DNA

A Estrutura

O DNA é formado de ácido desoxirubonucléico. As fitas de DNA são longos polímeros formados por milhões de nucleotídeos ligados uns aos outros. Individualmente, nucleotídeos são bastante simples, consistindo de três partes distintas:

1. Uma das quatro bases nitrogenadas
2. Desoxyribose (um açúcar de 5 carbonos)
3. Um grupo fosfato

A imagem abaixo mostra uma representação simplificada de um nucleotídeo. P representa a molécula de fosfato, S representa o açúcar (desoxyribose), e B representa uma das quatro bases nitrogenadas.

A estrutura do grupo fosfato é mostrada abaixo:

1.Bases Nitrogenadas

As quatro bases nitrogenadas são:

• Adenina
• Guanina
• Citosina
• Timina

A denominação dos nucleotídeos depende da base nitrogenada que o compõe. O nome dos quatro nucleotídeos do DNA são adenina, guanina, citosina e timina. Eles serão referidos como A, G, C, e T respectivamente (Nota: Neste site, as palavras nucleotídeo e base serão usadas para representar a mesma coisa - um nucleotídeo). Adenina e guanina são classificadas como purinas pois elas são moléculas compostas por dois anéis. Citosina e timina são classificadas como pirimidinas pois elas são moléculas formadas por um único anel. Diagramas estruturais das quatro bases são mostradas na tabela abaixo:

Nome do nucleotídeo	Adenina	Guanina	Timina	Citosina
Base	Adenina (A)	Guanina (G)	Timimina (T)	Citosina (C)
Purina/ Pirimidina	Purina	Purina	Pirimidina	Pirimidina
Estrutura Química*
Representação Simplificada

* C = Carbono, N = Nitrogênio, O = Oxigênio. Uma única linha entre os átomos representa uma ligação simples. Duas linhas entre os átomos representa uma ligação dupla. Uma purina se liga a uma pirimidina no DNA para formar um par de base. Adenina e timina ligam-se uma à outra para formar um par de base A-T. Igualmente, guanina e citosina ligam-se uma à outra para formar um par de base G-C. As bases permanecem unidas por fracas pontes de hidrogênio, e são estas pontes de hidrogênio as responsáveis pela manutenção da estrutura de dupla hélice do DNA. Uma imagem ilustrando como os pares de base se unem por pontes de hidrogênio é mostrada abaixo (As linhas azuis representam as pontes de hidrogênio).

2.Desoxyribose

Desoxyribose é um açúcar de cinco carbonos, e para compreender inteiramente muitos dos conceitos que serão apresentados a seguir é preciso conhecer a estrutura da desoxyribose. Uma respresentação visual do açúcar e como se relaciona com os outros dois componentes de um nucleotídeo é mostrada na figura abaixo.

Os carbonos da desoxyribose são numerados sequencialmente da direita para a esquerda. O primeiro carbono é 1' (lê-se como um linha), o segundo é 2' (dois linha), e assim sucesivamente. A base nitrogenada liga-se ao carbono 1', e o grupo fosfato ao carbono 5'. O nucleotídeo abaixo é ligado covalentemente ao carbono 3'. Isto permite que uma longa fita seja construída. Um exemplo de uma fita única de DNA é mostrada abaixo.

Ao invés de sempre ver um diagrama molecular enorme de uma fita de DNA, o que vemos frequentemente é uma sequência de letras, tais como "ATCTTAG". Esta sequência representa que bases estão em um determinado lado de uma fita de DNA. A sequência acima (ATCTTAG) representa a fita: adenina-timina-citosina-timina-timina-adenina-guanina." O DNA tem duas fitas. Os nucleotídeos que estão em uma fita, correspondem à seqüência dos nucleotídeos da outra fita devido à maneira como ocorre o emparelhamento das bases (A com T, G com C). As duas fitas são complementares. Elas não são idênticas, mas se complementam perfeitamente. Além disso, deve-se notar que as duas fitas são antiparalelas. Isso significa que correm em sentidos opostos. Uma fita começa com 5' e termina com 3' enquando a outra começa com 3' e termina com 5'. Por convenção a fita de sentido 5' --> 3 ' é colocada na esquerda num desenho bidimensional. A figura abaixo dá um exemplo visual deste conceito e também mostra como as fitas são complementares.

A imagem seguinte mostra a forma de dupla-hélice do DNA. As duas fitas são claramente visíveis, uma azul e a outra verde.

3.Grupo de Fosfato

As moléculas de DNA são muito longas

Uma característica marcante das moléculas de DNA de ocorrência natural é o seu comprimento. As moléculas de DNA devem ser longas para codificar o grande número de proteínas presentes mesmo nas células mais simples. O cromossomo de E. coli, por exemplo, é uma molécula única de DNA de dupla hélice consistindo em quatro milhões de pares de bases. O comprimento de 1,4 mm desta molécula tem uma dimensão macrascópica, enquanto seu diâmetro de apenas 20 angstrons está na escala atômica. O maior cromossomo de uma Drosophila melanogaster contém uma única molécula de DNA com um comprimento de 2,1 cm. Tais moléculas altamente assimétricas são muito susceptíveis a clivagens por forças desagregadoras de cisalhamento. A menos que sejam tomadas precauções especiais no seu manuzeio, elas facilmente se quebram em segmentos cujas massas são um milésimo da molécula original.

As moléculas de DNA são circulares e superelicoidizadas

A microscopia eletrônica mostrou que moléculas intactas de DNA de muitas fontes são circulares. O termo circular refere-se à continuidade da cadeia de DNA, não à sua forma geométrica. As moléculas de DNA in vivo têm necessariamente uma forma muito compacta. Note que o comprimento de cromossomo de E. coli é cerca de um milhão de vezes maior que o maior diâmetro de bactéria. Uma nova propriedade surge na conversão de um dupléx de DNA linear em uma molécula circular fechada. O eixo da dupla hélice pode ser torcido para formar uma superélice. Um DNA circular sem giros de superélice é conhecido como uma molécula relaxada. A superélice é biologicamente importante por dois motivos. Primeiro, um DNA superelicoidizado tem uma forma mais compacta do que sua parente relaxada. A superilicoidilização é crítica para a compactação do DNA na célula. Segundo, a superilicoidilização afeta a capacidade da dupla hélice em se desenrolar, e, portanto, afeta suas interações com outras moléculas.