DNA e RNA: estrutura e diferenças

Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Biologia
Ensino Médio, 3ª Série
Os ácidos nucleicos (DNA): composição e
estrutura molecular

COMPONENTE CURRICULAR: BIOLOGIA - Série 1º Ano
Tópico: Os ácidos nucleicos (DNA): composição e estrutura molecular
Os ácidos nucleicos são assim chamados por
seu caráter ácido, e por terem sido originalmente
descobertos no núcleo das células.
A partir da década de 1940, os ácidos
nucleicos passaram a ser intensivamente
estudados, pois se descobriu que eles formam os
genes responsáveis pela herança biológica.(1). .

Os ácidos nucleicos são constituídos por três
tipos de componentes:
• glicídios do grupo das pentoses;
• ácido fosfórico;
• bases nitrogenadas.
Esses componentes organizam-se em trios
moleculares denominados nucleotídios, que se
encadeiam às centenas ou aos milhares para formar
uma molécula de ácido nucleico.

Representação de nucleotídio
NUCLEOTÍDEO base
nitrogenada
desoxirribose
ácido fosfórico
Imagem: NEUROticker / public domain

Há dois tipos de ácidos nucleicos:
• ácido desoxirribonucleico conhecido como DNA;
• ácido ribonucleico conhecido como RNA.
Essas substâncias apresentam,
respectivamente, desoxirribose e ribose em suas
moléculas. Dos cinco tipos de base nitrogenadas
presentes nos ácidos nucleicos, três ocorrem tanto
no DNA quanto no RNA.
adenina (A), citosina (C), guanina (G)

As 7 principais diferenças entre DNA e RNA
DNA e RNA são polímeros cujas funções são armazenar, transportar e utilizar as informações
genéticas. Veja a seguir as principais diferenças entre eles.

A base nitrogenada timina (T) ocorre
exclusivamente no DNA, enquanto a base uracila(U)
ocorre exclusivamente no RNA.
Disso decorre que uma molécula de DNA, por
maior que seja, terá apenas 4 tipos de
nucleotídeos, todos possuindo desoxirribose, no
entanto, diferindo quanto ao tipo de base. Já numa
molécula de RNA, os 4 tipos de nucleotídeos terão a
ribose, e uma das 4 bases nitrogenadas.

Representação de bases nitrogenadas, açucares e ácido fosfórico.
BASES PIRIMÍDICAS
AÇÚCARES ÁCIDO FOSFÓRICO
Citosina Timina Uracila
Desoxirribose Ribose
BASES PÚRICAS
Adenina Guanina
NUCLEOTÍDEO
(DNA)
Imagens
de
cima
para
baixo
e
da
esquerda
para
a
direita:
(a)
Michał
Sobkowski
/
GNU
Free
Documentation
License.
(b)
cacycle
/
GNU
Free
Documentation
License.
(c)
NEUROticker
/
public
domain.
(d)
Yikrazuul
/
public
domain.
(e)
Richard
Wheeler
/
GNU
Free
Documentation
License.
(f)
NEUROticker
/
public
domain.
(g)
cacycle
/
GNU
Free
Documentation
License.
(h)
Ed
(Edgar181)
/
public
domain.
(i)
NEUROticker
/
public
domain.

As bases nitrogenadas são classificadas em
pirimídicas e púricas .
A bases pirimídicas são formadas por uma
cadeia fechada com quatro átomos de carbono e
dois de nitrogênio. São elas: citosina (C), timina
(T), uracila (U).
As bases púricas, por sua vez, apresentam
estrutura química constituída por duas cadeias
fechadas, e também chamadas aneis. São elas:
adenina (A) ou guanina (G).

Estrutura dos ácidos nucleicos
Moléculas de DNA são constituídas por duas
cadeias de nucleotídeos enroladas uma sobre a
outra, lembrando um escada helicoidal.
As duas cadeias mantêm-se unidas entre si
por meio de um tipo especial de ligação, a ligação
de hidrogênio (ou ponte de hidrogênio) entre pares
de bases específicos.

