(aula 4)Os acidos nucleicos (DNA) composicao, estrutura molecular

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Os ácidos nucleicos (DNA): composição e estrutura molecular
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Tópico: Os ácidos nucleicos (DNA): composição e estrutura molecular
	Os ácidos nucleicos são assim chamados por seu caráter ácido, e por terem sido originalmente descobertos no núcleo das células.
	A partir da década de 1940, os ácidos nucleicos passaram a ser intensivamente estudados, pois se descobriu que eles formam os genes responsáveis pela herança biológica.(1). .
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	Os ácidos nucleicos são constituídos por três tipos de componentes:
 glicídios do grupo das pentoses;
 ácido fosfórico;
 bases nitrogenadas.
	Esses componentes organizam-se em trios moleculares denominados nucleotídios, que se encadeiam às centenas ou aos milhares para formar uma molécula de ácido nucleico.
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Representação de nucleotídio
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NUCLEOTÍDEO
base 
nitrogenada
desoxirribose
ácido fosfórico
Imagem: NEUROticker / public domain
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	Há dois tipos de ácidos nucleicos:
 ácido desoxirribonucleico conhecido como DNA;
 ácido ribonucleico conhecido como RNA.
	Essas substâncias apresentam, respectivamente, desoxirribose e ribose em suas moléculas. Dos cinco tipos de base nitrogenadas presentes nos ácidos nucleicos, três ocorrem tanto no DNA quanto no RNA. 
adenina (A), citosina (C), guanina (G)
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	A base nitrogenada timina (T) ocorre exclusivamente no DNA, enquanto a base uracila(U) ocorre exclusivamente no RNA.
	 Disso decorre que uma molécula de DNA, por maior que seja, terá apenas 4 tipos de nucleotídeos, todos possuindo desoxirribose, no entanto, diferindo quanto ao tipo de base. Já numa molécula de RNA, os 4 tipos de nucleotídeos terão a ribose, e uma das 4 bases nitrogenadas.
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Representação de bases nitrogenadas, açucares e ácido fosfórico.
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BASES PIRIMÍDICAS
AÇÚCARES
ÁCIDO FOSFÓRICO
Citosina
Timina
Uracila
Desoxirribose
Ribose
BASES PÚRICAS
Adenina
Guanina
NUCLEOTÍDEO
(DNA)
Imagens de cima para baixo e da esquerda para a direita: (a) Michał Sobkowski / GNU Free Documentation License. (b) cacycle / GNU Free Documentation License. (c) NEUROticker / public domain. (d) Yikrazuul / public domain. (e) Richard Wheeler / GNU Free Documentation License. (f) NEUROticker / public domain. (g) cacycle / GNU Free Documentation License. (h) Ed (Edgar181) / public domain. (i) NEUROticker / public domain.
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	As bases nitrogenadas são classificadas em pirimídicas e púricas .
	A bases pirimídicas são formadas por uma cadeia fechada com quatro átomos de carbono e dois de nitrogênio. São elas: citosina (C), timina (T), uracila (U).
	As bases púricas, por sua vez, apresentam estrutura química constituída por duas cadeias fechadas, e também chamadas aneis. São elas: adenina (A) ou guanina (G).
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	Estrutura dos ácidos nucleicos
	Moléculas de DNA são constituídas por duas cadeias de nucleotídeos enroladas uma sobre a outra, lembrando um escada helicoidal.
	As duas cadeias mantêm-se unidas entre si por meio de um tipo especial de ligação, a ligação de hidrogênio (ou ponte de hidrogênio) entre pares de bases específicos.
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	A adenina emparelha-se e forma ponte de hidrogênio com timina; a guanina emparelha-se e forma ponte de hidrogênio com citosina.
	
