A época em que vivemos é marcada por mudanças surpreendentes, grandes progressos, quando as pessoas obtêm respostas para cada vez mais novas perguntas. A vida está avançando rapidamente, e o que até recentemente parecia impossível está começando a se tornar realidade. É bem possível que o que hoje parece ser um enredo do gênero ficção científica em breve também adquira as características da realidade.
Uma das descobertas mais importantes da segunda metade do século XX foram os ácidos nucléicos RNA e DNA, graças aos quais o homem chegou mais perto de desvendar os mistérios da natureza.
Ácidos nucleicos
Os ácidos nucleicos são compostos orgânicos com propriedades macromoleculares. São compostos de hidrogênio, carbono, nitrogênio e fósforo.
Eles foram descobertos em 1869 por F. Miescher, que examinou o pus. No entanto, naquela época sua descoberta não teve muita importância. Só mais tarde, quando esses ácidos foram encontrados em todas as células animais e vegetais, veio a compreensão de seu enorme papel.
Existem dois tipos de ácidos nucléicos: RNA e DNA (ribonucléico e desoxirribonucléicoácidos). Este artigo é sobre o ácido ribonucleico, mas para uma compreensão geral, vamos considerar também o que é o DNA.
O que é ácido desoxirribonucleico?
DNA é um ácido nucleico constituído por duas fitas que são conectadas de acordo com a lei da complementaridade por ligações de hidrogênio de bases nitrogenadas. Cadeias longas são torcidas em espiral, uma volta contém quase dez nucleotídeos. O diâmetro da dupla hélice é de dois milímetros, a distância entre os nucleotídeos é de cerca de meio nanômetro. O comprimento de uma molécula às vezes atinge vários centímetros. O comprimento do DNA do núcleo de uma célula humana é quase dois metros.
A estrutura do DNA contém toda a informação genética. O DNA tem replicação, o que significa o processo durante o qual duas moléculas filhas absolutamente idênticas são formadas a partir de uma molécula.
Como já mencionado, a cadeia é formada por nucleotídeos, que por sua vez são constituídos por bases nitrogenadas (adenina, guanina, timina e citosina) e um resíduo de ácido fosforoso. Todos os nucleotídeos diferem em bases nitrogenadas. A ligação de hidrogênio não ocorre entre todas as bases; adenina, por exemplo, só pode combinar com timina ou guanina. Assim, existem tantos nucleotídeos adenil no corpo quanto nucleotídeos timidil, e o número de nucleotídeos guanil é igual ao de nucleotídeos citidil (regra de Chargaff). Acontece que a sequência de uma cadeia predetermina a sequência de outra, e as cadeias parecem se espelhar. Tal padrão, onde os nucleotídeos de duas cadeias estão dispostos de forma ordenada, e também são conectados seletivamente, é chamado deo princípio da complementaridade. Além dos compostos de hidrogênio, a dupla hélice também interage hidrofobicamente.
Duas cadeias estão em direções opostas, ou seja, estão localizadas em direções opostas. Portanto, oposta à extremidade de três' de uma é a extremidade de cinco' da outra cadeia.
Externamente, a molécula de DNA se assemelha a uma escada em espiral, cujo corrimão é uma espinha dorsal de açúcar-fosfato, e os degraus são bases nitrogenadas complementares.
O que é ácido ribonucleico?
RNA é um ácido nucleico com monômeros chamados ribonucleotídeos.
Em propriedades químicas, é muito semelhante ao DNA, pois ambos são polímeros de nucleotídeos, que são um N-glicosídeo fosforilado, que é construído sobre um resíduo de pentose (açúcar de cinco carbonos), com um grupo fosfato em o quinto átomo de carbono e uma base de nitrogênio no primeiro átomo de carbono.
É uma única cadeia polinucleotídica (exceto vírus), que é muito mais curta que a do DNA.
Um monômero de RNA são os resíduos das seguintes substâncias:
- bases nitrogenadas;
- monossacarídeo de cinco carbonos;
- ácidos fosforosos.
RNAs possuem bases pirimidina (uracil e citosina) e purina (adenina, guanina). A ribose é o monossacarídeo do nucleotídeo de RNA.
Diferenças entre RNA e DNA
Os ácidos nucleicos diferem uns dos outros das seguintes maneiras:
- sua quantidade em uma célula depende do estado fisiológico, idade e afiliação do órgão;
- DNA contém carboidratosdesoxirribose e RNA - ribose;
- A base nitrogenada no DNA é a timina e no RNA é o uracil;
- classes executam funções diferentes, mas são sintetizadas na matriz de DNA;
- DNA é dupla hélice, RNA é fita simples;
- não é típico para suas regras de DNA Chargaff;
- RNA tem mais bases menores;
- cadeias variam significativamente em comprimento.
Histórico de estudos
A célula de RNA foi descoberta pelo bioquímico alemão R. Altman enquanto estudava células de levedura. Em meados do século XX, o papel do DNA na genética foi comprovado. Só então foram descritos os tipos de RNA, funções e assim por diante. Até 80-90% da massa da célula cai no rRNA, que junto com as proteínas formam o ribossomo e participam da biossíntese de proteínas.
