O DNA e o RNA – as chamadas “moléculas-chave da vida” – contêm informações genéticas e podem transmiti-las. Mas quais são as diferenças e semelhanças entre DNA e RNA? Você vai aprender tudo isso neste post.
Diferenças entre DNA e RNA
Neste post, gostaria de esclarecer as diferenças entre DNA e RNA e por que precisamos de ambos em nossas células.
Em nossas células, o RNA é feito usando um processo chamado transcrição, que usa o DNA como modelo. A informação armazenada no DNA na forma de sucessão (sequência) das bases adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G) é copiada um a um na forma de RNA.
Por que não apenas fazer a cópia no DNA? Por que você precisa de outro suporte de informações?
DNA e RNA simplesmente explicados
DNA (ácido desoxirribonucleico ou ácido desoxirribonucleico ) e RNA ( ácido ribonucleico ou ácido ribonucleico ) pertencem aos ácidos nucleicos . Eles são compostos de vários blocos de construção individuais – os nucleotídeos – na forma de longas cadeias.
Em todos os seres vivos ( eucariotos e procariontes ) , o DNA serve como portador da informação genética . Portanto, ele armazena informações que contêm a planta de cada ser vivo, como sexo, cabelo ou cor dos olhos. Em alguns vírus, o RNA assume essa tarefa.
Além de transmitir informações genéticas, o RNA tem muitas outras funções. Por exemplo, serve como transmissor de informações para a produção de proteínas ( mRNA ) ou atua como catalisador (ribozimas), semelhante às enzimas.
Para uma visão geral mais detalhada de DNA e RNA , sinta-se à vontade para conferir nossos artigos relacionados.
Comparação de DNA RNA em construção
Vamos primeiro comparar a estrutura do DNA e do RNA . Quais são as semelhanças e como as duas moléculas diferem?
Semelhanças DNA RNA
Vamos começar com as semelhanças que existem entre a estrutura do RNA e do DNA.
ácidos nucleicos
Como você já sabe, ambas as moléculas são os chamados ácidos nucleicos . Com isso, você pode se referir a moléculas lineares de cadeia longa (polímeros: “ poli ” = muitos) que estão ligadas a partir dos mesmos blocos de construção individuais (monômeros). Esses blocos de construção são chamados de nucleotídeos e consistem em três ingredientes:
- uma molécula de açúcar
- um grupo fosfato e
- uma base orgânica nitrogenada
A molécula de açúcar é uma pentose tanto no RNA quanto no DNA . Por isso você pode entender que é composto de 5 (grego: ” pente” = cinco) átomos de carbono. A pentose está ligada a um grupo fosfato através do seu 5º átomo de carbono (5′) e à base contendo azoto através do 1º átomo de carbono (1′).
Vários nucleotídeos ligados resultam em uma cadeia (= polinucleotídeo ) que consiste em alternar grupos de açúcar e fosfato (-açúcar-fosfato-açúcar-fosfato-). Eles estão conectados uns aos outros pelas chamadas ligações éster (aqui mais precisamente: ligações fosfodiéster). As bases orgânicas praticamente se projetam da cadeia.
polaridade dos polinucleotídeos
Você deve ter notado que as extremidades da cadeia polinucleotídica não são idênticas . O resíduo de fosfato (extremidade 5′) está em uma extremidade, enquanto o grupo OH (extremidade 3′) está na outra extremidade. A cadeia DNA/RNA, portanto, sempre tem uma direção ou polaridade específica , sempre da extremidade 5′ para a extremidade 3′ (5′ -> 3′) .
Diferença DNA RNA
diferenças
Para entender isso melhor, a primeira coisa que precisamos fazer é observar as diferenças entre DNA e RNA.
1) Desoxirribose (DNA) em Ribose (RNA)
O primeiro indício de diferença está nos nomes de DNA e RNA. DNA significa ácido desoxirribonucleico ( o A vem do termo inglês para ácido) , enquanto RNA significa ácido ribonucleico . O leitor atento notará imediatamente que a única diferença no nome é desoxi-. O dis- representa o mesmo des- desinteresse. Significa sem. O -oxi- vem do inglês oxigen – oxigênio. Portanto, desoxi- significa sem oxigênio, ou mais precisamente o DNA não tem oxigênio no 2º C-átomo de sua ribose de açúcar (daí o -ribo-).
