1) Os ácidos nucleicos são moléculas encontradas no núcleo das células que controlam os processos vitais e hereditários. 2) Existem dois tipos principais: DNA e RNA. O DNA armazena e transmite a informação genética através da replicação, enquanto o RNA participa da síntese de proteínas através da transcrição. 3) Ambos são formados por nucleotídeos constituídos de ácido fosfórico, açúcar e base nitrogenada.

1. Ácidos Nucleicos
I. INTRODUÇÃO
Os ácidos nucleicos foram descobertos pelo bioquímico suíço Friedrich
Miescher, nos fins do século XIX, no núcleo da célula do pus e em
espermatozoides; tais substâncias eram diferentes daquelas até então conhecidas,
e, como foram descobertas no núcleo das células mencionadas, ele denominou-as
ácidos nucleicos para identificá-las.
Em 1953, James Watson e Francis Crick postularam a estrutura da dupla
hélice do DNA. Sua hipótese, que foi verificada por muitos experimentos,
representou a confluência da teoria genética, que contribuiu com o conceito do
código genético. Cada característica é determinada, por genes, unidades
encontradas nas moléculas de DNA cuja expressão depende de uma série de
reações químicas que culminam com a manifestação do caráter.
Verificou-se também que todos os organismos possuem ácidos nucleicos e que sua constituição é
extremamente semelhante. Seja numa bactéria ou num mamífero, as palavras do código genético são
as mesmas variando apenas a sequência, a disposição, em cada organismo.
Os ácidos nucleicos (moléculas mestras) controlam os processos vitais básicos em todos os
organismos, desde os mais inferiores, que são os vírus, até o homem, que é o ser mais complexo.
2. TIPOS DE ÁCIDOS NUCLEICOS
a) DNA ou ADN (ácido desoxirribonucleico)
b) RNA ou ARN (ácido ribonucleico)
3. CONSTITUIÇÃO
Tanto o DNA quanto o RNA são moléculas constituídas por unidades denominadas nucleotídeos
ou nucleótides.
Vejamos a estrutura do nucleotídeo.
4. ESTRUTURA DO NUCLEOTÍDEO
Cada nucleotídeo é constituído de:
4. 1. Um ácido fosfórico – H3PO4
4.2. Um açúcar de 5 átomos de carbono, que pode ser: ribose ou desoxirribose – C5H10O5
4.3. Uma base orgânica nitrogenada, que pode ser: base púrica ou base pirimídica.
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2. As bases púricas derivam da substância purina, em cuja estrutura encontram dois anéis de
carbono e nitrogênio e as pirimídicas derivam da pirimidina, onde se encontra um anel simples de
carbono e nitrogênio.
As bases púricas são: Adenina e Guanina
As bases pirimídicas são: Citosina, Timina e Uracil ou Uracila.
Para facilitar a compreensão da estrutura do nucleotídeo, convencionou-se representar seus
componentes através de símbolos.
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3. São eles:
5. NUCLEOTÍDEOS DO DNA
No DNA a pentose é sempre a desoxirribose e as bases nitrogenadas são: adenina, guanina,
citosina e timina.
A timina é exclusiva da molécula de DNA.
Portanto, a molécula de DNA é constituída por apenas 4 tipos de nucleotídeos.
Os nucleotídeos do DNA
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4. 6. ESTRUTURA DO DNA
Cada molécula de DNA é constituída por 2
filamentos de nucleotídeos que se ligam através
das bases nitrogenadas, por fracas ligações
químicas: pontes de hidrogênio. A combinação
das bases sempre é feita por pares de bases
complementares na dupla hélice de DNA. As
formas e a estrutura química das bases permitem
que se formem pontes de hidrogênio
eficientemente apenas entre A e T e entre G e C,
onde os átomos que são capazes de formar
pontes de hidrogênio podem-se colocar próximo
sem perturbar a dupla hélice. Duas pontes de
hidrogênio são formadas entre A e T, enquanto
que três são formadas entre G e C. As bases
podem parear dessa forma apenas se as duas
cadeias polinucleotídicas que as contêm forem
antiparalelas uma em relação à outra.
