Ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA) são os dois ácidos nucléicos encontrados na natureza. Os ácidos nucléicos, por sua vez, representam uma das quatro "moléculas da vida", ou biomoléculas. Os outros são proteínas, carboidratos e lipídios. Os ácidos nucléicos são as únicas biomoléculas que não podem ser metabolizadas para gerar trifosfato de adenosina (ATP, a "moeda de energia" das células).
O DNA e o RNA carregam informações químicas na forma de um código genético quase idêntico e logicamente direto. DNA é o originador da mensagem e os meios pelos quais ela é retransmitida para as gerações subsequentes de células e organismos inteiros. RNA é o transportador da mensagem do instrutor aos trabalhadores da linha de montagem.
Embora o DNA seja diretamente responsável por RNA mensageiro (mRNA) síntese no processo denominado transcrição, o DNA também depende do RNA para funcionar adequadamente, a fim de transmitir suas instruções aos ribossomos dentro das células. Portanto, pode-se dizer que os ácidos nucléicos DNA e RNA desenvolveram uma interdependência, sendo cada um igualmente vital para a missão da vida.
Ácidos nucléicos: Visão geral
Ácidos nucleicos são polímeros longos feitos de elementos individuais chamados nucleotídeos. Cada nucleotídeo consiste em três elementos individuais próprios: um a três grupos fosfato, uma açúcar ribose e um dos quatro possíveis bases nitrogenadas.
Em procariotos, que não possuem um núcleo celular, tanto o DNA quanto o RNA são encontrados livres no citoplasma. Em eucariotos, que têm um núcleo celular e também possuem uma série de organelas, O DNA é encontrado principalmente no núcleo. Mas também pode ser encontrado nas mitocôndrias e, nas plantas, dentro dos cloroplastos.
O RNA eucariótico, por sua vez, é encontrado no núcleo e no citoplasma.
O que são nucleotídeos?
UMA nucleotídeo é a unidade monomérica de um ácido nucléico, além de possuir outras funções celulares. Um nucleotídeo consiste em um açúcar de cinco carbonos (pentose) em um formato de anel interno de cinco átomos, um a três grupos fosfato e um Base nitrogenada.
No DNA, existem quatro bases possíveis: adenina (A) e guanina (G), que são purinas, e citosina (C) e timina (T), que são pirimidinas. O RNA contém A, G e C também, mas os substitutos uracila (U) para timina.
Nos ácidos nucleicos, todos os nucleotídeos têm um grupo fosfato ligado, que é compartilhado com o próximo nucleotídeo na cadeia de ácido nucleico. Os nucleotídeos livres, entretanto, podem ter mais.
Notoriamente, o difosfato de adenosina (ADP) e o trifosfato de adenosina (ATP) participam de inúmeras reações metabólicas em seu próprio corpo a cada segundo.
A Estrutura do DNA vs. RNA
Conforme observado, enquanto o DNA e o RNA contêm, cada um, duas bases nitrogenadas purinas e duas bases nitrogenadas pirimidinas, e contêm as mesmas bases purinas (A e G) e uma das mesmas bases de pirimidina (C), eles diferem em que o DNA tem T como sua segunda base de pirimidina, enquanto o RNA tem U em todos os lugares que T apareceria no DNA.
As purinas são maiores do que as pirimidinas, pois contêm dois juntou anéis contendo nitrogênio ao 1 em pirimidinas. Isso tem implicações para a forma física em que o DNA existe na natureza: é fita dupla, e, especificamente, é um dupla hélice. As fitas são unidas pelas bases pirimidina e purina nos nucleotídeos adjacentes; se duas purinas ou duas pirimidinas fossem unidas, o espaçamento seria muito grande ou duas pequenas, respectivamente.
O RNA, por outro lado, é de fita simples.
O açúcar ribose no DNA é desoxirribose enquanto que no RNA é ribose. A desoxirribose é idêntica à ribose, exceto que o grupo hidroxila (-OH) na posição 2-carbono foi substituído por um átomo de hidrogênio.