Fig. 1: Diferenças entre DNA e RNA – 1) RNA tem a base U em vez de T; 2) o RNA é de fita simples, o DNA é de fita dupla; 3) No RNA, a ribose tem um oxigênio no 2º átomo de carbono, no DNA não (desoxirribose)
Como pode ser visto na Fig. 1, o açúcar (ribose) no DNA não possui um átomo de oxigênio no 2º átomo de carbono (desoxirribose), enquanto no RNA a ribose ainda possui o átomo de oxigênio.
2) pirimidina base timina (T) no DNA para uracila (U) no RNA
O RNA não é uma cópia idêntica da informação contida no DNA. A razão pela qual é chamado de transcrição é porque o RNA tem um alfabeto ligeiramente diferente. Em vez da letra T, U é usado no RNA. Portanto, a transcrição é uma transliteração de um alfabeto para o outro. Sempre que há um T no DNA, um U é incorporado ao RNA. Todas as outras letras não mudam.
Na Fig. 1 você pode ver a pequena diferença entre as duas bases de pirimidina uracil (U) e timina (T). Eles diferem apenas no grupo metil (grupo CH 3 ), que também é encontrado na timina.
3) Fita dupla (DNA) para fita simples (RNA)
Uma diferença muito importante entre o DNA e o RNA é que o DNA tem duas fitas que estão conectadas uma à outra por ligações de hidrogênio através das bases. Como pode ser visto na Fig. 1, os dois fios correm em direções diferentes. O fio da esquerda tem a extremidade 5′ em cima e a extremidade 3′ na parte inferior e o fio da direita é o contrário. No jargão técnico, isso também é considerado antiparalelo, pois embora sejam paralelos entre si, diferem em sua direção.
O RNA, por outro lado, existe apenas como uma fita simples.
causa das diferenças
Agora esclarecemos as principais diferenças estruturais entre DNA e RNA. Mas o que ainda não descobrimos é por que as diferenças estão realmente lá. Uma explicação para isso pode ser encontrada em sua respectiva função. Em inglês também se diz “forma segue função” – a forma, a estrutura segue a função. Isso significa que a estrutura/forma pode ser explicada pela função.
Função do DNA e RNA
Função do DNA
O DNA e o RNA realizam tarefas muito diferentes na célula. O DNA é o armazenamento de informações para todas as informações genéticas de um ser vivo. Um armazenamento de informações deve ser o mais estável possível. Não deve reagir com outras substâncias e, assim, alterar a informação que contém. Esta é uma razão pela qual o oxigênio está ausente no DNA. O grupo hidroxi (grupo -OH) que é formado na ribose pelo oxigênio é bastante reativo. Assim, o DNA seria menos estável com o oxigênio.
Que o DNA consiste em duas fitas é importante para que o DNA possa ser duplicado facilmente . Sempre que uma célula quer se dividir, ou seja, duas células são formadas, o material genético, o DNA, é necessário duas vezes. Portanto, é importante que um mecanismo de cópia já seja especificado pela estrutura do DNA.
A estrutura em duas fitas também permite que a cópia do DNA seja verificada quanto a erros após a duplicação. Após a duplicação, a célula tem duas fitas de DNA, uma fita é a original e a outra é a cópia. Como a célula pode distinguir entre as duas fitas, ela sabe qual fita mudar quando ocorrer um erro. Então, se as bases não combinam como o normal A com T e C com G, e em vez de um T oposto a G, então a célula sabe que o G precisa ser alterado para um A porque o T está na fita original e o G está na cópia. Dessa forma, a célula garante que nenhum erro seja causado pela cópia.
Por que o RNA é diferente?
Função do RNA
Claro, isso também tem a ver com a função do RNA. Existe DNA (ainda temos DNA nas mitocôndrias – veja a teoria dos endossimbiontes , mas vamos ignorar isso por enquanto), mas não há RNA. O RNA vem em muitas funções e formas diferentes. Os mais importantes são os três envolvidos na tradução (tradução) da informação genética em proteínas: RNA mensageiro (mRNA), RNA de transferência (tRNA) e RNA ribossômico (rRNA). O mRNA ou RNA mensageiro contém a informação genética do DNA e a transporta para a máquina de produção de proteínas, o ribossomo. Ainda seria possível usar DNA aqui, mesmo que já seja necessário aqui que o RNA esteja presente como uma fita simples. O tRNA é o decodificador, aqui está a informação de qual informação no DNA se torna qual aminoácido. O rRNA faz parte do ribossomo e ajuda o ribossomo a se manter unido e funcionar. Além dos três RNAs mais conhecidos e importantes, existem 13 outras formas de RNA (final de 2018) com diferentes funções e tarefas na célula. Temos certeza de descobrir mais ao longo do tempo.
