DNA

 

 

 

O DNA (Desoxiribonucleic Nucleic Acid) é um polímero longo e linear, da família dos chamados ácidos nucleicos - uma das classes de compostos orgânicos constituintes dos seres vivos -  dos quais também faz parte o RNA (Ribonucleic Nucleic Acid). Encontra-se principalmente no núcleo celular e contém informação numa forma que pode ser transmitida de geração em geração.

 

 

Como polímero, a sua estrutura constrói-se tendo como base monómeros que se ligam entre si.

Os monómeros dos ácidos nucleicos são os nucleotídeos, sendo cada um destes constituído por uma pentose (açúcar), um grupo fosfato e uma base azotada.

 

 

FOSFATO

Caixa de texto: FOSFATO

BASE

Caixa de texto: BASE

 

 

 

 


 

Caixa de texto: Fig 1: Nucleotídeo - estrutura base

 

 

Pentágono regular:  

 

 

No caso do DNA o açúcar é a desoxirribose, assim chamada porque a ribose que lhe deu origem possui um oxigénio a menos no carbono 2 (a pentose do RNA é a ribose).

 

Fig 2 : pentoses dos ácidos nucleicos

Caixa de texto: Fig 2 : pentoses dos ácidos nucleicos
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A desoxirribose liga-se ao grupo fosfato pelo grupo hidroxilo do seu carbono 5´-ligação fosfoester. A base encontra-se ligada pelo carbono 1´da pentose numa ligação glicosídica do tipo N.

 

 

Fig 3 : nucleotídeo de DNA

Caixa de texto: Fig 3 : nucleotídeo de DNA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Os nucleotídeos estão ligados entre si por ligações covalentes denominadas de ligações fosfodiéster. Estas ligações estabelecem-se entre o grupo hidroxilo do carbono 3´de um nucleotídeo, e o fosfato do carbono 5´do nucleotídeo adjacente, com remoção de uma molécula de água (H2O).

Fig 4 : ligação entre dois nucleotídeos

Caixa de texto: Fig 4 : ligação entre dois nucleotídeos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

Este facto determina que as cadeias de DNA cresçam no sentido de 5´para 3´.

 

Caixa de texto: Fig 5 : crescimento da cadeia de DNA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

As bases dividem-se em duas classes: purinas e pirimidinas.

 

Purinas : São as bases que possuem 2 aneis de carbono e azoto

 

- adenina

- guanina

 

Pirimidinas : Bases que possuem apenas 1 anel de carbono e azoto

 

- citosina

- uracilo

- timina

 

Fig 6 : bases azotadas

Caixa de texto: Fig 6 : bases azotadas

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

As bases tendem a formar pares específicos entre elas que são estabelecidos por pontes de hidrogénio. Assim,

- citosina e guanina tendem a ligar-se preferencialmente uma com a outra por três pontes de hidrogénio;

               

- adenina e timina tendem a ligar-se preferencialmente, e essa ligação é estabilizada por duas pontes de hidrogénio.

 

 

Fig 7 : Emparelhamento de bases na molécula de DNA

Caixa de texto: Fig 7 : Emparelhamento de bases na molécula de DNA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 O uracilo é uma base exclusiva do RNA (que por sua vez não possui a timina do DNA), mas que é homólogo da timina na medida em que também apresenta complementaridade com a adenina.

 

 

 

As bases citosina, guanina, timina e adenina são portanto as bases que podem estar ligadas é desoxirribose.

 

 

 Olhando atentamente, são as bases que determinam a diferença dos nucleotídeos entre si, uma vez que existe uma estrutura constante em todos os desoxirribonucleotideos (nucleotideos de DNA ) que consiste na pentose ligada ao fosfato.

 

 

 

 

 

 

 

 Assim, a única coisa que varia são as bases que estão ligadas ao carbono 1´ da pentose - a informação genética está contida na sequência de bases ao longo da cadeia de DNA.

 

 

 

O emparelhamento de bases resulta na formação de uma dupla hélice na qual está organizado o DNA, sendo a dupla hélice constituída por duas cadeias que são diferentes mas complementares, uma vez que uma base tende a ligar-se apenas ao seu par específico, à sua base complementar na cadeia oposta da dupla hélice.

