Ácidos nucleicos

Paralelamente à investigação dos mistérios dos átomos por parte dos físicos, os bioquímicos e os especialistas em genética aprofundaram-se nos segredos da matéria viva até descobrirem que a atividade desta é regida por moléculas extraordinariamente complexas em sua estrutura e notáveis por suas propriedades: os ácidos nucleicos, que constituem a base da herança biológica. 

COMPOSIÇÃO E NATUREZA QUÍMICA

Já no segundo quarto do século XIX o cientista suíço Friedrich Miescher isolou uma substância procedente dos núcleos celulares, à qual denominou nucleína, que passou a ser chamada mais tarde de ácido nucleico, por seu forte grau de acidez. Mas só quando o século XX avançou, demonstrou-se que essa substância era na realidade o suporte da herança dos caracteres nos seres vivos. Em 1944, as experiências de Oswald Theodore Avery, Colin M. MacLeod e Maclyn McCarty determinaram que um dos ácidos nucleicos, o DNA ou ácido desoxirribonucleico, podia transferir uma característica biológica de uma bactéria (no caso, um pneumococo) para outra.

Em 1954, com base nos trabalhos da química inglesa Rosalind Franklin, James Dewey Watson e Francis Harry Comptom Crick propuseram a estrutura de dupla hélice para explicar a disposição dos átomos na molécula de DNA. No começo da década de 1960, os franceses François Jacob e Jacques Monod postularam o possível papel de outro ácido nucleico, o chamado ácido ribonucleico mensageiro (RNAm), na célula, como transmissor e executor das instruções contidas no DNA.

Os ácidos nucleicos são moléculas longas e complexas, de elevado peso molecular, constituídas por cadeias de unidades denominadas mononucleotídeos. Estes se compõem de um carboidrato ou açúcar de cinco átomos de carbono (uma pentose), de estrutura cíclica pentagonal, ao qual se une por um de seus extremos um grupamento fosfato e, por outro, uma base nitrogenada também de estrutura fechada. As bases nitrogenadas variam em composição. Assim, as bases púricas tem dois anéis com vários átomos de nitrogênio unidos ao esqueleto carbonado. A pirimidínica consta de um só anel hexagonal no qual se inserem átomos de nitrogênio, oxigênio e, em alguns casos, um radical metila. Os componentes variáveis nos mononucleotídeos são as bases, das quais há cinco tipos possíveis — duas púricas, a adenina e a guanina, e três pirimidínicas, a citosina, a uracila e a timina —, e nessa variabilidade reside o caráter “informativo” dos ácidos nucleicos e sua funcionalidade como moléculas codificadoras de informação biológica.

O açúcar ou pentose pode ser de duas classes: em forma de ribose desoxigenada ou desoxirribose, que é a que constitui o esqueleto do DNA, ou, em sua variedade normal, conhecida simplesmente como ribose, própria do RNA. No primeiro caso, originam-se desoxirribonucleotídeos; no segundo, ribonucleotídeos.

Os mononucleotídeos se unem entre si para compor, como já foi dito, longas cadeias de centenas ou milhares de unidades que se dispõem em forma de estruturas filamentosas helicoidais, de dupla hélice no caso de DNA e de hélice simples no RNA. A borda de cada hélice é integrada pelas pentoses, que se engancham umas nas outras através das extremidades contendo ácido fosfórico, enquanto o contato entre uma hélice e outra se efetua pelo estabelecimento de pontes de hidrogênio por parte das bases nitrogenadas, obedecendo a determinadas leis bioquímicas. Cada ligação química é, portanto, o resultado da interação de um par de bases, cada uma das quais correspondente a uma das hélices. O acoplamento das bases não é arbitrário e atende a exigências espaciais, químicas e estruturais muito precisas. Sempre se emparelham uma base púrica e uma pirimidínica: a adenina sempre com a timina ou uracila, e a guanina com a citosina.

SEQUÊNCIA E FUNÇÃO GENÉTICA

A sequência dos ácidos nucleicos é específica e característica de cada ser vivo. Em tal sequência radicam-se, em suma, a individualidade e as diferenças existentes entre os organismos. As cinco bases, combinadas em todas as sequências imagináveis, com ou sem repetições e sem limite teórico de extensão, dão lugar a uma série infinita de distintas cadeias possíveis. As cadeias são representadas pelas iniciais maiúsculas de cada base na ordem de sequência característica; por exemplo: AATCAGCTTTACGC. Logicamente, essa representação corresponde a uma das hélices; a da outra hélice será complementar, levando-se em conta os emparelhamentos antes indicados adenina, (A), com timina, (T), e guanina, (G), com citosina, (C), no que se refere ao DNA. Assim, no exemplo proposto, a complementar seria TTAGTCGAAATGCG.

A composição anteriormente detalhada é universal e válida para todos os seres vivos, desde o vírus até o homem, o que reflete um fato importante: a unidade básica da estrutura da vida na Terra. Nos vírus, o ácido nucleico situa-se no interior, protegido por um invólucro proteico. Nos organismos procariontes, ou seja, que não dispõem de núcleo ou que o apresentam difuso, sem membrana nuclear, caso das bactérias, o DNA forma uma única estrutura circular que constitui o cromossomo bacteriano.

Nos eucariotes, que já dispõem de núcleo protegido por invólucro próprio, como as plantas e animais, o DNA encontra-se encerrado no núcleo como uma substância difusa, na qual há também certas proteínas básicas chamadas histonas: é o que se conhece como cromatina. Antes de ocorrer a divisão celular, a cromatina fragmenta-se numa série de unidades, ou cromossomos, cujo número é constante para cada espécie. Em tais cromossomos estão os genes, conjuntos mais ou menos grandes de nucleotídeos dispostos segundo uma sequência dada, que codificam a informação precisa para um determinado caráter biológico. 

ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO

O DNA, ácido desoxirribonucleico, é formado pela pentose desoxirribose, o ácido fosfórico e as bases citosina, timina(esta ausente no RNA), adenina e guanina. É a substância responsável pela herança biológica de todos os seres vivos, à exceção de muitos vírus, nos quais esse papel é representado pelo RNA. No período denominado interfase, imediatamente anterior à divisão celular, o DNA experimenta o processo de autoduplicação, ou seja: suas moléculas duplicam-se, de modo que mais tarde, ao formarem-se as duas hélices filhas a partir de uma única célula-mãe, cada uma delas possa receber a totalidade do material genético. Na autoduplicação, a dupla hélice se abre e cada um dos dois filamentos que a compõem se separa e se sintetiza, graças à intervenção de diferentes enzimas, um filamento complementar.

ÁCIDO RIBONUCLEICO

O ARN é o ácido ribonucleico ou RNA, constituído pela pentose ribose, o ácido fosfórico e as bases citosina, uracila (esta ausente do DNA), adenina e guanina. Compõe-se de uma só cadeia helicoidal e apresenta três classes, cada uma das quais cumpre uma função específica na célula: o chamado ARN mensageiro (ARNm), sintetizado pela ação de diversas enzimas a partir de um filamento de DNA que lhe serve de guia, no processo conhecido como transcrição; o ARN ribossômico, componente essencial, junto com as proteínas, dos orgânulos celulares chamados ribossomas; e o ARN de transferência, que translada os diversos aminoácidos (unidades estruturais das proteínas) até onde se está sintetizando uma molécula proteica, sob a direção de um ARNm, e os insere no ponto exato para obter a sequência exata, no processo denominado tradução.