O fato de o RNA ainda ter o átomo de oxigênio na ribose não é um problema para o mRNA, pois por um lado ele existe por pouco tempo e, portanto, tem pouco tempo para reagir e criar erros na informação genética e, por outro, Por outro lado, se surgirem erros, simplesmente um novo mRNA pode ser copiado do DNA. O oxigênio torna o RNA mais reativo. Existem também RNAs que usam isso ativamente, os chamados ribozimas. Estes são RNAs que se comportam como enzimas. Enzimas são proteínas que ajudam a realizar uma reação química. Então, ribozimas são RNAs que estão fazendo reações químicas ativamente, que é exatamente o oposto do que você quer do DNA.
Formação de DNA e RNA
Para a célula e a vida em geral, você precisa do armazenamento de informações, por um lado, e do executor, por outro, que implementa as informações. Você pode pensar nisso como construir uma casa. Para construir uma casa você precisa de um plano de construção e precisa do operário que monta a casa de acordo com o plano de construção. O projeto é o DNA e o construtor são as enzimas/proteínas.
Mas o que é RNA?
O RNA pode fazer as duas coisas. Ele pode armazenar informações (por exemplo, mRNA) e pode implementar reações químicas (por exemplo, ribozimas). Além disso, existem muitas outras tarefas que o RNA realiza e, portanto, é uma menina para tudo.
Como o RNA pode fazer tudo e desempenha um papel central na conversão da informação do DNA em proteínas, a teoria do mundo do RNA foi desenvolvida.
A teoria do mundo do RNA afirma que a vida começou originalmente com o RNA. Toda a vida foi originalmente baseada no RNA. Só mais tarde o DNA emergiu do RNA, para que pudesse armazenar a informação genética de forma melhor e mais segura do que o RNA.
Além das semelhanças que vimos até agora, também existem algumas diferenças na estrutura do DNA e do RNA. As mais importantes estão na molécula de açúcar envolvida , nas respectivas bases orgânicas e na estrutura (fita simples/fita dupla).
molécula de açúcar
Você já pode ver uma diferença dos respectivos nomes: A molécula de açúcar envolvida no nucleotídeo é a desoxirribose no DNA ( ácido desoxirribonucleico ) . O RNA ( ácido ribonucleico ), por outro lado, consiste em ribose . “desoxi” significa sem oxigénio; é, portanto, uma ribose sem um átomo de oxigênio .
Você pode ver isso na figura a seguir, porque no 2º átomo de carbono a desoxirribose tem apenas um átomo de hidrogênio em vez do grupo OH .
Essa pequena diferença estrutural tem um grande impacto na estabilidade das moléculas: a fita de RNA é menos estável que a fita de DNA, uma vez que o segundo grupo OH também se liga ao resíduo de fosfato subsequente e resulta na divisão da fita de RNA em nucleotídeos individuais. liderar.
Bases Orgânicas
Outra característica distintiva é que a base timina no RNA foi substituída pela base uracila quimicamente muito semelhante . O uracil é provavelmente usado no RNA, pois é necessária menos energia para a produção devido à falta do grupo metil.
Além de timina e uracila, existem três outras bases nitrogenadas: adenina , guanina e citosina . No entanto, eles ocorrem em ambas as moléculas.
fio simples fio duplo
As duas moléculas também diferem em sua estrutura: o DNA está presente como uma fita dupla torcida (dupla hélice 
), enquanto o RNA geralmente existe como uma fita simples torcida significativamente mais curta (hélice única).
A dupla fita de DNA ocorre porque as bases orgânicas podem formar ligações intermoleculares umas com as outras – as chamadas ligações de hidrogênio . Adenina sempre emparelha com timina e guanina com citosina, que você pode chamar de emparelhamento de bases complementares .