A adenina emparelha-se e forma ponte de
hidrogênio com timina; a guanina emparelha-se e
forma ponte de hidrogênio com citosina.
Moléculas de RNA são geralmente formadas
por cadeia única, que se enrola sobre si mesma.
Alguns vírus, no entanto, como o do mosico-do-
tabaco, possuem RNA de dupla-cadeia (2).

Diferentes formas de representar uma molécula de DNA: representação plana: duas cadeias por duas
bases nitrogenadas, representada na seleção retangular acima um nucleotídeo. Representado da dupla-
hélice no espaço, mostrando as ligações de ponte de hidrogênio. Representação dos átomos por modelos
de esfera.
Nucleotídeo
Bases nitrogenadas
Pontes de
hidrogênio
Cadeia de açúcares
e fosfatos
Imagens
da
esquerda
para
a
direita:
(a)
Mirmillon
/
public
domain.
(b)
Zephyris
/
GNU
Free
Documentation
License.
(c)
Elapied
e
Stw
/
public
domain.

A molécula de DNA possui uma configuração
estrutural bastante distinta. O modelo inicial que
explica a estrutura do DNA foi proposto por James
D. Wastson e Francis H.C. Crick em 1953.
Segundo eles, a molécula de DNA é uma fita
dupla constituída por duas cadeias paralelas que
correm em direções opostas. Os emparelhamentos
são estabelecidos graças à afinidade química entre
as bases adenina e timina (A-T) e guanina e citosina
(G-C).

Notamos que a ligação se faz sempre entre
uma base púrica e uma base pirimídica e que há
afinidade química somente entre adenina, e timina,
e guanina e citosina.
Na verdade, essa afinidade pode ser
constatada observando-se as ligações que se
estabelecem entre as bases e que se chamam
ponte de hidrogênio. Estas são ligações fracas que
ocorrem entre átomos de hidrogênio e alguns
outros maiores que ele, entre os quais estão o
oxigênio,o nitrogênio e o flúor.

O modelo adotado até hoje abriu um novo e
importante campo de estudo: o da genética
molecular. Isso rendeu a Watson, a Crick e a Wilkins
o prêmio Nobel de Medicina e Fisiologia de 1962.
Detalhe de uma molécula de DNA,
evidenciando o pareamento de bases
nitrogenadas
Imagem:
Mirmillon
/
public
domain
Molécula de DNA dupla-hélice.
Imagem:
Giac83
/
public
domain

O RNA tem origem a partir da molécula de
DNA.
O RNA, ou ácido ribonucleico, é uma molécula
em cadeia simples, apresentando uma estrutura
primária semelhante à do DNA. Como principais
diferenças em relação ao DNA, o RNA (3):
Imagem:
Estrutura
química
do
RNA
/
Narayanese
/
GNU
Free
Documentation
License
Imagem:
Joz1340
/
Public
Domain.

• possui a ribose em vez da 2`-desoxirribose, o que
lhe confere uma desvantagem estrutural, pois
torna-se menos resistente à hidrólise;
• é composto por duas bases heterocíclicas da
família das purinas (guanina e adenina) e duas
pirimidinas (citosina e uracila, em detrimento da
timina, presente no DNA) (4);

• apresenta-se, normalmente, sob a forma de cadeia
simples, podendo ocorrer emparelhamento das
bases a nível intramolécular (o que torna o RNA não
redundante), assumindo formas complexas e pouco
usuais;
Tal como no DNA, no RNA, os nucleotídeos estão
ligados por ligações fosfodiéster 3'-5'. Apesar destes
ácidos nucleicos poderem formar duplexos, estão
normalmente sob a forma de cadeia simples (5);

Representação estrutural de um
ribonucleotídeo, mais especificamente da uridina-
5'-monofosfato (ou ácido 5'-uridílico).
Os RNA, existem na célula como produto
direto de genes e pertencem a 3 classes distintas:
• RNA mensageiro (RNAm): Essa classe de RNA,
que é responsável por codificar as proteínas, tem
seus códons (sequência de três bases nitrogenadas
que codifica um aminoácido)

• RNA ribossômico (RNAr): O RNA ribossômico, também
chamado de ribossomal, é aquele que constitui o
ribossomo. Assim que são sintetizados, os RNAr
acumulam-se, formando regiões conhecidas como
nucléolos. Nesses locais, o RNAr combina-se com
proteínas e origina os ribossomos.
• RNA transportador (RNAt): O RNA transportador faz o
transporte de um aminoácido específico para a síntese
de proteína. Essa classe de RNA, que é semelhante em
procariontes e eucariontes.