7. O MODELO DE WATSON E CRICK
Segundo Watson e Crick, os dois filamentos da molécula enrolam-se um sobre
o outro com duas cordas, formando uma dupla hélice.
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5. DNA e seus blocos de construção. O DNA é feito de quatro tipos de nucleotídeos, os quais são
covalentemente ligados formando cadeias polinucleotídicas, com um esqueleto fosfato-açúcar a partir
do qual as bases (A, C, G e T) se estendem.
Uma molécula de DNA é composta de duas cadeias polinucleotídicas (fitas de DNA) mantidas
juntas por pontes de hidrogênio entre as bases pareadas. As setas nas fitas de DNA indicam as
polaridades das duas filas, que correm antiparalelas uma em relação a outra na molécula de DNA. No
diagrama abaixo e à esquerda da figura, o DNA está mostrado de forma plana; na realidade, ele gira em
uma dupla hélice, como mostrado à direita.
A dupla hélice do DNA. (A) Modelo espacial de 11/2 voltas da dupla hélice do DNA.
O enrolamento das duas fitas uma ao redor da outra cria duas fendas na dupla hélice.
Como indicado na figura, a fenda mais larga é chamada de fenda maior, e a menor, de fenda
menor. (B) Uma pequena seção da dupla hélice vista lateralmente.
Quatro pares de bases são mostrados.
Os nucleotídeos são ligados covalentemente por ligações fosfodiéster pelo grupo 3’- hidroxilo (-
OH) de um açúcar e o 5'- fosfato (P) do próximo. Assim, cada fita polinucleotídica tem uma polaridade
química; isto é, suas duas extremidades são quimicamente diferentes. A extremidade 3' carrega um
grupo 3' OH livre ligado à posição 3' do anel do açúcar; a extremidade 5' carrega um grupo fosfato livre
à posição 5' do anel do açúcar.
8. ESTRUTURA DO RNA
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6. No RNA a pentose é sempre a ribose e as bases são: adenina, guanina, citosina e uracil.
ATENÇÃO: A uracil é exclusiva do RNA.
A molécula do RNA possui apenas um filamento, veja a representação:
A cadeia de RNA - a ligação dos nucleotídeos se dá entre o fosfato de um e a pentose do outro; é
uma ligação química covalente.
9. QUADRO COMPARATIVO DNA X RNA
CARACTERÍSTICAS DNA RNA
Estrutura: Cadeia dupla Cadeia simples
Tipos de pentose: Desoxirribose Ribose
Bases nitrogenadas: A, G, C, T A, G, C, U
Localização: Principalmente no núcleo Principalmente no citoplasma
Peso molecular: Mais alto Mais baixo
Ocorrência: Em todos os seres vivos e na Em todos os seres vivos e em
maioria dos vírus. alguns vírus
Papel biológico: Transmissão dos caracteres Síntese proteica.
hereditários.
É BOM SABER
A molécula de DNA tem duas
propriedades principais:
Replicação e Transcrição
10. REPLICAÇÃO DO DNA
CONCEITO
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7. É a capacidade de produção de cópias autênticas da molécula de DNA.
LOCALIZAÇÃO DO PROCESSO
Em procariontes ocorre na hialoplasma enquanto nos eucariontes, realiza-se no núcleo.
OBS: O DNA das organelas, como mitocôndrias e cloroplastos, duplica-se em sua matriz,
independentemente do DNA nuclear.
OBJETIVOS
É durante o período “S” da interfase que o DNA se replica. A consequência do aumento do
número de moléculas de DNA na célula é a DIVISÃO CELULAR, portanto, a autoduplicação é o
processo molecular que garante a herdabilidade da informação genética e conseqüente manutenção do
padrão genético das espécies.