No entanto, o RNA em certos vírus (vírus de RNA ) também pode ocorrer como uma molécula de fita dupla. Observe também que em algumas seções de RNA, as respectivas bases complementares ainda podem emparelhar-se (aqui: adenina com uracil), o que pode resultar em estruturas semelhantes a alças ou folhas de trevo.
Em geral, as diferentes estruturas tridimensionais permitem que o RNA pratique mais reações químicas do que o DNA. Portanto, é quimicamente mais reativo.
Comparação de DNA RNA em função
Agora você está muito familiarizado com as semelhanças e diferenças na estrutura do DNA e do RNA. Agora vamos comparar as funções de RNA e DNA. Além de sua função como portadores de informação genética , ambos desempenham um papel importante, mas diferente, na produção de proteínas (= biossíntese de proteínas ). Além disso, o RNA tem inúmeras outras formas e funções.
DNA e RNA como portadores de informação
O DNA tem a informação genética de forma criptografada (codificada) e a transmite para as gerações subsequentes. É uma característica central dos seres vivos , pois não existe ser vivo sem DNA. Essa informação genética é armazenada na sequência das bases individuais, que determinam, por exemplo, sexo, cor do cabelo ou dos olhos. Você pode comparar aproximadamente isso com as letras que compõem o nome de uma pessoa.
Durante a reprodução ou o crescimento celular, essa informação é transmitida fazendo cópias idênticas de DNA. Você pode chamar esse processo de replicação do DNA . Em eucariotos, sempre ocorre antes de um núcleo celular se dividir ( mitose ).
Apenas em alguns vírus, os chamados vírus de RNA , o RNA compõe o material genético ( genoma ).
Papel do DNA e RNA na biossíntese de proteínas
Como você já aprendeu, o DNA e o RNA são responsáveis pela produção de proteínas ( biossíntese de proteínas ). Ocorre em duas fases: transcrição (latim: “transcribere” = reescrever) e tradução (inglês: tradução = tradução).
A informação armazenada no DNA é primeiramente transferida para uma sequência de RNA (= transcrição). O DNA serve assim como um molde (modelo). Você também pode chamar o RNA resultante de estágio intermediário de RNA mensageiro ou RNA mensageiro ( mRNA ).
Este transportador de informação transportável causa então a produção de proteínas/enzimas (= tradução) nos ribossomos. Proteínas e enzimas, por sua vez, influenciam nossa aparência ( fenótipo ) e nosso metabolismo.
Assim, o fluxo de informação genética (= expressão gênica ) ocorre nas células normais da seguinte forma:
DNA -> RNA -> Proteína -> Característica
Outras funções do RNA
Além do mRNA, existem inúmeras outras formas de RNA, cada uma das quais cumpre tarefas importantes na célula. No entanto, ao contrário do mRNA, eles não têm nenhuma função de codificação. Por isso você pode entender que nenhuma proteína pode ser feita a partir deles.
Por exemplo, alguns RNAs podem acelerar reações químicas de maneira semelhante às enzimas. É por isso que você também pode chamá-los de ribozimas . Um representante bem conhecido disso é o rRNA (RNA ribossômico), que faz parte do ribossomo e está envolvido na ligação de aminoácidos individuais para formar a proteína.
Outro RNA importante é o tRNA (transfer RNA), que transporta aminoácidos individuais para os ribossomos para a produção de proteínas.
Além disso, alguns tipos de RNA também estão envolvidos na regulação gênica . Por regulação genética, você pode entender que certos genes podem ser ativados e desativados conforme necessário.
Comparação de DNA RNA como uma tabela
Na tabela a seguir, compilamos mais uma vez semelhanças e diferenças importantes entre DNA e RNA para você.
| GOTA | RNA | |
|---|---|---|
| Estrutura | fita dupla (dupla hélice) | (geralmente) fita simples (única hélice) |
| Biomolekulart | ácido nucleico | ácido nucleico |
| menor bloco de construção envolvido (monômero) | nucleotídeo | nucleotídeo |
| Piscina | Adenina, Timina , Guanina, Citosina | Adenina, Uracila , Guanina, Citosina |
| molécula de açúcar | Desoxirribose | Ribose |
| funções | Portador/memória de informação genética Modelo na biossíntese de proteínas | função de codificação (mRNA): estágio intermediário como portador de informação na produção de proteínas função não codificante: Dependendo do tipo: incluindo função enzimática; regulação genética |