DNA e RNA

DNA

Desde o início do século XX, com o advento da genética como ciência, incumbiu-se aos cientistas o trabalho de decifrar a composição dos genes. Essa incógnita derivou-se da necessidade de desvendar a molécula capaz de ser tão precisa nas informações e, ao mesmo tempo, possuir uma capacidade ilimitada de replicações sem erros, além é claro, de direcionar o desenvolvimento do organismo.

Descoberta do DNA

As respostas começaram aparecer na década de 1940, com estudos em fungos, onde se observou que as informações genéticas consistem, em suma, de instruções para a construção de uma proteína. Além disso, na mesma época ocorreu a identificação do ácido desoxirribonucléico (DNA, em inglês, ou ADN, em português) como provável molécula armazenadoras das informações genéticas.

Watson e CrickJames Watson e Francis Crick (direita), criadores do modelo dupla hélice, com Maclyn McCarty (esquerda).James Watson e Francis Crick (direita), criadores do modelo dupla hélice, com Maclyn McCarty (esquerda).

Ainda nos meados do ano de 1940, uma série de experimentos concluiu que o DNA era a constituição básica do material genético. E, finalmente, no ano de 1953, os cientistas James Watson e Francis Crick desvendaram a estrutura do DNA, abrindo caminho para o entendimento da replicação, transcrição e hereditariedade.

O que é o DNA?

O DNA é uma molécula simples, porém grande, feita a partir de quatro unidades estruturais básicas semelhantes, denominados nucleotídeos. Ao se analisar a molécula de DNA, através de um experimento envolvendo difração de raios X, apontou que este é formando a partir de duas fitas enroladas em forma de hélice. Sendo assim, a informação genética está codificada na sequência de nucleotídeos que compões os dois filamentos, complementares, de DNA. Além disso, devido às regras de complementaridade de bases, a seqüência de um dos filamentos determina a seqüência de seu complementar, isto é, do outro filamento.

Modelo de dupla hélice do DNAA estrutura do DNA lembra uma escada em espiral. Os degraus são bases nitrogenadas unidas por pontes de hidrogênio e o corrimão é formado pelo complexo de açúcar-fosfato.A estrutura do DNA lembra uma escada em espiral. Os degraus são bases nitrogenadas unidas por pontes de hidrogênio e o corrimão é formado pelo complexo de açúcar-fosfato.

Os nucleotídeos do DNA são formados a partir de um açúcar, a desoxirribose, ligada a um único grupo fosfato e a uma base, podendo ser esta: adenina (A), citosina (C), guanina (G) ou timina (T). Os nucleotídeos são covalentemente ligados por em uma cadeia por meio de fostatos e açucares. Com base nessa estrutura, podemos imaginar que o DNA é semelhante a uma escada-caracol, onde os degraus seriam as bases nitrogenadas e o corrimão seria formado pelo complexo de açúcar-fosfato de cada uma dessas bases.

As duas cadeias contorcidas, que unidas formam a dupla hélice, são mantidas através de interações químicas do tipo ligação de hidrogênio. Um fato importante a notar é que dependendo da qualidade química da base nitrogenada ela pertencerá a certa classificação: a adenina e a guanina são compostos orgânicos heterocíclicos pertencentes à família das purinas, já a citosina e a timina, com composição semelhante ao benzeno, são da família das piramidinas. Isso implica que uma piramidina sempre formará ligação com uma purina para formar a dupla-hélice, ou seja, adenina sempre se combinará com a timina e a guanina, com a citosina. Esse pareamento especial faz com que os pares de bases nitrogenados, bem como a cadeia da molécula de DNA, tenham um arranjo energético favorável. Esse aspecto é conhecido como complementariedade do DNA.

Outro aspecto interessante do DNA é que a formação de cada uma das cadeias que o compõe segue um arranjo químico onde os carbonos 3 e 5 do açúcar que compõe os nucleotídeos seja o local de ligação com o nucleotídeo anterior ou posterior, sendo assim, temos uma sequência 3’ -> 5’ das ligações químicas. Isso implica que uma das cadeias de DNA terá uma polaridade 3’-> 5’ e a outra 5’ -> 3’, esse aspecto é caracterizado como cadeias antiparalelas.

Pensamento lógico: Relação de Chargaff

Devido aos quatro pareamentos possíveis em uma molécula de DNA (A – T, T – A, C – G, G – C), Chargaff concluiu que a soma de uma purina com uma piramidina, não complementar, deveria ser igual à soma da outra purina com piramidina, também não complementar, isto é:

(A + G) = (T + C)

De uma forma geral chega-se a conclusão que o DNA é formado por nucleotídeos, sendo este estruturado com uma base nitrogenada, um açúcar e um fosfato. Além disso, possui a característica de ser uma dupla-hélice, com cadeias antiparalelas e onde sua conformação segue um padrão de complementariedade.