O PROCESSO DE REPLICAÇÃO
Replicação da molécula de DNA de acordo com o modelo de Walson e Crick. Os filamentos
separam-se através da abertura das pontes de hidrogênio dos pares de bases. Cada um dos filamentos
originais funciona como um molde ao longo do qual um novo filamento complementar se forma,
incorporando os nucleotídeos disponíveis na célula. Pesquisas posteriores resultaram em modificações
de alguns detalhes deste processo, conforme explicado sumariamente no texto, permanecendo o
princípio geral, porém, inalterado.
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8. Um sumário da replicação de DNA. Os dois filamentos da dupla hélice de DNA separam-se,
sintetizando novos filamentos complementares na direção 5' para 3', usando o filamento original como
molde. A síntese do filamento líder é contínua, enquanto a síntese do filamento tardio é descontínua.
As pequenas moléculas do filamento tardio são denominados fragmentos de Okazaki. Os
fragmentos de Okazaki são unidos pela ligase. Enzimas denominadas topoisomerases evitam o
emaranhamento do DNA durante a replicação, enquanto os filamentos separados da forquilha de
replicação são estabilizados por proteínas específicas de cadeia simples.
PASSO 1:
Enzimas iniciadoras denominadas HELICASE e TOPOISOMERASE (ou GIRASE), abrem
forquilhas na molécula em pontos especiais denominados REPLICONS. A helicase rompe as pontes de
H enquanto a topoisomerase deselicoidiza a molécula.
PASSO 2:
A enzima Polimerase 1 polimeriza novos desoxirribonucleotídeos em ambos os
filamentos sempre no sentido 5' 3' e obedecendo à complementariedade específica das bases:
A - T; G- C.
PASSO 3:
O filamento líder é complementado de maneira contínua enquanto o outro, descontínua originando
fragmentos denominados “fragmentos de OKAZAKI”, que posteriormente são ligados entre si pela
enzima DNA LIGASE.
PASSO 4:
Embora cometa poucos erros, a DNA polimerase também funciona como EXONUCLEASE,
removendo nucleotídeos errados por ela polimerizados. Portanto, a polimerase corrige seus próprios
erros evitando as MUTAÇÕES.
Interessante: A polimerase comete um erro a cada 107 pares de bases polimerizados. É uma
freqüência extremamente baixa!
Conclusões:
1. Cada filamento da molécula serve de molde para a polimerização de outro filamento novo.
2. A duplicação é um processo semi-conservativo pois conserva-se um filamento inteiro da molécula-
mãe em cada uma das filhas.
3. A fidelidade do processo replicativo deve-se ao pareamento de bases que é específico.
11. TRANSCRIÇÃO
CONCEITO
É a síntese de RNA a partir de um molde de DNA.
LOCALIZAÇÃO DO PROCESSO
Em procariontes ocorre no hialoplasma enquanto nos eucariontes realiza-se no núcleo.
OBJETIVOS
Os três tipos de RNA realizam o processo de SÍNTESE DE PROTEÍNAS. Cada tipo exerce uma
função no processo: o RNAm é o coordenador, o RNAt transporta os aminoácidos e o RNAr constrói
subunidades ribossomais. A transcrição, portanto é um sinal de que a célula vai sintetizar proteínas.
O PROCESSO DE TRANSCRIÇÃO
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9. PASSO 1:
Enzimas abrem forquilhas no DNA.
PASSO 2:
O filamento complementar da forquilha é inativado.
PASSO 3:
A enzima RNA polimerase polimeriza ribonucleotídeos no filamento líder da molécula de DNA que
serve de molde para a síntese do RNA.
PASSO 4:
O RNA polimerizado é removido da forquilha.
PASSO 5:
Os dois filamentos da DNA paream suas bases fechando a forquilha.
PASSO 6:
O RNA produzido passa ao citoplasma.
OBS.: Se o RNA produzido for o mensageiro em células eucarióticas, haverá em sua molécula
ÉXONS e ÍNTRONS. Os primeiros são sequências nucleotídicas que originam polipeptídeos ou
proteínas funcionais enquanto os últimos originam proteínas não funcionais. Antes de passar ao
citoplasma, os íntrons do RNAm são removidos por enzimas de restrição e os éxons ligam-se entre si.
