generalidade
O DNA, ou ácido desoxirribonucleico, é a herança genética de muitos organismos vivos, incluindo seres humanos.
Um nucleotídeo genérico que forma DNA compreende 3 elementos: um grupo fosfato, açúcar desoxirribose e uma base nitrogenada.
Organizado em cromossomos, o DNA é usado para gerar proteínas, que desempenham um papel fundamental na regulação de todos os mecanismos celulares de um organismo.
O que é DNA?
O DNA é a macromolécula biológica que contém toda a informação necessária para o bom desenvolvimento e bom funcionamento das células de um organismo vivo.
É UM ÁCIDO NUCLEICO
Graças à imagem de um nucleotídeo genérico, o leitor pode notar que a pentose representa o elemento ao qual o grupo fosfato está ligado (por uma ligação fosfodiéster) e a base nitrogenada (através de uma ligação N-glicosídica).
A sigla DNA significa ácido desoxirribonucleico ou ácido desoxirribonucleico .
O ácido desoxirribonucleico pertence à categoria de ácidos nucleicos, isto é, macromoléculas biológicas consistindo de longas cadeias de nucleotídeos .
Um nucleotídeo é a unidade molecular de um ácido nucléico, resultante da união de 3 elementos:
- Um grupo fosfato ;
- Uma pentose, que é um açúcar com 5 átomos de carbono;
- Uma base nitrogenada .
Outro ácido nucleico muito importante: RNA
Outro ácido nucleico fundamental para o bom funcionamento das células de muitos organismos é o RNA . O acrônimo RNA significa ácido ribonucleico .
O ácido ribonucleico difere do ácido desoxirribonucleico do perfil nucleotídico.
PORQUE É ESTE PATRIMÔNIO GENÉTICO?
Livros genéticos e biologia molecular definem o DNA com a terminologia da herança genética .
Para justificar o uso dessa expressão, é o fato de que o DNA é a sede dos genes . Os genes são as sequências nucleotídicas das quais as proteínas derivam. As proteínas são outra classe de macromoléculas biológicas essenciais para a vida.
Nos genes de cada um de nós, existe uma parte "escrita" do que somos e do que nos tornaremos.
DESCOBERTA DO DNA
A descoberta do DNA é o resultado de inúmeras experiências científicas.
A pesquisa mais antiga e mais importante nesse sentido começou no final da década de 1920 e pertencia a um oficial médico inglês chamado Frederick Griffith ( o experimento de transformação de Griffith ). Griffith definiu o que hoje chamamos de DNA com o termo " princípio transformador " e acreditava ser uma proteína.
Os experimentos de Griffith continuaram com o biólogo americano Oswald Avery, com seus colaboradores, entre 1930 e 1940. Avery mostrou que o "princípio transformador" de Griffith não era uma proteína, mas outro tipo de macromolécula: um ácido nucléico .
A estrutura precisa do DNA permaneceu desconhecida até 1953, quando James Watson e Francis Crick propuseram o chamado " modelo de dupla hélice " para explicar o arranjo de nucleotídeos no ácido desoxirribonucleico.
Watson e Crick tiveram uma incrível intuição, revelando a toda comunidade científica o que biólogos e geneticistas procuravam há anos.
A descoberta da estrutura exata do DNA tornou possível estudar e compreender os processos biológicos nos quais o ácido desoxirribonucleico está envolvido: como ele se replica e forma o RNA (outro ácido nucléico) e como ele gera proteínas.
Fundamental para a descrição do modelo de Watson e Crick, foram alguns estudos realizados por Rosaling Franklin, Maurice Wilkins e Erwin Chargaff .
estrutura
O chamado "modelo de dupla hélice" por Watson e Crick mostrou que o DNA é uma molécula muito longa, composta de duas cadeias de nucleotídeos (filamentos polinucleotídicos). Unidos uns com os outros, mas orientados em direções opostas, esses dois filamentos polinucleotídicos estão envolvidos um no outro, como uma espiral.
Como a estrutura do DNA é um assunto bastante complexo, tentaremos mencionar os pontos mais importantes, sem exceder os detalhes.
O QUE É O PENTOSE DO DNA?
O açúcar de 5 carbonos, que distingue a estrutura dos nucleotídeos do DNA, é a desoxirribose .
Dos 5 átomos de carbono da desoxirribose, 3 merecem uma menção especial:
- O chamado " carbono 1 ", porque é o que une a base nitrogenada ;
- O chamado " carbono 2 ", porque é o que dá o nome de desoxirribose ao açúcar (NB: desoxirribose significa "livre de oxigênio" e refere-se à ausência de átomos de oxigênio ligados ao carbono);
- O chamado " carbono 5 ", porque é o que se liga ao grupo fosfato .
Comparação com o RNA
Nas moléculas de RNA, a pentose é ribose . A ribose difere da desoxirribose apenas pela presença, no "carbono 2", de um átomo de oxigênio.
O leitor pode apreciar essa diferença observando a figura abaixo.
TIPOS DE NUCLEOTÍDEOS E BASES DE NITROGÊNIO
O DNA possui 4 tipos diferentes de nucleotídeos .
