Os ácidos nucleicos são as macromoléculas mais importantes para a continuidade da vida. Eles carregam a planta genética da célula e carregam instruções para o seu funcionamento.
DNA e RNA
Os dois principais tipos de ácidos nucleicos são o ácido desoxirribonucleico (DNA) e o ácido ribonucleico (RNA). O DNA é o material genético em todos os organismos vivos, de bactérias unicelulares a mamíferos multicelulares. Está no núcleo de eucariotas e nos organelos, cloroplastos, e mitocôndrias. Em procariotas, o DNA não está dentro de um envelope membranar.
Todo o conteúdo genético da célula é o seu genoma, e o estudo dos genomas é a genómica. Em células eucarióticas, mas não em procariotas, o DNA forma um complexo com proteínas histonas para formar cromatina, a substância de cromossomas eucarióticos. Um cromossoma pode conter dezenas de milhares de genes. Muitos genes contêm a informação para fazer proteínas. Outros genes codificam para produtos de RNA. O DNA controla todas as atividades celulares, “ligando” ou “desligando” os genes.
O outro tipo de ácido nucleico, o RNA, está envolvido principalmente na síntese de proteínas. As moléculas de DNA nunca deixam o núcleo, usam em vez disso um intermediário para comunicarem com o resto da célula. Este intermediário é o RNA mensageiro (mRNA). Outros tipos de RNA—como o rRNA, o tRNA, e o microRNA—estão envolvidos na síntese de proteínas e na sua regulação.
O DNA e o RNA são compostos por monómeros chamados nucleótidos. Três componentes compreendem cada nucleótido: uma base nitrogenada, um açúcar pentose (cinco carbonos), e um grupo fosfato. Cada base nitrogenada em um nucleótido está ligada a uma molécula de açúcar, que está ligada a um ou mais grupos fosfato. As bases nitrogenadas, componentes importantes dos nucleótidos, são moléculas orgânicas e são assim nomeadas porque contêm carbono e nitrogénio. São bases porque contêm um grupo de amino que tem o potencial de ligar um hidrogénio extra, diminuindo assim a concentração de hidrogénio no seu ambiente, tornando-o mais básico. Cada nucleótido do DNA contém uma de quatro possíveis bases nitrogenadas: adenina (A), guanina (G), citosina (C), e timina (T). A adenina e a guanina são classificadas como purinas. A estrutura principal da purina é composta por dois anéis de carbono-nitrogénio. Citosina, timina, e uracilo são classificadas como pirimidinas que têm um único anel de carbono-nitrogénio como a sua estrutura primária. Cada um destes anéis básicos de carbono-nitrogénio tem diferentes grupos funcionais ligados a ele. Na forma abreviada da biologia molecular, conhecemos as bases nitrogenadas pelos seus símbolos A, T, G, C, e U. O DNA contém A, T, G, e C; enquanto isso, o RNA contém A, U, G, e C.
O açúcar pentose no DNA é a desoxirribose, e no RNA, o açúcar é a ribose. A diferença entre os açúcares é a presença do grupo hidroxilo no segundo carbono da ribose e hidrogénio no segundo carbono da desoxirribose. O resíduo de fosfato liga-se ao grupo hidroxilo do carbono 5′ de um açúcar e ao grupo hidroxilo do carbono de 3′ do açúcar do nucleótido seguinte, que forma uma ligação fosfodiéster 5′–3′.
Estrutura de Dupla Hélice do DNA
O DNA tem uma estrutura de dupla hélice. O açúcar e o fosfato encontram-se no exterior da hélice, formando o esqueleto do DNA. As bases nitrogenadas são empilhadas no interior, como um par de degraus de escada. Ligações de hidrogénio unem os pares um ao outro. Cada par de bases na dupla hélice está separado do par de bases seguinte por 0,34 nm. As duas cadeias da hélice correm em direções opostas, o que significa que a extremidade de carbono de 5′ de uma cadeia está de frente para a extremidade de carbono 3′ da sua cadeia correspondente. Apenas determinados tipos de emparelhamento de bases são permitidos – A pode emparelhar com T, e G pode emparelhar com C. Esta é a regra das bases complementares. Por outras palavras, as cadeias de DNA são complementares entre si.
RNA
O ácido ribonucleico, ou RNA, está envolvido principalmente no processo de síntese proteica sob a direção do DNA. O RNA é geralmente de cadeia simples e consiste em ribonucleótidos ligados por ligações fosfodiéster.
Existem quatro tipos principais de RNA: RNA mensageiro (mRNA), RNA ribossómico (rRNA), RNA de transferência (tRNA), e microRNA (Mirna). O primeiro, mRNA, transmite a mensagem do DNA, que controla todas as atividades celulares em uma célula. Se uma célula necessitar de uma determinada proteína, o seu gene é “ligado” e o RNA mensageiro é sintetizado no núcleo. A sequência de bases do RNA é complementar à sequência de codificação do DNA a partir da qual foi copiada. No citoplasma, o mRNA interage com ribossomas e outras maquinarias celulares.
O mRNA é lido em conjuntos de três bases conhecidas como codões. Cada codão codifica para um único aminoácido. Desta forma, o mRNA é lido e o produto proteico é criado. O RNA ribossómico (rRNA) é um dos principais constituintes dos ribossomas nos quais o mRNA se liga. O rRNA assegura o alinhamento adequado do mRNA e dos ribossomas. O rRNA do ribossoma também tem uma atividade enzimática (peptidil transferase) e catalisa a formação de ligações peptídicas entre dois aminoácidos alinhados. O RNA de transferência (tRNA) é um dos mais pequenos dos quatro tipos de RNA, geralmente com 70–90 nucleótidos de comprimento. Ele transporta o aminoácido certo para o local de síntese de proteínas. É o emparelhamento de bases entre o tRNA e o mRNA que permite que o aminoácido certo se insira na cadeia polipeptídica. Os micro-RNAs são as moléculas de RNA mais pequenas e o seu papel envolve a regulação da expressão genética interferindo na expressão de determinadas mensagens de mRNA.
Embora o RNA seja de cadeia simples, a maioria dos tipos de RNA apresenta um extenso emparelhamento de bases intramolecular entre sequências complementares, criando uma estrutura tridimensional previsível e essencial para a sua função.
Este texto é adaptado de Openstax, Biology 2e, Chapter 3.5: Nucleic Acids.
