Estrutura do DNA
DNA
E SEUS DESDOBRAMENTOS
O DNA (Ácido Desoxirribonucleico) é uma molécula presente no núcleo das células de todos os seres vivos e que carrega toda a informação genética de um organismo.
É formado por uma fita dupla em forma de espiral (dupla hélice), composta por nucleotídeos.
A molécula de DNA é constituída por três substâncias químicas:
- 1. Bases Nitrogenadas – Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) e Guanina (G);
- 2. Pentose – Um açúcar que apresenta moléculas formadas por cinco átomos de carbono;
- 3. Fosfato – um radical de ácido fosfórico.
Gene
Os genes são unidades de informação hereditária que formam os cromossomos, formados por sequências especiais de centenas ou milhares de pares de bases nitrogenadas (A-T ou C-G). São eles que determinam tanto as características próprias da espécie humana, quanto as características próprias de cada indivíduo.
Cromossomos
As diferentes sequências de DNA formam os cromossomos. O ser humano possui 46 cromossomos: 23 recebidos da mãe e 23 do pai. Cada par de cromossomos é composto de inúmeros genes.
Genoma
O Genoma é toda a informação hereditária codificada no DNA de um organismo ou no RNA, no caso dos vírus. É o conjunto de todos os genes de determinada espécie.
O sequenciamento de DNA ou genoma é a técnica usada para determinar em que ordem as bases nitrogenadas se encontram no DNA.
Sequenciar um genoma significa determinar a ordem em que as informações, ou seja os genes, estão colocados no genoma, o que permite obter informações sobre a linha evolutiva dos organismos, podendo trazer novos métodos para diagnosticar doenças, criar vacinas, remédios.
Principais diferenças entre DNA e RNA
DNA e RNA são polímeros cujas funções são armazenar, transportar e utilizar as informações genéticas.
Estrutura do DNA
Em 1953, James Watson e Francis Crick apresentaram, através de um artigo na revista Nature, o modelo de dupla hélice para estrutura do DNA. A descrição do modelo helicoidal por Watson e Crick baseou-se no estudo das bases nitrogenadas de Erwin Chargaff, que empregando a técnica de cromatografia conseguiu identificá-las e quantificá-las.
As imagens e dados por difração de raios X obtidos por Rosalind Franklin, que trabalhava com Maurice Wilkins no King’s College London, foram decisivos para a dupla chegar ao modelo apresentado. A histórica “fotografia 51” foi a prova crucial para a grande descoberta.
A estrutura do DNA é formada por:
• Esqueleto de fosfato (P) e açúcar (D) alternados, que se dobram formando uma dupla-hélice.
•Bases nitrogenadas (A, T, G e C) ligadas por pontes de hidrogênio, que se projetam para fora da cadeia.
• Nucleotídeos unidos por ligações fosfodiésteres.
Função do DNA
As funções do DNA são:
Função do DNA
• Transmissão de informações genéticas: as sequências de nucleotídeos pertencentes às fitas de DNA codificam informações. Essas informações são transferidas de uma célula mãe para as células filhas pelo processo de replicação do DNA.
• Codificação de proteínas: as informações que o DNA carrega são utilizadas para produção de proteínas, sendo o código genético responsável pela diferenciação dos aminoácidos que as compõem.
• Síntese de RNA: a transcrição do DNA produz RNA, que é utilizado para produzir proteínas através da tradução.
Estrutura do RNA
A estrutura do RNA é formada por:
• Ribonucleotídeos: ribose, fosfato e bases nitrogenadas.
• Bases púricas: adenina (A) e guanina (G).
• Bases pirimídicas: citosina (C) e uracila (U).
Funções do RNA
As funções do RNA estão relacionadas com seus tipos. São eles:
• RNA ribossômico (RNAr): formação dos ribossomos, que atuam na ligação dos aminoácidos em proteínas.
• RNA mensageiro (RNAm): transmissão da mensagem genética para os ribossomos, indicando quais os aminoácidos e qual a sequência que devem compor as proteínas.
• RNA transportador (RNAt): direcionamento dos aminoácidos no interior das células para o local de síntese de proteínas.
História do DNA
O DNA foi descoberto em 1869 pelo bioquímico alemão Johann Friedrich Miescher. A sua pesquisa incidiu nos glóbulos brancos do pus, pois estas células apresentam grandes núcleos e fáceis de isolar do citoplasma. O objetivo era determinar os compostos químicos existentes no núcleo das células. O material para a sua pesquisa, o pus, era fácil de obter nas ligaduras usadas para os ferimentos.
O bioquímico descobriu um material de natureza ácida composta de fósforo e azoto. Era um composto, aparentemente constituído por moléculas grandes a que designou por nucleína.
Em 1880, Albrecht Kossel, demonstrou que a nucleína continha bases azotadas na sua estrutura, daí serem ricas em azoto como tinha mostrado o Miescher.
Em 1889, Richard Altmann, aluno de Miescher, comprova a natureza ácida, obtendo a nucleína com alto grau de pureza, e designou-a por ácido nucleico.
No princípio do seculo XX, Phoebus Levene e Walter Jacobs (1912), concluíram que o componente básico dos ácidos nucleicos é composto por uma unidade composta por uma base azotada ligada a uma pentose e esta, por sua vez, ligada um fosfato. Esta unidade designou-se por nucleótido.
Um ácido nucleico é então constituído por diversos nucleótidos unidos entre si, formando um polinucleótido.
Durante muitos anos os cientistas continuaram a estudar os ácidos nucleicos sem que se percebessem da sua real importância como material hereditário.
Rosalind Franklin
Entre 1947 e 50 obteve uma imagem da difração dos raios x de DNA cristalizado através dos estudos de Maurice Wilkins.
Os radiogramas mostraram uma configuração em cruz o que significavam a forma em hélice. Estes estudos permitiram a Maurice, James D. Watson e Francis Crick confirmar a estrutura em hélice do DNA.
James D. Watson
Biólogo americano e o Francis Crick, físico inglês, propuseram em 1953 o modelo da dupla hélice do DNA. Esta proposta foi sem dúvida uma das maiores conquistas científicas no séc. XX e fez com que ganhassem o Prémio Nobel de Fisiologia e Medicina.
Chargaff Erwin
Descobre em 1950 duas regras fundamentais para a compreensão do DNA. Já se sabia que era feita a partir das 4 bases (A, G, T e C).
Regra: a quantidade de adenina é equivalente à de timina e a de guanina é igual à de citosina, mas que essas quantidades não são iguais para os dois pares de bases. Aproximadamente, as quantidades são: A=T=30% e G=C=20%.
Aplicações Do Sequenciamento De DNA
O sequenciamento de DNA é utilizado amplamente para a identificação de micro-organismos. Sabe-se também que foi o sequenciamento de bilhões de bases nitrogenadas que permitiu que o Projeto Genoma Humano fosse precursor de muitos estudos, e uma mudança sem volta na forma como pensamos a origem de doenças e seus tratamentos.
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