 

 

 

 

 

 

 

Fig 8 : modelo da dupla hélice de DNA

Caixa de texto: Fig 8 : modelo da dupla hélice de DNA
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

Nesta dupla hélice:

 

- as duas cadeias complementares organizam-se em torno de um eixo comum e correm em direcções opostas – cadeias antiparalelas

- o açúcar e fosfato dos nucleotídeos encontram-se do lado de fora da hélice, estando por isso as bases no seu cerne

- as bases são aproximadamente perpendiculares ao eixo

- o diâmetro da hélice é de 20 A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Caixa de texto: Fig 9 : dupla hélice de DNA

 

 

Obviamente que a geração de novas células (quer por mitose quer por meiose, envolvidos na multiplicação celular e reprodução, respectivamente) implica que o DNA tenha que ser duplicado – replicação - de modo a poder ser passado também às novas células .

O modelo da dupla hélice de DNA  e a presença de pares de bases específicos sugeriu imediatamente como o DNA deveria ser duplicado. A sequência de bases de uma cadeia da dupla hélice determina exactamente a sequencia da outra cadeia : a guanina de uma cadeia está sempre emparelhada com a citosina da outra, assim como adenina e timina.

 

Assim, a separação da dupla hélice nas suas duas cadeias simples (processo reversível) iria originar dois “moldes” sob os quais uma nova dupla hélice se poderia construir, e esta seria igual aquela que lhe serviu de base.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Caixa de texto: Fig 10 : modelo da replicação do DNA

 

 

 


 

Veio-se a descobrir que cada uma das duas duplas cadeias resultantes do processo continha apenas uma cadeia da dupla hélice original, ou seja, a nova molécula de DNA conservava uma cadeia do “molde” original sendo a cadeia complementar uma das que foi sintetizada de novoreplicação semiconservativa.

 

 

 

Fig 11 : representação da replicação semi-conservativa

Caixa de texto: Fig 11 : representação da replicação semi-conservativa

 

 

 

 

 

 

 

 

O DNA é a informação a partir da qual o organismo sintetiza as nossas proteínas, ou seja, ele contém a informação que determina as nossas características. Cada três nucleotídeos – codão - ou seja, cada três sequências de bases, codificam a síntese um aminoácido (monómero das proteínas). Assim, determinada porção de DNA codifica determinada sequencia de aminoácidos e por isso a síntese de determinada proteína, e à porção de DNA que codifica uma proteína dá-se o nome de gene. Daí que o DNA seja referido como código genético.

 

 O RNA é o intermediário entre a informação contida no DNA e a síntese proteica.

Durante a transcrição (ocorre no núcleo), uma cadeia de RNA é sintetizada a partir de um molde de DNA. Este RNA, chamado mRNA(RNA mensageiro – transporta da informação do DNA) é levado ao citoplasma da célula onde a informação é descodificada, com a síntese da respectiva proteína no ribossoma (organelo celular para a síntese proteica) – tradução. Neste processo um outro tipo de RNA, o tRNA (RNA de transferência) transporta consigo o aminoácido específico do codão de mRNA que está a ser traduzido.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Grandes porções de DNA, contudo, não têm papel codificante – intrões. Estes intrões encontram-se entre as porções codificante do DNA
As porções de DNA codificante são chamados de exões.

Caixa de texto: Fig 12 : esquema dos processos celulares envolvidos na descodificação da informação genética

 O DNA no núcleo encontra-se sob a forma de cromatina, ou seja, associada a proteínas. Esta cromatina pode estar mais ou menos condensada. Durante mitose e meiose em que novas células se geram e o material replicado precisa de ser distribuido pelas células-filhas, o DNA atinge o seu máximo de condensação, sendo então visíveis os cromossomas.

 

Fig 13 : cromossomas

Caixa de texto: Fig 13 : cromossomas

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

A apetência do DNA para carregar informação consigo vem-lhe de muitas características  como a estabilidade conferida pela sua estrutura em dupla hélice, sendo que esta pode ser fácil e reversivelmente separada para que se possa aceder à informação, assim como o sistema de complementaridade de bases que determina um mecanismo para a duplicação do DNA, sendo que a diversidade das bases assegura a diversidade da informação. O DNA possui ainda um tamanho ínfimo que pode ser regulado, podendo encontrar-se descondensado ou condensado.

 

 

Além de existir no núcleo das células, pode também existir nas mitocôndrias e cloroplastos (estes em organismos fotossintéticos), codificando algumas das proteínas que compõe estes dois organelos.