Ácidos nucleicos

Ácidos nucleicos são compostos por uma série de nucleotídeos individuais para formar macromoléculas e, como o principal componente dos genes no núcleo das células, são portadores de informação genética e catalisam muitas reações bioquímicas.

Cada um dos nucleotídeos individuais consiste em um componente de fosfato e de nucleobase, bem como na molécula de anel de pentose ribose ou desoxirribose. A eficácia bioquímica dos ácidos nucléicos se baseia não apenas em sua composição química, mas também em sua estrutura secundária, em seu arranjo tridimensional.

O que são ácidos nucléicos?

Os blocos de construção dos ácidos nucléicos são nucleotídeos individuais, cada um composto por um resíduo de fosfato, o monossacarídeo ribose ou desoxirribose, cada um com 5 átomos de carbono dispostos em um anel e uma das cinco nucleobases possíveis. As cinco nucleobases possíveis são adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T) e uracila (U).

Os nucleotídeos que contêm desoxirribose como um componente de açúcar são alinhados para formar ácidos desoxirribonucléicos (DNA) e os nucleotídeos com ribose como um componente de açúcar são construídos em ácidos ribonucléicos (RNA). O uracilo como base nucléica ocorre exclusivamente no RNA. Lá, o uracil substitui a timina, que só é encontrada no DNA. Isso significa que apenas 4 nucleotídeos diferentes estão disponíveis para a estrutura do DNA e do RNA.

No uso inglês e internacional, assim como em artigos técnicos alemães, as abreviações DNA (ácido desoxirribonucléico) são geralmente usadas em vez de DNS e RNA (ácido ribonucléico) em vez de RNA. Além dos ácidos nucléicos de ocorrência natural na forma de DNA ou RNA, os ácidos nucléicos sintéticos estão sendo desenvolvidos na química que, como catalisadores, permitem certos processos químicos.

Anatomia e estrutura

Os ácidos nucléicos consistem em uma cadeia de um grande número de nucleotídeos. Um nucleotídeo é sempre composto de monoaçúcar desoxirribose em forma de anel no caso do DNA ou da ribose no caso do RNA, bem como um resíduo de fosfato e uma parte da nucleobase. A ribose e a desoxirribose diferem apenas em que na desoxirribose um grupo OH é transformado em um íon H através da redução, isto é, através da adição de um elétron, tornando-o quimicamente mais estável.

Partindo da ribose ou desoxirribose presente na forma de um anel, cada um com 5 átomos de carbono, o grupo de nucleobases é conectado ao mesmo átomo de carbono para cada nucleotídeo por meio de uma ligação N-glicosídica. N-glicosídico significa que o átomo de carbono correspondente do açúcar está conectado ao grupo NH2 da nucleobase. Se você designar o átomo C com a ligação glicosídica como No. 1, então - olhando no sentido horário - o átomo C com No. 3 está conectado ao grupo fosfato do próximo nucleotídeo por meio de uma ligação fosfodiéster, e o átomo C com No. 5 Esterificado com seu “próprio” grupo fosfato. Ambos os ácidos nucléicos, DNA e RNA, são compostos de nucleotídeos puros.

Isso significa que as moléculas de açúcar centrais dos nucleotídeos do DNA sempre consistem em desoxirribose e as do RNA sempre consistem em ribose. Os nucleotídeos de um determinado ácido nucléico diferem apenas na ordem das 4 bases nucléicas possíveis. O DNA pode ser visto como bandas finas que são torcidas e completadas por uma contraparte complementar, de modo que o DNA geralmente está presente como uma dupla hélice. Os pares de bases adenina e timina, bem como guanina e citosina, estão sempre opostos.

Função e tarefas

DNS e RNS têm tarefas e funções diferentes. Enquanto o DNA não assume nenhuma tarefa funcional, o RNA intervém em vários processos metabólicos. O DNA serve como um local de armazenamento central para informações genéticas em cada célula. Ele contém as instruções de construção para todo o organismo e as disponibiliza, se necessário.

A estrutura de todas as proteínas é armazenada no DNA na forma de sequências de aminoácidos. Na implementação prática, a informação codificada do DNA é primeiro "copiada" por meio do processo de transcrição e traduzida na sequência de aminoácidos correspondente (transcrita). Todas essas funções de trabalho complexas necessárias são realizadas por ácidos ribonucleicos especiais. O RNA, portanto, assume a tarefa de formar uma única fita complementar ao DNA dentro do núcleo da célula e transportá-lo como RNA ribossomal através dos poros nucleares para fora do núcleo da célula no citoplasma para os ribossomos, a fim de montar e sintetizar certos aminoácidos nas proteínas pretendidas.

O tRNA (RNA de transferência), que consiste em cadeias relativamente curtas de cerca de 70 a 95 nucleotídeos, assume um papel importante. O tRNA tem uma estrutura semelhante a um trevo. Sua tarefa é captar os aminoácidos fornecidos de acordo com a codificação do DNA e disponibilizá-los aos ribossomos para a síntese de proteínas. Alguns tRNAs se especializam em certos aminoácidos, mas outros tRNAs são responsáveis ​​por vários aminoácidos ao mesmo tempo.

Doenças

Os processos complexos em relação à divisão celular, ou seja, a replicação dos cromossomos e a tradução do código genético em sequências de aminoácidos, podem levar a uma série de disfunções, que se manifestam em uma ampla gama de efeitos possíveis de letais (inviáveis) a quase imperceptíveis.

Em casos raros e excepcionais, o mau funcionamento aleatório também pode levar a uma melhor adaptação do indivíduo às condições ambientais e, consequentemente, levar a efeitos positivos. A replicação do DNA pode levar a mudanças espontâneas (mutações) em genes individuais (mutação gênica) ou erros na distribuição dos cromossomos nas células (mutação genômica). Um exemplo bem conhecido de mutação do genoma é a trissomia 21 - também conhecida como síndrome de Down.

Condições ambientais desfavoráveis ​​na forma de dieta pobre em enzimas, situações estressantes persistentes, exposição excessiva à radiação ultravioleta facilitam os danos ao DNA, que podem levar ao enfraquecimento do sistema imunológico e favorecer a formação de células cancerosas. As substâncias tóxicas também podem prejudicar as diversas funções do RNA e levar a consideráveis ​​deficiências.