Os ácidos nucleicos desempenham um papel importante na célula, garantindo sua atividade vital e reprodução. Essas propriedades permitem chamá-las de segundas moléculas biológicas mais importantes depois das proteínas. Muitos pesquisadores até colocam o DNA e o RNA em primeiro lugar, implicando sua principal importância no desenvolvimento da vida. No entanto, eles estão destinados a ficar em segundo lugar depois das proteínas, porque a base da vida é precisamente a molécula polipeptídica.
Os ácidos nucleicos são um nível de vida diferente, muito mais complexo e interessante devido ao fato de que cada tipo de molécula faz um trabalho específico para ela. Isso deve ser analisado com mais detalhes.
O conceito de ácidos nucleicos
Todos os ácidos nucleicos (DNA e RNA) são polímeros biológicos heterogêneos que diferem no número de cadeias. O DNA é uma molécula de polímero de fita dupla que contéminformação genética de organismos eucarióticos. Moléculas circulares de DNA podem conter a informação hereditária de alguns vírus. Estes são HIV e adenovírus. Existem também 2 tipos especiais de DNA: mitocondrial e plastidial (encontrado nos cloroplastos).
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RNA, por outro lado, possui muitos outros tipos, devido às diferentes funções do ácido nucléico. Existe o RNA nuclear, que contém as informações hereditárias das bactérias e da maioria dos vírus, matriz (ou RNA mensageiro), ribossomal e de transporte. Todos eles estão envolvidos no armazenamento de informações hereditárias ou na expressão gênica. No entanto, é necessário entender com mais detalhes quais funções os ácidos nucleicos desempenham na célula.
Molécula de DNA de fita dupla
Este tipo de DNA é um sistema de armazenamento perfeito para informações hereditárias. Uma molécula de DNA de fita dupla é uma única molécula composta de monômeros heterogêneos. Sua tarefa é formar ligações de hidrogênio entre nucleotídeos de outra cadeia. O próprio monômero de DNA consiste em uma base nitrogenada, um resíduo de ortofosfato e um monossacarídeo desoxirribose de cinco carbonos. Dependendo do tipo de base nitrogenada subjacente a um determinado monômero de DNA, ele tem seu próprio nome. Tipos de monômeros de DNA:
- desoxirribose com um resíduo de ortofosfato e uma base nitrogenada adenil;
- base nitrogenada timidina com desoxirribose e um resíduo de ortofosfato;
- base nitrogenada citosina, resíduo de desoxirribose e ortofosfato;
- ortofosfato com desoxirribose e resíduo nitrogenado guanina.
Por escrito, para simplificar o esquema de estrutura do DNA, o resíduo adenil é designado como "A", o resíduo guanina é designado como "G", o resíduo timidina é "T" e o resíduo citosina é "C ". É importante que a informação genética seja transferida da molécula de DNA de fita dupla para o RNA mensageiro. Tem poucas diferenças: aqui, como resíduo de carboidrato, não há desoxirribose, mas ribose e, em vez da base nitrogenada timidil, ocorre uracila no RNA.
Estrutura e funções do DNA
DNA é construído sobre o princípio de um polímero biológico, no qual uma cadeia é criada antecipadamente de acordo com um determinado modelo, dependendo da informação genética da célula-mãe. Os nucleotídeos de DNA são conectados aqui por ligações covalentes. Então, de acordo com o princípio da complementaridade, outros nucleotídeos são ligados aos nucleotídeos da molécula de fita simples. Se em uma molécula de fita simples o início é representado pelo nucleotídeo adenina, então na segunda cadeia (complementar) corresponderá à timina. A guanina é complementar à citosina. Assim, uma molécula de DNA de fita dupla é construída. Ele está localizado no núcleo e armazena informações hereditárias, que são codificadas por códons - trigêmeos de nucleotídeos. Funções do DNA de fita dupla:
- preservação das informações hereditárias recebidas da célula-mãe;
- expressão gênica;
- prevenção de alterações mutacionais.
A importância das proteínas e ácidos nucléicos
Acredita-se que as funções das proteínas e dos ácidos nucléicos sejam comuns, a saber:eles estão envolvidos na expressão gênica. O próprio ácido nucléico é seu local de armazenamento, e a proteína é o resultado final da leitura das informações do gene. O próprio gene é uma seção de uma molécula de DNA integral, empacotada em um cromossomo, na qual as informações sobre a estrutura de uma determinada proteína são registradas por meio de nucleotídeos. Um gene codifica a sequência de aminoácidos de apenas uma proteína. É a proteína que implementará a informação hereditária.
Classificação dos tipos de RNA
As funções dos ácidos nucleicos na célula são muito diversas. E eles são mais numerosos no caso do RNA. No entanto, essa multifuncionalidade ainda é relativa, pois um tipo de RNA é responsável por uma das funções. Neste caso, existem os seguintes tipos de RNA:
- RNA nuclear de vírus e bactérias;
- matriz (informações) RNA;
- RNA ribossômico;
- plasmídeo de RNA mensageiro (cloroplasto);
- RNA ribossômico de cloroplasto;
- RNA ribossômico mitocondrial;
- RNA mensageiro mitocondrial;
- transferência de RNA.
