Composição química dos seres vivos III

Os ácidos nucleicos se organizam como cadeias polinucleotídicas em que cada nucleotídeo se liga ao seguinte por ligação fosfodiéster, estabelecida entre o fosfato do carbono 5' de um açúcar e a hidroxila do carbono 3' do açúcar seguinte; dessa polaridade 5'→3' decorre a leitura direcional da molécula, fundamental para a replicação e a transcrição. As bases nitrogenadas se dividem em purinas (adenina e guanina), com dois anéis, e pirimidinas (citosina, timina e uracila), com um anel; no DNA a timina pareia com a adenina por duas pontes de hidrogênio, e a citosina pareia com a guanina por três, o que explica a maior estabilidade térmica de moléculas ricas em C e G.

O DNA, graças à dupla fita antiparalela em hélice descrita por Watson e Crick em 1953, é estável e capaz de autoduplicação semiconservativa, enquanto o RNA, geralmente fita simples, assume funções variadas: o RNA mensageiro carrega o código, o transportador traz aminoácidos e o ribossômico compõe a maquinaria de tradução. Como exemplo concreto, no gene da hemoglobina a trinca CAC do DNA é transcrita no códon GUG do RNAm e traduzida como valina; na anemia falciforme, a substituição de um único par de bases troca o ácido glutâmico por valina na posição 6 da cadeia beta, alterando a forma da hemácia — prova de que a sequência de nucleotídeos determina a proteína.

O RNA é uma molécula versátil porque, embora seja quimicamente parecido com o DNA, sua fita simples permite que ele se dobre em estruturas tridimensionais complexas, o que lhe confere funções catalíticas e regulatórias além do simples transporte de informação. Existem três tipos principais envolvidos na síntese proteica: o RNA mensageiro (mRNA), que carrega a mensagem genética do núcleo para o citoplasma; o RNA transportador (tRNA), que traz os aminoácidos correspondentes aos códons; e o RNA ribossômico (rRNA), que compõe a estrutura dos ribossomos e catalisa a formação das ligações peptídicas.

Há ainda os RNAs regulatórios, como os microRNAs, que controlam a expressão gênica, e, em alguns vírus, como o HIV, o RNA serve tanto de material genético quanto de molde para a transcriptase reversa, enzima que sintetiza DNA a partir de RNA. Como exemplo concreto, no vírus da gripe (influenza), o genoma é formado por RNA de fita simples, e é justamente essa característica que explica sua alta taxa de mutação e a necessidade de atualização anual da vacina.

A molécula de DNA funciona como um arquivo molecular: cada fita é um polímero de nucleotídeos unidos por ligações fosfodiéster entre o fosfato de um e a desoxirribose do seguinte, e as duas fitas se mantêm unidas pelas pontes de hidrogênio entre pares complementares — sempre A–T (duas pontes) e C–G (três pontes) —, o que explica a regra de Chargaff: como A só pareia com T e C só com G, em qualquer DNA de fita dupla a quantidade de adenina é igual à de timina, e a de citosina igual à de guanina, donde A+G = T+C; é por isso que se diz que a molécula tem duas fitas antiparalelas e complementares, e uma fita serve de molde para reconstruir a outra. Essa propriedade é a base da autoduplicação semiconservativa, na qual cada molécula-filha conserva uma fita antiga e uma nova: antes da divisão celular o DNA se abre e cada fita é copiada, garantindo que as células-filhas recebam a mesma informação.

O conteúdo informacional está na sequência das bases, lida em trincas (códons); cada trecho capaz de originar um produto funcional é um gene, que pode codificar uma proteína, mas também pode gerar RNA funcional (transportador, ribossômico, regulador), ou seja, nem todo gene codifica proteína. Como exemplo concreto, o gene da hemoglobina tem sua sequência de bases transcrita em RNA mensageiro, cujos códigos definem a ordem dos aminoácidos da cadeia; uma troca de uma única base (A por T) no sexto códon substitui o ácido glutâmico pela valina e produz a anemia falciforme — uma mutação pontual com efeito drástico no organismo.