Acidos Nucleicos

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1. Nucleotídeos
Em 1870, Miescher isolou substâncias que tinham carácter ácido e eram formadas por carbono, hidrogénio, oxigénio, azoto e fósforo, no núcleo de células do pus. Tais substâncias foram chamadas de ácidos nucleicos e sabe-se que elas estão relacionadas com o controle da actividade celular e com os mecanismos da hereditariedade.
Os ácidos nucleicos são formados pela união de nucleotídeos. Outras macromoléculas orgânicas são constituídas por unidades mais simples: as proteínas, por aminoácidos e os polissacarídeos, por açúcares simples, como a glicose. Cada nucleotídeo tem três subunidades: um grupo fosfato, uma pentose e uma base azotada.












O grupo fosfato origina-se do ácido fosfórico (H3PO4).
Há duas pentoses que podem participar da estrutura dos nucleotídeos: a ribose (C5H10O5) e a desoxirribose (C5H10O4).
As bases azotadas possuem estrutura em anel, com átomos de azoto na molécula. Classificam-se em bases púricas (adenina e guanina) e bases pirimídicas (citosina, timina e uracila).







A quebra parcial dos nucleotídeos, com a retirada do grupamento fosfato, resulta em compostos formados por uma pentose e por uma base azotada. São os nucleosídeos.

Nos seres vivos, há 2 tipos de ácidos nucleicos: o ácido desoxirribonucleico (DNA ou ADN) e o ácido ribonucleico (RNA ou ARN) com funções distintas.

O DNA é encontrado nos cromossomas, dirige a síntese das enzimas e, desta forma, controla as actividades metabólicas da célula. O RNA transfere as informações do DNA para os ribossomas, onde as enzimas e outras proteínas são produzidas.








2. O Ácido Desoxirribonucleico
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Para que uma molécula possa agir como portador das informações genéticas, deve satisfazer algumas condições.

1) conter grande quantidade de informações, passando-as de geração a geração.

2) fazer cópias de si mesma, uma vez que as informações são passadas às células-filhas.

3) ter mecanismos para transformar as informações em acção, controlando a actividade celular.

4) eventualmente, sofrer pequenos "enganos" e estes devem ser copiados fielmente e passados aos descendentes, o que é a base das mutações e da evolução.

O DNA cumpre todas essas exigências. É bastante grande e complexo, podendo conter enorme quantidade de informações. Pode-se auto duplicar, gerando cópias perfeitas de si mesmo. Comandando a síntese das enzimas, controla o metabolismo celular. Sofre, algumas vezes, alterações em sua sequência de nucleotídeos. Aceita-se, hoje, que o DNA é o material genético.

Os nucleotídeos de DNA possuem:

a) um grupo fosfato;

b) uma pentose: a desoxirribose;

c) uma base azotada: adenina, guanina, citosina ou timina.

Estudando a composição de moléculas de DNA de diferentes espécies, Erwin Chargaff determinou, em todas, uma relação constante:










Estudos com difracção de raio X, nos anos 50, mostravam que a molécula do DNA deveria ter a estrutura de uma grande hélice. James D. Watson e Francis Crick propuseram um modelo para a molécula do DNA, visando a explicar tanto suas características químicas quanto seus papéis biológicos. Segundo o modelo de Watson e Crick, a molécula do DNA tem estrutura de uma dupla hélice, como uma escada retorcida, com dois filamentos de nucleotídeos.



Os corrimãos da escada do modelo de Watson e Crick são formados pelas unidades açúcar-fosfato dos nucleotídeos. Cada degrau é constituído por um par de bases azotadas(uma de cada filamento), sempre uma base púrica pareada com uma base pirimídica.. Observe, no esquema anterior (Fig. C), que os dois filamentos complementares "correm" em sentido contrário.
A partir das relações descobertas por Chargaff, e estudando os possíveis locais de estabelecimento de pontes de hidrogénio entre duas bases azotadas, Watson e Crick concluíram que as duas cadeias paralelas de nucleotídeos permanecem unidas por pontes de hidrogênio entre as bases, sempre da mesma maneira: adenina com timina e citosina com guanina. Independentemente de qual seja a sequência de bases em um filamento, o outro tem sequência exactamente complementar. Por exemplo, se em um filamento se encontra a sequência:

A - T - T - C - G - T - A - G
O filamento complementar terá, obrigatoriamente:
T - A - A - G - C - A - T - C

Uma propriedade importante do material genético é conter toda a informação genética.

A sequência de bases do DNA é um "alfabeto" com quatro letras (A, T, C e G), nas mais diversas combinações. Um vírus tem filamentos de DNA com 10 000 nucleotídeos, enquanto o DNA presente nos 46 cromossomas humanos possui 10 biliões deles em um metro e meio de comprimento. Isso equivale a uma biblioteca com cerca de 2 000 livros de 300 páginas cada!


Outra propriedade importante da molécula de DNA é a capacidade de se autoduplicar, gerando cópias perfeitas de si mesma. A expressão autoduplicação não é totalmente correcta, pois, sem as enzimas e a matéria-prima necessárias ela não ocorre.

Durante a duplicação do DNA, os dois filamentos separam-se (por ruptura das pontes de hidrogénio), e a enzima DNA-polimerase utiliza cada filamento como "molde" para a montagem de um filamento novo. Os novos nucleotídeos são unidos entre si, obedecendo à sequência ditada pelo filamento original. Em frente a uma adenina, posiciona-se uma timina (ou vice-versa) e, em frente a uma citosina, coloca-se uma guanina (ou vice-versa).

Dessa forma, quando o processo se completa, cada filamento original serviu de molde para a montagem de um filamento novo. Cada nova molécula de DNA tem, portanto, um filamento recém-formado e um filamento remanescente da molécula inicial. A duplicação é semiconservativa.