Biologia & Geologia

 

É o núcleo das células eucarióticas que contém a maior parte da informação genética relativa às características hereditárias. Por sua vez, o citoplasma constitui o meio indispensável à realização dos fenómenos que tornam possível a manifestação dessas características.

Há diferenças entre o material genético dos seres procariontes e o dos seres eucariontes, como se pode ver no quadro seguinte:

O DNA está localizado essencialmente no núcleo, fazendo parte da constituição dos cromossomas.

Ácidos Nucleicos
Foi Altman que introduziu o termo ácido nucleico, porque foi pela primeira vez identificado no núcleo e manifesta propriedades ácidas.

A unidade estrutural dos ácidos nucleicos designa-se por nucleótido.

Este possui:

· 1 Ácido fosfórico – responsável pelo carácter ácido.

· 1 Pentose – é um glícido, chamado de desoxirribose, no DNA, e ribose, no RNA.

· 1 Base azotada – Existem 5 tipos de bases azotadas, com 1 apenas presente no DNA e outra no RNA:

o Existem, bases azotadas de anel duplo, como a adenina (A) e a guanina (G).

o Enquanto as outras 3 são de anel simples, como a citosina (C), a timina, apenas está presente no DNA e o uracilo (U), este está apenas presente no RNA. 

Estrutura do DNA: modelo de Watson e Crick

A elaboração do modelo de DNA por Watson e Crick, em 1953, baseou-se em trabalhos de vários investigadores que ao longo de cerca de dez anos foram contribuindo para o conhecimento desta molécula.

Nesta molécula verifica-se que:

• Todas as espécies a fase da Terra, apresentam A,T,C e G como bases azotadas
• a molécula de DNA é constituída por duas cadeias polinucleotídicas enroladas em hélice - dupla hélice - à volta de um eixo central;
• a ligação entre as cadeias faz-se por pontes de hidrogénio, pois a adenina liga-se à timina através de duas pontes de hidrogénio e a guanina liga-se à citosina através de três pontes de hidrogénio;
• as duas cadeias da dupla hélice dispõem-se em sentido oposto uma em relação à outra, isto é, são antiparalelas.
• Cada cadeia de nucleotídeos tem, nas suas extremidades, uma ponta livre, designando-se uma por 3' e outra por 5'. São estas extremidades que determinam o sentido da cadeia, cuja formação ocorre sempre de 5' para 3'. Na molécula de DNA, à extremidade 5' de uma cadeia corresponde a extremidade 3' da cadeia complementar, o que justifica a designação de antiparalelas.
• A razão entre adenina e timina e entre citosina e a guanina é sempre 1.

Estrutura do RNA

A molécula do ácido ribonucleico é constituída por uma cadeia polinucleotídica, cujos nucleótidos são formados por fosfato, ribose e uma das seguintes bases azotadas: citosina, adenina, guanina e uracilo.

O RNA apresenta-se geralmente em cadeias simples e, atendendo às funções específicas que desempenha, pode ocorrer em formas estruturais diferentes.

Há três tipos de RNA:

• RNAm (RNA mensageiro), que transporta a mensagem do DNA do núcleo para o citoplasma;
• RNAt (RNA de transferência), que transporta os aminoácidos para junto dos ribossomas;
• RNAr (RNA ribossómico), uma molécula larga e dobrada que, juntamente com algumas proteínas, forma o ribossoma.

Localização do RNA

O RNA encontra-se no nucléolo, no citoplasma, nas mitocôndrias e nos cloroplastos. Pela análise do Teste de Brachet ficamos a saber que:

• DNA se localiza essencialmente no núcleo;
• RNA se localiza no citoplasma e no nucléolo.

Replicação do DNA

O suporte químico da informação genética é o DNA. Cada célula pode transmitir integralmente essa informação genética às células--filhas, graças à replicação.

Até 1958, existiam três hipóteses para explicar a replicação do DNA:

Hipótese semiconservativa - cada molécula de DNA dá origem a duas moléculas constituídas por duas cadeias polinucleotídi-cas, uma molécula-mãe e outra recém-formada;

Hipótese conservativa - a partir de uma molécula-mãe de DNA, forma-se uma molécula de DNA nova, mantendo-se intacta a molécula-mãe;

Hipótese dispersiva - as moléculas de DNA são formadas a partir de alguns nucleótidos da molécula-mãe e de outros nucleótidos novos .

O DNA apresenta duas propriedades que lhe permitem desempenhar um papel importante no controlo celular: a capacidade de autoduplica-ção e a síntese de RNA. Com a divisão celular, os genes duplicam-se e cada célula-filha recebe um conjunto de genes igual ao que existia na célula-mãe. Ocorre, portanto, a duplicação de cada uma das moléculas de DNA.

A duplicação dá-se do seguinte modo:

Ocorre o rompimento das pontes de hidrogénio entre as bases azotadas;

os nucleotídeos livres de DNA encaixam-se nas duas cadeias que se afastam, obedecendo ao pareamento entre as bases (adenina--timina e citosina-guanina);

após a união das bases, os nucleótidos unem-se entre si através de ligações entre a pentose (desoxirribose) e o fosfato.

Temos, assim, duas moléculas de DNA idênticas, cada uma contendo uma cadeia-mãe e outra recém-formada. Este tipo de duplicação é designado por semiconservatívo.