Ligação de par de bases em ácidos nucléicos
Como observado, em ácidos nucleicos, as bases de purina devem se ligar a bases de pirimidina para formar uma molécula de fita dupla estável (e, em última análise, de dupla hélice). Mas na verdade é mais específico do que isso. A purina A liga-se a e apenas à pirimidina T (ou U), e a purina G liga-se a e apenas à pirimidina C.
Isso significa que quando você conhece a sequência de base de uma fita de DNA, pode determinar a sequência de base exata de seu fita complementar (parceira). Pense nos fios complementares como inversos, ou negativos fotográficos, uns dos outros.
Por exemplo, se você tem uma fita de DNA com a sequência de base ATTGCCATATG, pode deduzir que a fita de DNA complementar correspondente deve ter a sequência de base TAACGGTATAC.
As fitas de RNA são uma única fita, mas vêm em várias formas, ao contrário do DNA. Além de mRNA, os outros dois tipos principais de RNA são o RNA ribossômico (rRNA) e RNA de transferência (tRNA).
O papel do DNA vs. RNA na síntese de proteínas
DNA e RNA contêm Informação genética. Na verdade, o mRNA contém as mesmas informações que o DNA do qual foi feito durante a transcrição, mas em uma forma química diferente.
Quando o DNA é usado como um modelo para fazer mRNA durante a transcrição no núcleo de um célula eucariótica, ele sintetiza uma fita que é o análogo de RNA da fita de DNA complementar. Em outras palavras, ele contém ribose em vez de desoxirribose, e onde T estaria presente no DNA, U está presente em seu lugar.
No decorrer transcrição, um produto de comprimento relativamente limitado é criado. Esta fita de mRNA geralmente contém a informação genética para um único produto de proteína único.
Cada faixa de três bases consecutivas no mRNA pode variar de 64 maneiras diferentes, o resultado de quatro bases diferentes em cada ponto elevado à terceira potência para contabilizar todos os três pontos. Na verdade, cada um dos 20 aminoácidos a partir dos quais as células constroem proteínas é codificado por uma tríade de bases de mRNA, chamada de códon tripleto.
Tradução no Ribosome
Depois que o mRNA é sintetizado pelo DNA durante a transcrição, a nova molécula se move do núcleo para o citoplasma, passando pela membrana nuclear por um poro nuclear. Em seguida, ele une forças com um ribossomo, que está se formando a partir de suas duas subunidades, uma grande e uma pequena.
Ribossomos são os locais de tradução, ou o uso da informação no mRNA para fabricar a proteína correspondente.
Durante a tradução, quando a fita de mRNA "encaixa" no ribossomo, o aminoácido correspondente às três bases de nucleotídeos expostas - isto é, o códon tripleto - é transportado para a região pelo tRNA. Existe um subtipo de tRNA para cada um dos 20 aminoácidos, tornando esse processo de transporte mais ordenado.
Depois que o aminoácido certo é anexado ao ribossomo, ele é rapidamente movido para um local ribossômico próximo, onde o polipeptídeo, ou a cadeia crescente de aminoácidos que precede a chegada de cada nova adição, está em processo de conclusão.
Os próprios ribossomos são compostos de uma mistura aproximadamente igual de proteínas e rRNA. As duas subunidades existem como entidades separadas, exceto quando estão sintetizando ativamente proteínas.
Outras diferenças entre DNA e RNA
As moléculas de DNA são consideravelmente mais longas do que as moléculas de RNA; na verdade, uma única molécula de DNA constitui o material genético de um cromossomo inteiro, responsável por milhares de genes. Além disso, o fato de serem separados em cromossomos é uma prova de sua massa comparativa.
Embora o RNA tenha um perfil mais humilde, é na verdade a mais diversa das duas moléculas do ponto de vista funcional. Além de vir nas formas de tRNA, mRNA e rRNA, o RNA também pode atuar como um catalisador (potencializador de reações) em algumas situações, como durante a tradução de proteínas.