Imagem:
Autor
desconhecido
/
domínio
público
Citoplasma
Transcrição
Núcleo
Translação
Proteína
Ribossoma
(Complexo rRNA/Proteína)

AUCG’s
DNA
ácido
desoxirribonucleico
RNA
ácido
ribonucleico
esqueleto
fosfoglicídico
par de
bases
ATCG’s
bases
azotadas
bases
azotadas
citosina citosina
guanina guanina
adenina
adenina
timina
uracilo
Substitui timina no RNA
Imagem: Da lateral esquerda: (a) Michał Sobkowski / GNU Free Documentation License; (b) Ed (Edgar181) / public domain.(c) cacycle / GNU Free
Documentation License. (d) cacycle / GNU Free Documentation License. Central: (e) Boumphreyfr / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0
Unported. (f) Boumphreyfr / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. Da lateral direita: (g) Michał Sobkowski / GNU Free Documentation
License. (h) Ed (Edgar181) / public domain. (i) cacycle / GNU Free Documentation License. (j) NEUROticker / public domain.

A duplicação do DNA
O modelo estrutural do DNA proposto por
Watson e Crick explica a duplicação dos genes: as
duas cadeias do DNA se separam e cada uma delas
orienta a fabricação de uma metade
complementar.
O experimento dos pesquisadores Meselson
e Stahl confirmou que a duplicação do DNA é
semiconservativa, isto é, que metade da molécula
original se conserva íntegra em cada uma das duas
moléculas-filhas (7).

No processo de duplicação do DNA, as pontes
de hidrogênio entre as bases se rompem e as duas
cadeias começam a se separar. À medida que as
bases vão sendo expostas, nucleotídeos que vagam
pelo meio ao redor vão se unindo a elas, sempre
respeitando a especificidade de emparelhamento:
Imagem:
Madprime
/
Creative
Commons
Attribution-Share
Alike
3.0
Unported

A com T, T com A, C com G e G com C.
Uma vez ordenados sobre a cadeia que está
servindo de modelo, os nucleotídeos se ligam
em sequência e formam uma cadeia
complementar sobre cada uma das cadeias
da molécula original.
Assim, uma molécula de DNA reproduz
duas moléculas idênticas a ela (8).

Timina
Adenina
Guanina
Citosina
Esquema de duplicação de DNA
Imagem:
Madprime
/
Creative
Commons
Attribution-Share
Alike
3.0
Unported

Diversos aspectos da duplicação do DNA já
foram desvendados pelos cientistas. Hoje, sabe-
se que há diversas enzimas envolvidas nesse
processo.
Certas enzimas desemparelham as duas
cadeias de DNA, abrindo a molécula. Outras
desenrolam a hélice dupla, e há, ainda, aquelas
que unem os nucleotídeos entre si. A enzima que
promove a ligação dos nucleotídeos é conhecida
como DNA polimerase, pois sua função é construir
um polímero (do grego poli, muitas, e meros,
parte) de nucleotídeos (9).

Transcrição da informação genética
A síntese de RNA (mensageiro, por exemplo)
se inicia com a separação das duas fitas de DNA.
Apenas uma das fitas do DNA serve de molde para
a produção da molécula de RNAm. A outra fita não
é transcrita. Essa é uma das diferenças entre a
duplicação do DNA e a produção do RNA (10).
Imagem: Forluvoft / domínio público

As outras diferenças são:
os nucleotídeos utilizados possuem o açúcar
ribose no lugar da desoxirribose; há a participação
de nucleotídeos de uracila no lugar de
nucleotídeos de timina;
Assim, se na fita de DNA que está sendo
transcrita aparecer adenina, encaminha-se para
ela um nucleotídeo complementar contendo
uracila (11);

Imaginando um segmento hipotético de um
filamento de DNA com a sequência de bases:
DNA- ATGCCGAAATTTGCG
O segmento de RNAm formado na transcrição terá
a sequência de bases (12):
RNA- UACGGCUUUAAACGC

Em uma célula eucariótica, o RNAm
produzido destaca-se de seu molde e, após passar
por um processamento, atravessa a carioteca e se
dirige para o citoplasma, onde se dará a síntese
proteica. Com o fim da transcrição, as duas fitas de
DNA seu unem novamente, refazendo-se a dupla
hélice (13).