RNA

Como dito anteriormente, o DNA contém as informações necessárias para o processamento de uma nova proteína. Entretanto, esse processamento requer algumas moléculas intermediárias, sendo uma delas o RNA (ácido ribonucléico).

O que é o RNA?

A molécula de RNA nada mais que uma complementariedade de uma região do DNA. Sua molécula é composta de uma única cadeia composta como nucleotídeos. Porém, diferentemente do DNA, as bases nitrogenadas do RNA são adenina (A), guanina (G), citosina (C) e uracila (U). Observe atentamente que não há a presença de timina (T) no RNA.

Outra característica marcante da molécula de RNA é que o açúcar que compõe seu nucleotídeo é uma ribose, isto é, o grupamento açúcar contem uma ligação –OH a mais.

Tipos de RNA

Dentro do contexto RNA, esta molécula pode ter duas classes:

  1. RNAm (menssageiro): serve como intermediário que transcreve as informações do DNA para a proteína;
  2. RNAf (funcional): onde a molécula de RNA é o produto final que pode atender a vários papéis dentro dos processos celulares. Dentro dessa classe, tem-se os subtipos:
    • RNAt (transportador): moléculas capazes de levar aminoácidos corretos para o RNAm durante o processo de tradução;
    • RNAr (ribossômico): moléculas envolvidas no processo de tradução do RNAm, isto é, que guiam a interpretação do RNAm para a alocação de aminoácidos específicos para formar uma proteína.

Exercícios de DNA e RNA

(UFRS) Considere as seguintes etapas da síntese de proteínas.

I - Transcrição do código genético do DNA em códons do RNA mensageiro.
II - Ligação dos códons de RNA mensageiro aos anticódons correspondentes dos RNAs transportadores.
III - Fixação do RNA mensageiro aos ribossomos.

Qual a sequência correta dessas etapas durante o processo?

  • I - II - III.
  • I - III - II. x
  • II - III - I.
  • III - II - I
  • III - I - II.

(MACKENZIE) Assinale a(s) alternativa(s) corretas.

  • Um pedaço de DNA com a sequência ATATACCGATCC formará um RNAm com a sequência UAUAUGGCUAGG. x
  • Esse pedaço de RNAm irá identificar 4 aminoácidos. x
  • Esse pedaço de RNAm apresenta 4 códons. x

(FUVEST) A tabela mostra a composição das bases nitrogenadas púricas, adenina e guanina, nos DNAs do homem e do boi.

Animal Adenina Guanina
Homem 30,4% ?
Boi ? 21,0%

As porcentagens que estão faltando para o homem e para o boi são, respectivamente:

  • 19,6 e 29,0 x
  • 19,6 e 21,0
  • 21,0 e 30,4
  • 29,0 e 30,4
  • 30,4 e 21,0

(CEFET) Do melhoramento genético passando pela engenharia genética, processos de clonagem e transgênicos, os conhecimentos sobre os ácidos nucléicos têm gerado tecnologias de grande utilidade para a humanidade. Assinale a alternativa que contém uma proposição incorreta acerca do funcionamento dos ácidos nucléicos.

  • Transcrição gênica é o processo de fabricação de RNA a partir de um modelo de DNA.
  • As moléculas de DNA são capazes de se reproduzir por meio de um processo conhecido como duplicação semiconservativa.
  • Se uma cadeia de DNA apresenta a sequência de bases: ATTGCTGCGCATT, a outra cadeia apresenta na região correspondente a sequência complementar: TAACGACGCGTAA.
  • O RNA diferencia-se do DNA principalmente por possuir como açúcar a pentose e a base nitrogenada uracila em lugar da timina.
  • Cada aminoácido é codificado por um grupo de quatro bases chamado de códon. x
Bibliografia
  • Alberts, B. (2004). Fundamentos da Biologia Celular: Uma introdução à biologia molecular da célula (1° edição ed.). Porto Alegre: ARTMED.
  • Griffiths, A. J. (2009). Introdução à Genética (9° edição ed.). Rio de Janeiro: Guanabara Koogan LTDA.
  • Nelson, D. L. (2010). Princípios de Bioquímica de Lehninger (5° ed.). Porto Alegre: ARTMED.
  • Trabulsi, L. R. (2008). Microbiologia (5° ed.). São Paulo: Atheneu.
  • Williard, H. F. (2008). Thompson & Thompson Genética Médica (7° ed.). São Paulo: Elsevier.
Creditos das imagens

Rodrigo de Andrade Natal

Medicina - Unicamp

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