	Moléculas de RNA são geralmente formadas por cadeia única, que se enrola sobre si mesma. Alguns vírus, no entanto, como o do mosico-do-tabaco, possuem RNA de dupla-cadeia (2).
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Diferentes formas de representar uma molécula de DNA: representação plana: duas cadeias por duas bases nitrogenadas, representada na seleção retangular acima um nucleotídeo. Representado da dupla-hélice no espaço, mostrando as ligações de ponte de hidrogênio. Representação dos átomos por modelos de esfera.
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	A molécula de DNA possui uma configuração estrutural bastante distinta. O modelo inicial que explica a estrutura do DNA foi proposto por James D. Wastson e Francis H.C. Crick em 1953.
	Segundo eles, a molécula de DNA é uma fita dupla constituída por duas cadeias paralelas que correm em direções opostas. Os emparelhamentos são estabelecidos graças à afinidade química entre as bases adenina e timina (A-T) e guanina e citosina (G-C).
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	Notamos que a ligação se faz sempre entre uma base púrica e uma base pirimídica e que há afinidade química somente entre adenina, e timina, e guanina e citosina. 
	Na verdade, essa afinidade pode ser constatada observando-se as ligações que se estabelecem entre as bases e que se chamam ponte de hidrogênio. Estas são ligações fracas que ocorrem entre átomos de hidrogênio e alguns outros maiores que ele, entre os quais estão o oxigênio,o nitrogênio e o flúor.
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	O modelo adotado até hoje abriu um novo e importante campo de estudo: o da genética molecular. Isso rendeu a Watson, a Crick e a Wilkins o prêmio Nobel de Medicina e Fisiologia de 1962.
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Detalhe de uma molécula de DNA, evidenciando o pareamento de bases nitrogenadas
Imagem: Mirmillon / public domain
Molécula de DNA dupla-hélice.
Imagem: Giac83 / public domain
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	O RNA tem origem a partir da molécula de DNA. 
	O RNA, ou ácido ribonucleico, é uma molécula em cadeia simples, apresentando uma estrutura primária semelhante à do DNA. Como principais diferenças em relação ao DNA, o RNA (3):
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 possui a ribose em vez da 2`-desoxirribose, o que lhe confere uma desvantagem estrutural, pois torna-se menos resistente à hidrólise;
 é composto por duas bases heterocíclicas da família das purinas (guanina e adenina) e duas pirimidinas (citosina e uracila, em detrimento da timina, presente no DNA) (4);
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 apresenta-se, normalmente, sob a forma de cadeia simples, podendo ocorrer emparelhamento das bases a nível intramolécular (o que torna o RNA não redundante), assumindo formas complexas e pouco usuais; 
Tal como no DNA, no RNA, os nucleotídeos estão ligados por ligações fosfodiéster 3'-5'. Apesar destes ácidos nucleicos poderem formar duplexos, estão normalmente sob a forma de cadeia simples (5);
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	Representação estrutural de um ribonucleotídeo, mais especificamente da uridina-5'-monofosfato (ou ácido 5'-uridílico). 
	Os RNA, existem na célula como produto direto de genes e pertencem a 3 classes distintas: 
 o RNA mensageiro (mRNA), o qual alberga informação que posteriormente será traduzida numa proteína; 
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 o RNA ribossomal (rRNA), componente principal do ribossoma;
 e o RNA de transferência (tRNA),
que funciona como uma molécula transportadora de aminoácidos no decorrer do processo de tradução (6). 
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Imagem: Autor desconhecido / domínio público
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Imagem: Da lateral esquerda: (a) Michał Sobkowski / GNU Free Documentation License; (b) Ed (Edgar181) / public domain.(c) cacycle / GNU Free Documentation License. (d) cacycle / GNU Free Documentation License. Central: (e) Boumphreyfr / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. (f) Boumphreyfr / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. Da lateral direita: (g) Michał Sobkowski / GNU Free Documentation License. (h) Ed (Edgar181) / public domain. (i) cacycle / GNU Free Documentation License. (j) NEUROticker / public domain. 
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A duplicação do DNA
	O modelo estrutural do DNA proposto por Watson e Crick explica a duplicação dos genes: as duas cadeias do DNA se separam e cada uma delas orienta a fabricação de uma metade complementar.
	O experimento dos pesquisadores Meselson e Stahl confirmou que a duplicação do DNA é semiconservativa, isto é, que metade da molécula original se conserva íntegra em cada uma das duas moléculas-filhas (7).
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	No processo de duplicação do DNA, as pontes de hidrogênio entre as bases se rompem e as duas cadeias começam a se separar. À medida que as bases vão sendo expostas, nucleotídeos que vagam pelo meio ao redor vão se unindo a elas, sempre respeitando a especificidade de emparelhamento:
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Imagem: Madprime / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
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	A com T, T com A, C com G e G com C. Uma vez ordenados sobre a cadeia que está servindo de modelo, os nucleotídeos se ligam em sequência e formam uma cadeia complementar sobre cada uma das cadeias da molécula original. 
	Assim, uma molécula de DNA reproduz duas moléculas idênticas a ela (8).
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Esquema de duplicação de DNA
Imagem: Madprime / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
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	Diversos aspectos da duplicação do DNA já foram desvendados pelos cientistas. 	Hoje, sabe-se que há diversas enzimas envolvidas nesse processo. 
	Certas enzimas desemparelham as duas cadeias de DNA, abrindo a molécula. Outras desenrolam a hélice dupla, e há, ainda, aquelas que unem os nucleotídeos entre si. A enzima que promove a ligação dos nucleotídeos é conhecida como DNA polimerase, pois sua função é construir um polímero (do grego poli, muitas, e meros, parte) de nucleotídeos (9).
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Transcrição da informação genética
	A síntese de RNA (mensageiro, por exemplo) se inicia com a separação das duas fitas de DNA. Apenas uma das fitas do DNA serve de molde para a produção da molécula de RNAm. A outra fita não é transcrita. Essa é uma das diferenças entre a duplicação do DNA e a produção do RNA (10).
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Imagem: Forluvoft / domínio público
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As outras diferenças são:
	