Este processo denomina-se SPLICING e o RNA que só possui éxons é denominado RNA homogêneo.
O vírus da AIDS (HIV) e outros retrovírus possuem uma enzima especial chamada Transcriptase
reversa, que tem a capacidade de produzir DNA a partir de uma fita simples de RNA.
12. TIPOS DE RNA
Há, na célula, três tipos de RNA, classificados de acordo com as suas funções e estruturas: RNA
ribossômico (RNAr), RNA mensageiro (RNAm) e RNA transportador (RNAt).
12.1. RNA RIBOSSÔMICO (RNAr)
O RNAr é o que ocorre em maior quantidade nas células. Esse RNA é encontrado no nucléolo,
onde é produzido, e no citoplasma, associado a proteínas, formando os ribossomos. Quando alguns
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10. ribossomos associam-se a outro tipo de RNA, denominado mensageiro (RNAm), formam os políssemos
ou polirribossomos, que participam da síntese de proteínas.
12.2. RNA MENSAGEIRO (RNAm)
O RNAm ocorre tanto no núcleo, onde é sintetizado, quanto no citoplasma, onde participa da
síntese de proteínas, associado aos ribossomos. O RNAm é formado por um filamento simples que
contém várias sequências de três bases. Cada conjunto de três bases é chamada de códon e codifica
apenas um determinado aminoácido específico. Entretanto, pode ocorrer a existência de mais de um
códon para um mesmo aminoácido.
Códon: Sequência de três bases nitrogenadas do RNAm, que codifica um aminoácido específico.
1 códon 1 aminoácido
1 aminoácido 1 ou mais códons
Suponha um gene no cromossomo que codifique uma proteína hipotética, através da seguinte
sequência de bases nitrogenadas do DNA; TTTTCTAAAGAC. Cada três bases no RNAm (Códon)
determinará um aminoácido, de acordo com a ordem estabelecida pêlos códons do RNAm. Neste
exemplo, a proteína será constituída pelos seguintes aminoácidos: lisina, arginina, fenilalanina e
leucina.
12.3. RNA TRANSPORTADOR (RNAt):
O RNAt é o menor RNA da célula, sendo formado por pequenas cadeias de 75 a 100
nucleotídeos. Uma característica importante do RNAt é a sua capacidade de se combinar, de modo
reversível, com certos aminoácidos que serão transportados por eles para formar as proteínas.
Esse RNA tem formato de folha de trevo e contém outros tipos de bases, além das comumente
encontradas nos outros RNAs.
Cada RNAt é capaz de reconhecer um determinado aminoácido e um determinado códon, no
RNAm.
Todo RNAt tem um filamento livre de sua molécula composta pela seguinte sequência de bases
nitrogenadas: CCA. É nesse local que ocorre a associação com o aminoácido. Em outra parte da
molécula existe uma sequência de três bases denominadas anticódon que reconhece a posição do
aminoácido do RNAm, unindo o seu anticódon ao códon do RNAm.
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11. Representação esquemática de RNAt associados aos aminoácidos específicos.
13. CÓDIGO GENÉTICO
As moléculas de DNA são consideradas as mestras da vida. São elas que têm as instruções de
como produzir todas as partes de um novo ser vivo. Essa capacidade do DNA é exercida através do
controle da síntese de proteínas, o componente básico de todos os seres vivos.
Cada célula de nosso corpo está produzindo, a cada instante, centenas de tipos diferentes de
moléculas proteínas, as quais irão determinar o funcionamento, o tamanho, a forma e a estrutura das
células.
Pode-se dizer, sem risco de engano, que as características de um indivíduo resultam das
proteínas que formam o seu corpo. Uma vez que o DNA controla a fabricação dessas proteínas, ela
acaba por determinar e controlar praticamente todas as nossas características, sejam elas físicas,
fisiológicas e até comportamentais.