Nos anos sessenta do século passado, foi sugerido pela primeira vez que deve haver uma certa espécie que carrega a informação genética para a síntese de proteínas. Depois disso, foi cientificamente estabelecido que existem tais ácidos ribonucleicos informativos representando cópias complementares de genes. Eles também são chamados de RNAs mensageiros.
Os chamados ácidos de transporte estão envolvidos na decodificação das informações neles registradas.
Mais tarde, começaram a ser desenvolvidos métodos para identificar a sequência de nucleotídeos e estabelecer a estrutura do RNA no espaço ácido. Então, descobriu-se que alguns deles, que foram chamados de ribozimas, podem clivar cadeias de polirribonucleotídeos. Como resultado, começou-se a supor que no momento em que a vida estava surgindo no planeta,O RNA funcionava sem DNA e proteínas. Além disso, todas as transformações foram feitas com a participação dela.
A estrutura da molécula de ácido ribonucleico
Quase todos os RNAs são cadeias simples de polinucleotídeos, que, por sua vez, consistem em monoribonucleotídeos - bases purinas e pirimídicas.
Nucleotídeos são indicados pelas letras iniciais das bases:
- adenina (A), A;
- guanina (G), G;
- citosina (C), C;
- uracil (U), U.
Eles estão ligados por ligações de três e cinco fosfodiéster.
O mais variado número de nucleotídeos (de várias dezenas a dezenas de milhares) está incluído na estrutura do RNA. Eles podem formar uma estrutura secundária consistindo principalmente de fitas duplas curtas que são formadas por bases complementares.
Estrutura de uma molécula de ácido ribnucleico
Como já mencionado, a molécula possui uma estrutura de fita simples. O RNA recebe sua estrutura e forma secundárias como resultado da interação dos nucleotídeos entre si. É um polímero cujo monômero é um nucleotídeo constituído por um açúcar, um resíduo ácido de fósforo e uma base nitrogenada. Externamente, a molécula é semelhante a uma das cadeias de DNA. Os nucleotídeos adenina e guanina, que fazem parte do RNA, são purinas. Citosina e uracila são bases de pirimidina.
Processo de síntese
Para que uma molécula de RNA seja sintetizada, o molde é uma molécula de DNA. É verdade que o processo inverso também acontece, quando novas moléculas de ácido desoxirribonucleico são formadas na matriz de ácido ribonucleico. Talocorre durante a replicação de certos tipos de vírus.
A base para a biossíntese também pode servir como outras moléculas de ácido ribonucleico. Sua transcrição, que ocorre no núcleo da célula, envolve muitas enzimas, mas a mais significativa delas é a RNA polimerase.
Visualizações
Dependendo do tipo de RNA, suas funções também diferem. Existem vários tipos:
- i-RNA informativo;
- rRNA ribossômico;
- transporte t-RNA;
- menor;
- ribozimas;
- viral.
Informacional Ácido Ribonucleico
Tais moléculas também são chamadas de matriz. Eles representam cerca de dois por cento do total na célula. Nas células eucarióticas, eles são sintetizados nos núcleos em moldes de DNA, passando então para o citoplasma e ligando-se aos ribossomos. Além disso, eles se tornam modelos para a síntese de proteínas: eles são unidos por RNAs de transferência que transportam aminoácidos. É assim que ocorre o processo de transformação da informação, que se realiza na estrutura única da proteína. Em alguns RNAs virais, também é um cromossomo.
Jacob e Mano são os descobridores desta espécie. Não possuindo uma estrutura rígida, sua corrente forma laços curvos. Não funcionando, o i-RNA se reúne em dobras e dobras em uma bola e se desdobra em condições de funcionamento.
i-RNA carrega informações sobre a sequência de aminoácidos na proteína que está sendo sintetizada. Cada aminoácido é codificado em um local específico usando códigos genéticos que são:
- tripletity - a partir de quatro mononucleotídeos é possível construir sessenta e quatro códons (código genético);
- não-cruzamento - a informação se move em uma direção;
- continuidade - o princípio de operação é que um mRNA é uma proteína;
- universalidade - um ou outro tipo de aminoácido é codificado em todos os organismos vivos da mesma forma;
- degeneração - são conhecidos vinte aminoácidos e sessenta e um códons, ou seja, são codificados por diversos códigos genéticos.
Ácido ribonucleico ribossômico
Tais moléculas compõem a grande maioria do RNA celular, ou seja, oitenta a noventa por cento do total. Eles se combinam com proteínas e formam ribossomos - são organelas que realizam a síntese de proteínas.
Ribossomos são sessenta e cinco por cento de rRNA e trinta e cinco por cento de proteína. Essa cadeia polinucleotídica se dobra facilmente junto com a proteína.
O ribossomo consiste em aminoácidos e regiões peptídicas. Eles estão localizados nas superfícies de contato.
Ribossomos se movem livremente na célula, sintetizando proteínas nos lugares certos. Eles não são muito específicos e podem não apenas ler informações do mRNA, mas também formar uma matriz com eles.