	os nucleotídeos utilizados possuem o açúcar ribose no lugar da desoxirribose; há a participação de nucleotídeos de uracila no lugar de nucleotídeos de timina; 
	Assim, se na fita de DNA que está sendo transcrita aparecer adenina, encaminha-se para ela um nucleotídeo complementar contendo uracila (11);
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Imaginando um segmento hipotético de um filamento de DNA com a sequência de bases: 
DNA- ATGCCGAAATTTGCG
O segmento de RNAm formado na transcrição terá a sequência de bases (12): 
RNA- UACGGCUUUAAACGC
COMPONENTE CURRICULAR: BIOLOGIA
Tópico: Os ácidos nucleicos (DNA): composição e estrutura molecular
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	Em uma célula eucariótica, o RNAm produzido destaca-se de seu molde e, após passar por um processamento, atravessa a carioteca e se dirige para o citoplasma, onde se dará a síntese proteica. Com o fim da transcrição, as duas fitas de DNA seu unem novamente, refazendo-se a dupla hélice (13).
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Transcrição: DNA faz RNA
Imagem: Boumphreyfr/ Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 3.0 Não Adaptada
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	Trifosfato de adenosina (ATP)
	
	As células necessitam de suprimento constante de energia para manter sua organização e sua funcionamento. A energia, que provém primariamente de degradação de moléculas orgânicas do alimento, encontra-se armazenada em moléculas de uma substância chamada trifosfato de adenosina.
	
COMPONENTE CURRICULAR: BIOLOGIA - Série 1º Ano
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	Essa substância tem por função:
 captar a energia liberada nas reações exergônicas (ou seja, aquelas que liberam energia);
 armazená-las em ligações moleculares de alta energia;
transferir energia para processos endergônicos (isto é, que absorvem energia).
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	Estrutura química do ATP
	Do ponto de vista químico, o ATP é um nucleotídeo que é constituído pela base nitrogenada adenina, unida ao glicídio ribose, unido, por sua vez, a três grupos fosfatos encadeados. 
	As ligações químicas entre dois fosfatos do ATP são ligações de alta energia; são representadas graficamente pelo símbolo ~.
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Formula estrutural do ATP. A partir da molécula formada pela adenina e pela ribose é chamada adenosina. A adição de um fosfato à adenosina origina o monofosfato de adenosina (AMP) , a adição de um segundo fosfato dá origem ao disfosfato de adenosina (ADP) e a um terceiro fosfato origina o trifosfato de adenosina (ATP).
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Imagem: Batterytime/ domínio público
Grupo fosfato
Ribose
Adenina
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Recursos extras
Apresentação de animações do youtube; Música dos ácidos nucleicos. 
http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=ljmS_t3G1mY
Construção de modelo 3D em goma da molécula de DNA (DNA comestível). 
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EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO
01. Numa molécula de DNA, a quantidade de...
a) adenina mais timina é igual à de citosina mais guanina.
b) citosina mais uracila é igual à de timina mais adenina.
c) uracila mais adenina é igual à de citosina mais guanina.
d) guanina mais timina é igual à de citosina mais uracila.
e) adenina mais citosina é igual à de guanina mais timina.
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02. O que significa: DNA e RNA?
03. As bases nitrogenadas podem dividir-se em dois
grupos. Caracterize esses dois grupos, indicando as
bases constituintes. 
04.Desenhe a composição de um nucleotídeo,
identificando suas partes.
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05.
A molécula de DNA é constituída por...
a) uma cadeia de polipeptídeos unidos por pontes de
hidrogênio.
b) duas cadeias de polipeptídeos formando uma
dupla hélice.
c) uma cadeia de nucleotídeos que tem a capacidade
de se replicar.
d) duas cadeias de nucleotídeos unidas por pontes de
hidrogênio.
e) duas cadeias de bases nitrogenadas unidas por
polipeptídeos.
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Tabela de Imagens
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