As receitas bioquímicas para a fabricação das moléculas de proteínas estão escritas em códigos –
o código genético - na molécula de DNA. A reação para cada molécula de proteína constitui um gene.
Tanto DNA, RNA, como proteínas são moléculas grandes, constituídas por várias pequenas
unidades.
Nos três casos, a sequência destas unidades tem uma importância fundamental. É fácil então
aceitar que haja uma relação entre estas sequências. De fato, a sequência de bases do DNA condiciona
a sequência de aminoácidos da proteína.
Como já foi dito antes, na codificação genética, cada trinca de nucleotídeos do DNA corresponde
a um aminoácido na proteína codificada no gene.
Um simples cálculo matemático nos permite concluir que podem existir 64 trincas diferentes de
nucleotídeos. A combinação de quatro elementos (A, G, T, C), três a três, fornece 64 trincas diferentes.
Nos três casos, a sequência destas unidades tem uma importância fundamental. É fácil então
aceitar que haja uma relação entre estas sequências. De fato, a sequência de bases do DNA condiciona
a sequência de aminoácidos da proteína.
Como já foi dito antes, na codificação genética, cada trinca de nucleotídeos do DNA corresponde
a um aminoácido na proteína codificada no gene.
Um simples cálculo matemático nos permite concluir que podem existir 64 trincas diferentes de
nucleotídeos. A combinação de quatro elementos (A, G, T, C), três a três, fornece 64 trincas diferentes.
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12. Código genético universal: constituído de 64 trincas diferentes (códons e seus aminoácidos
correspondentes).
Um aminoácido pode ser indicado por mais de uma trinca, havendo, portanto, códons sinônimos.
Dos 64 códons, apenas 3 não especificam aminoácidos particulares, representando sinais de parada
que determinam o final da cadeia polipeptídica.
14. A SÍNTESE DE PROTEÍNAS:
TRADUÇÃO
Os ribossomos, estruturas formadas por RNAr e proteínas, possuem aspecto de um oito,
apresentando,na parte maior, dois sítios: sítio A e sítio P. O sítio A refere-se à entrada de aminoácido
trazido pelo RNAt, e o sítio P, à existência de polipeptídio.
A parte menor do ribossomo possui uma região à qual o RNAm vai se unir. Havendo necessidade
de uma determinada proteína, será formado um RNAm por transcrição de um gene específico do DNA,
sendo que este RNAm conterá a mensagem para aquela proteína, produzindo no núcleo. O RNAm
dirige-se para o citoplasma, ligando-se ao ribossomo, onde penetra através do sítio A. O aminoácido
que chega ao ribossomo deve ser reconhecido pelo códon do RNAm e só será incorporado à proteína
que está se formando se existir, no RNAm, um código para ele na sequência correta.
Observe, agora, como se realizaria a síntese de uma proteína hipotética que possuísse os
aminoácidoslisina, arginina, fenilalanina e leucina, em sequência.
Sobre um mesmo RNAm podem se deslocar vários ribossomos, que mantêm entre si uma
determinada distância.
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13. Dessa forma, podem ser formadas várias proteínas iguais sobre o mesmo RNAm.
Essa capacidade, que o RNA possui, de reconhecer o aminoácido e assim, sintetizar proteínas, é
chamada tradução.
Podem ocorrer, entretanto, erros na codificação de uma proteína.
Durante a duplicação de uma molécula de DNA, pode ocorrer uma substituição incorreta de uma
base nitrogenada.
Neste caso, o códon produzido será outro, o que pode provocar alteração na proteína em virtude
da substituição do aminoácido.
A alteração de uma base, no entanto, nem sempre provoca a substituição do aminoácido, pois um
aminoácido pode apresentar um ou mais códons.
Essas modificações acidentais do material genético são chamadas mutações gênicas e podem
provocar alterações nas características do organismo.
Elas são, entretanto, raras.
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15. EXPRESSÃO GÊNICA DOS PROCARIONTES
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