Para distinguir estes elementos é apenas a base de nitrogênio, ligada ao grupo pentose esqueleto-fosfato (que ao contrário da base nunca varia).
As bases nucleares do DNA são, por razões óbvias, 4: adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T).
A adenina e a guanina pertencem à classe das purinas, compostos heterocíclicos de anel duplo.
Citosina e timina, por outro lado, se enquadram na categoria de pirimidinas, compostos heterocíclicos de anel único.
O modelo de dupla hélice de Watson e Crick possibilitou esclarecer dois aspectos totalmente desconhecidos na época:
- Cada base nitrogenada presente em um cordão de DNA se une a uma base nitrogenada presente no outro cordão de DNA, formando um par de bases.
- O emparelhamento entre as bases nitrogenadas dos dois filamentos é altamente específico. De fato, a adenina une apenas a timina, enquanto a citosina se liga apenas à guanina.
Após essa segunda descoberta sensacional, biólogos moleculares e geneticistas definiram as bases de adenina e timina e as bases de citosina e guanina como " complementares entre si ".
A identificação do emparelhamento complementar entre bases nitrogenadas representou a pedra angular para explicar as dimensões físicas do DNA e a estabilidade particular dos dois filamentos.
Uma molécula de DNA humana genérica contém aproximadamente 3, 3 bilhões de pares de bases nitrogenadas (que são cerca de 3, 3 bilhões de nucleotídeos por fio).
Comparação com o RNA
Nas moléculas de RNA, as bases nitrogenadas são adenina, guanina, citosina e uracila . Este último é uma pirimidina e substitui a timina.
GRAVAÇÃO ENTRE NUCLEOTÍDEOS
Para manter os nucleotídeos de cada cadeia única de DNA juntos são ligações fosfodiéster, entre o grupo fosfato de um nucleotídeo eo chamado "carbono 5" do nucleotídeo imediatamente seguinte.
FILAMENTOS TÊM ORIENTAÇÃO OPOSTA
Os filamentos de DNA têm duas extremidades, chamadas 5 '(lê-se "cinco primeiros") e 3' (lê "três primeiros"). Por convenção, biólogos e geneticistas estabeleceram que a extremidade 5 'representa a cabeça de uma fita de DNA, enquanto a extremidade 3' representa a cauda .
Ao propor seu "modelo de dupla hélice", Watson e Crick afirmaram que os dois filamentos que formam o DNA têm a orientação oposta. Isso significa que a cabeça e a cauda de um filamento interagem, respectivamente, com a cauda e a cabeça do outro filamento.
Estudo breve sobre o final 5 'e final 3'
O grupo fosfato ligado ao "carbono 5" de um nucleotídeo é sua extremidade 5 ', enquanto o grupo hidroxila ligado ao "carbono 3" (-OH na figura) representa sua extremidade 3'.
A união de vários nucleotídeos mantém esta disposição e é por esta razão que, nos livros de genética e biologia molecular, as seqüências de DNA são descritas a seguir: P-5 '→ 3'-OH
* Atenção: a letra maiúscula P identifica o átomo de fósforo do grupo fosfato.
ASSENTO NA CÉLULA E CROMOSSOMO
Organismos eucarióticos (o ser humano está entre eles) possuem, no núcleo de cada uma de suas células, uma molécula de DNA igual (e pessoal) .
No núcleo (sempre em um organismo eucariótico), o DNA é organizado em diferentes cromossomos . Cada cromossomo contém um trecho preciso de DNA associado a proteínas específicas (histonas, coesinas e condensação). A associação entre DNA e proteínas cromossômicas é chamada de cromatina .
Cromossomos no ser humano
Um organismo é diplóide quando o DNA, dentro do núcleo da célula, é organizado em pares de cromossomos (chamados de cromossomos homólogos ).
O ser humano é um organismo diploide, pois possui 23 pares de cromossomos homólogos (portanto, 46 cromossomos ao todo) em suas células somáticas.
Como em muitos outros organismos, cada um desses casais participa de um cromossomo de origem materna e de um cromossomo de origem paterna.
Neste quadro que acabamos de descrever, para representar um caso em si, estão as células sexuais (ou gametas): estas têm metade dos cromossomos de uma célula somática normal (daí 23, no ser humano) e são ditas, por esse motivo, haploides .
Uma célula sexual humana atinge o conjunto normal de 46 cromossomos durante a fertilização.
função
O DNA é usado para gerar proteínas, macromoléculas essenciais para a regulação dos mecanismos celulares de um organismo.
Cromossomos humanos
O processo que leva à formação de proteínas é muito complexo e inclui um passo intermediário fundamental: a transcrição de DNA em RNA .
A molécula de RNA é comparável a um dicionário, pois permite traduzir os nucleotídeos do DNA nos aminoácidos das proteínas .
Para lidar com a síntese de proteínas - um processo que, não surpreendentemente, leva o nome de tradução - são algumas pequenas organelas celulares conhecidas como ribossomos .
DNA → RNA → proteínas é o que os especialistas chamam de dogma central da biologia molecular.