DIFERENÇAS DNA E RNA
DNA RNA
Açúcar desoxirribose ribose
Filamento duplo simples
Função Inf. genética Sint.
proteínas
Bases
Nitrogenadas
Piridiminas:
Citosina e
Timina
Purinas:
Adenina e
Guanina
Piridiminas:
Citosina e
Uracila
Purinas:
Adenina e
Guanina
Transcrição: DNA faz RNA
Imagem: Boumphreyfr/ Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos
Termos 3.0 Não Adaptada

Trifosfato de adenosina (ATP)
As células necessitam de suprimento
constante de energia para manter sua organização e
sua funcionamento. A energia, que provém
primariamente de degradação de moléculas
orgânicas do alimento, encontra-se armazenada em
moléculas de uma substância chamada trifosfato de
adenosina.

Essa substância tem por função:
• captar a energia liberada nas reações exergônicas
(ou seja, aquelas que liberam energia);
• armazená-las em ligações moleculares de alta
energia;
•transferir energia para processos endergônicos
(isto é, que absorvem energia).

Estrutura química do ATP
Do ponto de vista químico, o ATP é um
nucleotídeo que é constituído pela base
nitrogenada adenina, unida ao glicídio ribose,
unido, por sua vez, a três grupos fosfatos
encadeados.
As ligações químicas entre dois fosfatos do
ATP são ligações de alta energia; são representadas
graficamente pelo símbolo ~.

Formula estrutural do ATP. A partir da molécula formada pela adenina e pela ribose é
chamada adenosina. A adição de um fosfato à adenosina origina o monofosfato de
adenosina (AMP) , a adição de um segundo fosfato dá origem ao disfosfato de
adenosina (ADP) e a um terceiro fosfato origina o trifosfato de adenosina (ATP).
Imagem:
Batterytime/
domínio
público
Grupo fosfato Ribose
Adenina

Recursos extras
Apresentação de animações do youtube; Música dos ácidos nucleicos.
http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=ljmS_t3G1mY
Construção de modelo 3D em goma da molécula de DNA (DNA comestível).

EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
01. Numa molécula de DNA, a quantidade de...
a) adenina mais timina é igual à de citosina mais guanina.
b) citosina mais uracila é igual à de timina mais adenina.
c) uracila mais adenina é igual à de citosina mais
guanina.
d) guanina mais timina é igual à de citosina mais uracila.
e) adenina mais citosina é igual à de guanina mais timina.

02. O que significa: DNA e RNA?
03. As bases nitrogenadas podem dividir-se em dois
grupos. Caracterize esses dois grupos, indicando as
bases constituintes.
04.Desenhe a composição de um nucleotídeo,
identificando suas partes.

05. A molécula de DNA é constituída por...
a) uma cadeia de polipeptídeos unidos por pontes de
hidrogênio.
b) duas cadeias de polipeptídeos formando uma
dupla hélice.
c) uma cadeia de nucleotídeos que tem a capacidade
de se replicar.
d) duas cadeias de nucleotídeos unidas por pontes de
hidrogênio.
e) duas cadeias de bases nitrogenadas unidas por
polipeptídeos.

REFERÊNCIAS
J.M. Amabis; G.R. Martho; Fundamentos da Biologia
Moderna,4.Ed,São Paulo:Moderna.2006.
Carvalho, Wanderley; Biologia em Foco, volume único – São
Paulo: FTD, 2002.
www.sobiologia.com.br/conteudo/citologia/cito27.php.
www.portalsaofrancisco.com.br
www.youtube.com.br

Tabela de Imagens
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nmonophosphat_protoniert.svg
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7a Michał Sobkowski / GNU Free Documentation
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25 Madprime / Creative Commons Attribution-
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