Estrutura e Composição dos Ácidos Nucleicos

Os ácidos nucleicos são compostos por unidades chamadas nucleótidos. Cada nucleótido contém três componentes essenciais: uma base nitrogenada, uma pentose (açúcar de 5 carbonos) e um grupo fosfato. Quando apenas a pentose e a base nitrogenada estão presentes, temos um nucleósido.

Existem dois tipos principais de ácidos nucleicos: o DNA e o RNA. A diferença química fundamental entre eles está na pentose - o DNA contém desoxirribose, enquanto o RNA contém ribose. As bases nitrogenadas dividem-se em dois grupos: purinas (adenina e guanina) que apresentam anel duplo, e pirimidinas (citosina, timina e uracilo) com anel simples.

O DNA contém as bases adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T), enquanto o RNA substitui a timina pelo uracilo (U). Os nucleótidos ligam-se entre si através de ligações fosfodiéster entre o carbono 5' de um nucleótido e o carbono 3' do seguinte, formando cadeias polinucleotídicas.

Dica útil: Podes lembrar-te facilmente das bases do DNA com a mnemónica "As Grandes Cidades Têm" (Adenina, Guanina, Citosina, Timina)!

O DNA apresenta uma estrutura em dupla hélice com cadeias antiparalelas (em sentidos opostos). Na parte exterior encontra-se o "esqueleto" formado pela desoxirribose e pelos grupos fosfato, enquanto no interior estão as bases nitrogenadas que se ligam por pontes de hidrogénio. A adenina liga-se à timina por duas pontes de hidrogénio, enquanto a citosina liga-se à guanina por três pontes.

Complementaridade e Tipos de RNA

A regra de Chargaff estabelece que o número total de purinas é igual ao número total de pirimidinas no DNA. Isto significa que A=T e G=C, podendo ser expressa pela fórmula $A+G$/$T+C$=1. Esta complementaridade garante que o diâmetro da molécula de DNA seja uniforme.

Ao contrário do DNA, o RNA é geralmente uma molécula de cadeia simples com dimensões menores. Em alguns casos, a molécula de RNA pode dobrar-se sobre si mesma quando bases complementares formam pontes de hidrogénio. O RNA usa o DNA como molde para a sua formação.

Existem três tipos principais de RNA com funções específicas:

• O RNA mensageiro (mRNA) transporta a informação genética do DNA até aos ribossomas para a síntese de proteínas.
• O RNA de transferência (tRNA) apresenta uma estrutura dobrada e transporta os aminoácidos até aos ribossomas durante a síntese proteica.
• O RNA ribossómico (rRNA) associa-se a proteínas para formar os ribossomas, estruturas essenciais para a síntese de proteínas.

Importante: Cada tipo de RNA tem uma função específica e trabalham em conjunto na expressão da informação genética do DNA para a produção de proteínas!

Replicação do DNA

A replicação do DNA segue o modelo semiconservativo, no qual as duas cadeias parentais separam-se e servem de molde para a síntese de novas cadeias. Após a primeira replicação, cada molécula de DNA terá uma cadeia parental e uma cadeia nova.

O processo de replicação ocorre sempre no sentido 5' para 3' e segue estas etapas:

1. A helicase desenrola a dupla hélice e separa as cadeias.
2. Proteínas de ligação impedem que as cadeias voltem a unir-se.
3. Na cadeia avançada, a DNA polimerase III adiciona nucleótidos de forma contínua.
4. Na cadeia atrasada, a primase sintetiza pequenos segmentos de RNA (primers) que servem como pontos de início.
5. Uma segunda DNA polimerase III adiciona nucleótidos de forma descontínua, formando os fragmentos de Okazaki.
6. A DNA polimerase I remove os primers de RNA e substitui-os por nucleótidos de DNA.
7. Por fim, a DNA ligase une os fragmentos para formar uma cadeia contínua.

Curiosidade: A cadeia atrasada é sintetizada em fragmentos porque a replicação só pode ocorrer no sentido 5'→3', mas as duas cadeias de DNA são antiparalelas!

Os primers de RNA são fundamentais porque permitem que a síntese da cadeia atrasada comece em vários pontos, sem ter que esperar pelo desenrolamento completo da molécula. Sem eles, a replicação seria muito mais lenta, pois teríamos que aguardar até que a extremidade 3' estivesse disponível.