Para que o DNA se replique há a intervenção de uma enzima específica, a DNA-polimerase. Na presença desta enzima ocorrem as seguintes etapas:

• as pontes de hidrogénio, que ligam as bases azotadas, rompem-se e os dois filamentos afastam-se;
• os nucleotídeos livres do DNA, que já existem no citoplasma, encaixam nos filamentos que se afastam. O encaixe só ocorre entre bases azotadas complementares (adenina com timina ou citosina com guanina);
• os filamentos, quando completados com novos nucleótidos, formam duas moléculas, idênticas entre si. Em cada molécula há um filamento antigo, que pertencia à molécula original, e um novo, que se formou sobre o antigo. Cada molécula-filha conserva metade da molécula-mãe.

É também o DNA que determina a sequência de bases do RNA. Neste caso, somente uma cadeia do DNA (hélice activa) é que serve de molde para formar RNA. O RNA produzido será uma hélice simples (cadeia linear).

Segundo o modelo semiconservativo , a cadeia de DNA abre por intermédio de uma enzima, a DNA-polimerase, que vai provocando a quebra das pontes de hidrogénio existentes entre as bases azotadas das duas cadeias polinucleotídicas. Cada uma destas duas cadeias abertas serve de molde à formação de duas novas cadeias de DNA, que se formam por complementaridade das bases azotadas, tendo os nucleótidos origem em nucleótidos livres que se encontram no nucleoplasma. Os nucleótidos ligam-se uns aos outros por acção enzimática e no sentido 5' —> 3', ou seja, as duas novas cadeias crescem em sentidos opostos.

O DNA constitui o suporte universal da informação genética (com excepção de alguns vírus que não têm DNA) pois são elas que codifica mas proteínas, que são essenciais essencial para a vida pois são as proteínas que constroem o nosso corpo e definem quem somos.

É aqui que entra o código genético. Ele depende de uma sequência de nucleótidos, e podemos descobrir, recorrendo a uma tabela de combinações possíveis, que o número de nucleótidos necessários para codificar um aminoácido é três. Um conjunto de 3 nucleótidos é designado por codão.

. O código possui algumas características importantes:

• Universalidade – Os codões têm o mesmo significado para quase todos os seres.
• Degenerescência – Um aminóacido pode ser codificado por mis do que um codão;
• O terceiro nucleótido é de menor importância.
• Objectividade – Um codão não pode codificar mais do que um aminoácido.
• Possui um codão de iniciação (Tripleto AUG) – codifica o aminoácido metionina.
• Possui codões de finalização (Tripletos UUA, UAG, UGA) - não correspondem a nenhum aminoácido; provocam o fim da síntese proteica.

Síntese Proteíca

A chave para a síntese proteíca encontra-se no DNA. Cada cadeia de DNA é composta por zonas úteis para a síntese, chamadas genes, e é a combinação destes genes que formam o genoma, que define as características comuns a todos os humanos.

Mas como é que estes moléculas geram uma estrutura tão complexa como uma proteína?

Bem, primeiro, necessitamos de isolar cada cadeia , é aí que entra a RNA-polimerase. Esta enzima liga-se a uma área específica de uma cadeia (a zona 3’) e quebra as ligações de hidrogénio presente entre as duas cadeias de nucleótidos, (no sentido 5’ – 3’, sempre), permitindo que se forme várias cadeias complementares ao DNA, tal como o precesso de replicação, excepto que agora temos RNA a formar-se, e não uma nova cadeia de ADN.

O RNA pré-mensageiro é libertado e as cadeias voltam-se a unir.

Esta fase chama-se transcrição, faz-se no núcleo, nos eucarionte, ou no citoplasma dos procariontes.

De seguida, há que retirar as partes inúteis, pelo que entra de nova a RNA polimerase, que separa as partes inúteis (intrões) dos segmentos com código genético.

Chama-se a esta parte Processamento.

A este RNA se chama mRNA, ou RNA mensageiro, que está agora no citoplasma.

O seguinte conjunto de fases chama-se Tradução e é composto por três fases.

Iniciação:

O mRNA vai encontrar uma sub-parte de um ribossoma que se irá ligar a ele, mais específicamente na zona 5’, ficando o mRNA com os nucleótidos virados para cima. A sububnidade vai então deslizar pelo mRNA até encontrar o codão de iniciação (AUG).

Então, a subunidade menor irá encontrar um conjunto de três nucleótidos cujas bases azotadas serão Adenina, Uracilo e Guanina (AUG), agora, o tRNA cujo codão (denominado anti-codão) é complementar ao AUG ligar-se-à ao mRNA.

Quando isso acontece, a subunidade maior liga-se à subunidade menor.

Alongamento:

Um segundo tRNA liga-se ao mRNA, os dois aminoácidos ligam-se por uma ligação peptídica.

O primeiro aminoácido é libertado e o seu tRNA é expulso, o ribossoma anda 3 nucleótidos no sentido 5’-3.

Este processo continua até se incializar a finalização.

Finalização: O ribossoma encontra um codão de finalização e dissocia-se, pois a eles (UAA, UAG, UGA) não se ligam nenhuns tRNA.

A proteína é libertada.

Resumo da síntese proteíca:

É facil agora compreender como é que mutações genéticas podem causar sérias doenças. Se um codão for alterado, o indivíduo irá formar proteínas diferentes da de um ser saudável.