Transporte de ácido ribonucleico
t-RNA é o mais estudado. Eles compõem dez por cento do ácido ribonucleico celular. Esses tipos de RNA se ligam a aminoácidos graças a uma enzima especial e são entregues aos ribossomos. Ao mesmo tempo, os aminoácidos são transportados por transportemoléculas. No entanto, acontece que diferentes códons codificam um aminoácido. Então vários RNAs de transporte os carregarão.
Ele se enrola em uma bola quando inativo, mas funciona como um trevo.
As seguintes seções são distinguidas nele:
- tronco aceptor com a sequência nucleotídica de ACC;
- sítio de fixação ao ribossomo;
- um anticódon que codifica o aminoácido ligado a este tRNA.
Espécies menores de ácido ribonucleico
Recentemente, as espécies de RNA foram reabastecidas com uma nova classe, o chamado RNA pequeno. Eles são provavelmente reguladores universais que ativam ou desativam genes no desenvolvimento embrionário, bem como processos de controle dentro das células.
Ribozimas também foram identificadas recentemente, elas estão ativamente envolvidas quando o ácido de RNA é fermentado, atuando como um catalisador.
Tipos virais de ácidos
O vírus pode conter ácido ribonucleico ou ácido desoxirribonucleico. Portanto, com as moléculas correspondentes, eles são chamados de contendo RNA. Quando esse vírus entra em uma célula, ocorre a transcrição reversa - um novo DNA aparece com base no ácido ribonucleico, que é integrado às células, garantindo a existência e a reprodução do vírus. Em outro caso, a formação de RNA complementar ocorre no RNA de entrada. Os vírus são proteínas, a atividade vital e a reprodução ocorrem sem DNA, mas apenas com base nas informações contidas no RNA do vírus.
Replicação
Para melhorar o entendimento comum, é necessárioConsidere o processo de replicação que produz duas moléculas idênticas de ácido nucleico. É assim que a divisão celular começa.
Envolve DNA polimerases, DNA-dependente, RNA polimerases e DNA ligases.
O processo de replicação consiste nas seguintes etapas:
- desspiralização - há um desenrolamento sequencial do DNA materno, capturando toda a molécula;
- quebra de pontes de hidrogênio, em que as cadeias divergem, e surge uma forquilha de replicação;
- ajuste de dNTPs para as bases liberadas das cadeias pai;
- clivagem de pirofosfatos de moléculas de dNTP e formação de ligações fosforodiéster devido à energia liberada;
- respiralização.
Após a formação da molécula filha, o núcleo, o citoplasma e o restante são divididos. Assim, formam-se duas células filhas que receberam completamente toda a informação genética.
Além disso, a estrutura primária das proteínas que são sintetizadas na célula é codificada. O DNA participa desse processo de forma indireta, e não direta, que consiste no fato de que é no DNA que ocorre a síntese de proteínas, o RNA envolvido na formação. Esse processo é chamado de transcrição.
Transcrição
A síntese de todas as moléculas ocorre durante a transcrição, ou seja, a reescrita da informação genética de um operon específico do DNA. O processo é semelhante à replicação em alguns aspectos e muito diferente em outros.
As semelhanças são as seguintes partes:
- começa com a desspiralização do DNA;
- ocorre ruptura do hidrogênioconexões entre as bases das correntes;
- NTFs complementares a eles;
- ligações de hidrogênio são formadas.
Diferenças da replicação:
- durante a transcrição, apenas a porção do DNA correspondente à transcrição é destorcida, enquanto durante a replicação, a molécula inteira é destorcida;
- quando transcritos, os NTFs ajustáveis contêm ribose e uracil em vez de timina;
- informação é baixada apenas de uma certa área;
- após a formação da molécula, as ligações de hidrogênio e a cadeia sintetizada são quebradas, e a cadeia se desprende do DNA.
Para funcionamento normal, a estrutura primária do RNA deve consistir apenas em seções de DNA copiadas de exons.
O processo de maturação começa no RNA recém-formado. As regiões silenciosas são extirpadas e as regiões informativas são fundidas para formar uma cadeia polinucleotídica. Além disso, cada espécie tem suas próprias transformações.
No i-RNA, ocorre a ligação ao final inicial. O poliadenilato é anexado ao local final.
As bases TRNA são modificadas para formar espécies menores.
No rRNA, as bases individuais também são metiladas.
Protege as proteínas da destruição e melhora o transporte para o citoplasma. O RNA maduro se liga a eles.
A importância dos ácidos desoxirribonucleico e ribonucleico
Os ácidos nucleicos são de grande importância na vida dos organismos. É armazenado neles, transferido para o citoplasma e herdado pelas células filhasinformações sobre as proteínas sintetizadas em cada célula. Eles estão presentes em todos os organismos vivos, a estabilidade desses ácidos desempenha um papel importante para o funcionamento normal tanto das células quanto de todo o organismo. Qualquer mudança em sua estrutura levará a mudanças celulares.
