente nas mitocôndrias tem composição e estrutura típicas desse tipo de ácido nucleico portanto é formado por:
uma cadeia de nucleotídeos em que as bases nitrogenadas interagem, formando ligações fosfo-diéster.
duas cadeias polinucleotídicas paralelas e complementares entre si, através dos pareamentos de aminoácidos.
nucleotídeos que são compostos por uma base nitrogenada, uma pentose e um radical "fosfato".
Está(ão) correta(s)
a) apenas I b) apenas II c) apenas III d) apenas I e II e) apenas II e III.
A sequência de aminoácidos de uma proteína é determinada pela seqüência de:
pentoses da molécula de DNA.
pentoses da molécula de RNA - mensageiro.
bases da molécula de DNA.
bases da molécula de RNA - transportador.
bases da molécula de RNA – ribossômico
Indique a alternativa ERRADA relativa ao código genético e à síntese de proteínas:
Os genes são formados por ácido desoxirribonucléico e controlam a produção de proteínas da célula, determinando as características de um ser vivo.
Todas as células do corpo têm a mesma coleção de genes, mas, apesar disto, encontramos células com formas e funções diferentes.
A mutação é uma alteração do código genético de um organismo e pode ser provocada por radiações ou substâncias químicas.
As mudanças na programação genética de um organismo não alteram a produção de proteínas, nem as suas características.
A Engenharia Genética, que é uma técnica de manipulação dos genes, pode corrigir defeitos no código.
É como se em cada quarto de um imenso prédio existisse uma estante contendo os planos do arquiteto para todo o prédio. (...) No homem, os planos do arquiteto montam 46 volumes. Nessa analogia, proposta por Richard Dawkins no livro "O gene egoísta", cada página de cada volume contém um texto formado por uma seqüência de:
fenótipos b) aminoácidos c) cromossomos d) bases nitrogenadas
Os itens abaixo referem-se à estrutura, composição e função dos ácidos nucleicos.
Estrutura: I) Dupla hélice; II) Cadeia simples.
Composição: 1) Presença de uracila; 2) Presença de timina.
Função: a) síntese de proteínas; b) transcrição gênica.
São características do ácido ribonucleico:
a) II – 2 – b
b) I – 1 – a
c) I – 2 – b
d) II – 1 – a
e) II – 1 – b
8) No esquema abaixo sobre a estrutura do DNA, os números 1, 2 e 3 representam, respectivamente:
a) Base nitrogenada, desoxirribose e fosfato;
b) Base nitrogenada, fosfato e desoxirribose;
c) Fosfato, desoxirribose e base nitrogenada;
d) Fosfato, base nitrogenada e desoxirribose;
e) Desoxirribose, fosfato e base nitrogenada.
9) Assinale a alternativa que contém as palavras que completam a frase abaixo:
Existem cinco tipos principais de bases nitrogenadas: adenina, ______________, citosina, __________ e uracila. As duas primeiras possuem um duplo anel de átomos de carbono e derivam de uma substância chamada ____________, sendo, por isso, denominadas bases ______________.
a) Guanina, timina, purina, púricas.
b) Timina, guanina, pirimidina, púricas.
c) Timina, guanina, pirimidina, púricas.
d) Timina, guanina, púricas, pirimídicas.
e) Guanina, timina, purina, pirimidina.
10) As bases nitrogenadas são:
a) pareadas na mesma fita.
b) pareadas em RNA e DNA.
c) não são pareadas.
d) pareadas em sentido reverso.
e) pareadas em fitas opostas.
QUESTÕES SUBJETIVAS
Em relação ao material (código) genético, como as células se diferenciam?
O que é e quais são as funções primordiais dos ácidos nucléicos? Quais são os dois tipos principais de ácidos nucléicos?
Quais são as principais diferenças entre o DNA e RNA em relação a estrutura, composição e funções nos processos de expressão genética.
Qual é a unidade monomérica (formadora) do DNA e do RNA? O esquema genérico desta unidade é vista abaixo. Quando se forma o polímero nucléico - DNA- qual é a função de cada parte na estrutura desta macromolécula genética.
Um dos processos essenciais no desenvolvimento e divisão celular é o fenômeno denominada replicação ou duplicação do DNA que precede as divisões celulares.
Pergunta-se
a) Por que razão este processo é essencial para que ocorra a divisão celular
b) Tal replicação é classificada como semi-conservativa. Qual é a razão para este processor ser assim classificado?
c) Qual é a aparelhagem enzimática que promove tal processo? Em que região da célula eucariótica ocorre tal fenômeno?