Funções de RNA
Esta classificação contém vários tipos de RNA, que são divididos dependendo da localização. No entanto, em termos funcionais, devem ser divididos em apenas 4 tipos: nuclear, informacional, ribossomal e de transporte. A função do RNA ribossômico é a síntese de proteínas com base na sequência de nucleotídeos do RNA mensageiro. Em queaminoácidos são "trazidos" para o RNA ribossômico, "amarrados" no RNA mensageiro, por meio de um transporte de ácido ribonucleico. É assim que a síntese ocorre em qualquer organismo que tenha ribossomos. A estrutura e as funções dos ácidos nucleicos proporcionam tanto a preservação do material genético quanto a criação de processos de síntese de proteínas.
Ácidos nucleicos mitocondriais
Se já se sabe quase tudo sobre as funções na célula desempenhadas pelos ácidos nucléicos localizados no núcleo ou no citoplasma, ainda há pouca informação sobre o DNA mitocondrial e plastidial. RNAs ribossômicos e mensageiros específicos também foram encontrados aqui. Os ácidos nucleicos DNA e RNA estão presentes aqui mesmo nos organismos mais autotróficos.
Talvez o ácido nucléico tenha entrado na célula por simbiogênese. Este caminho é considerado pelos cientistas como o mais provável devido à f alta de explicações alternativas. O processo é considerado da seguinte forma: uma bactéria simbiótica autotrófica entrou na célula em um determinado período. Como resultado, esta célula livre de núcleos vive dentro da célula e fornece energia, mas gradualmente se degrada.
Nos estágios iniciais do desenvolvimento evolutivo, provavelmente, uma bactéria simbiótica não nuclear movia processos de mutação no núcleo da célula hospedeira. Isso permitiu que os genes responsáveis por armazenar informações sobre a estrutura das proteínas mitocondriais fossem introduzidos no ácido nucleico da célula hospedeira. No entanto, por enquanto, quais funções na célula são desempenhadas pelos ácidos nucléicos de origem mitocondrial,sem muita informação.
Provavelmente, algumas proteínas são sintetizadas nas mitocôndrias, cuja estrutura ainda não é codificada pelo DNA ou RNA nuclear do hospedeiro. Também é provável que a célula precise de seu próprio mecanismo de síntese proteica apenas porque muitas proteínas sintetizadas no citoplasma não conseguem atravessar a membrana dupla da mitocôndria. Ao mesmo tempo, essas organelas produzem energia e, portanto, se houver um canal ou um carreador específico para a proteína, será suficiente para o movimento das moléculas e contra o gradiente de concentração.
DNA e RNA plasmídico
Plastídeos (cloroplastos) também possuem DNA próprio, que provavelmente é responsável pela execução de funções semelhantes, como é o caso dos ácidos nucleicos mitocondriais. Ele também tem seu próprio RNA ribossômico, mensageiro e de transferência. Além disso, os plastídios, a julgar pelo número de membranas, e não pelo número de reações bioquímicas, são mais complicados. Acontece que muitos plastídios têm 4 camadas de membranas, o que é explicado pelos cientistas de maneiras diferentes.
Uma coisa é óbvia: as funções dos ácidos nucléicos na célula ainda não foram totalmente estudadas. Não se sabe qual a importância do sistema de síntese de proteínas mitocondrial e do sistema cloroplástico análogo. Também não está totalmente claro por que as células precisam de ácidos nucleicos mitocondriais se as proteínas (obviamente não todas) já estão codificadas no DNA nuclear (ou RNA, dependendo do organismo). Embora alguns fatos nos obriguem a concordar que o sistema de síntese de proteínas das mitocôndrias e cloroplastos é responsável pelas mesmas funções quee DNA do núcleo e RNA do citoplasma. Eles armazenam informações hereditárias, as reproduzem e as transmitem às células filhas.
CV
É importante entender quais funções na célula realizam os ácidos nucléicos de origem nuclear, plastidial e mitocondrial. Isso abre muitas perspectivas para a ciência, pois o mecanismo simbiótico, segundo o qual surgiram muitos organismos autotróficos, pode ser reproduzido hoje. Isso possibilitará a obtenção de um novo tipo de célula, talvez até humana. Embora seja muito cedo para falar sobre as perspectivas para a introdução de organelas plastidiais multimembrana nas células.
É muito mais importante entender que os ácidos nucléicos são responsáveis por quase todos os processos em uma célula. Isso é tanto a biossíntese de proteínas quanto a preservação de informações sobre a estrutura da célula. Além disso, é muito mais importante que os ácidos nucleicos desempenhem a função de transferir material hereditário das células-mãe para as células-filhas. Isso garante o maior desenvolvimento dos processos evolutivos.
