Estrutura do DNA

Gene para viver mais Em estudo feito com um grupo de pessoas de cerca de 97 anos, cientistas descobriram que todos apresentavam um gene que aparentemente protege as células dos efeitos da idade avaçada. Leia mais em VEJA.com

O DNA é um dos ácidos nucléicos, moléculas que contêm informações na célula (o ácido ribonucléico, ou RNA, é o outro ácido nucléico). O DNA é encontrado no núcleo de toda célula humana. As informações no DNA:

• orientam a célula (junto com o RNA) na fabricação de novas proteínas que determinam todos os nossos traços biológicos
• passam (são copiados) de uma geração para outra

A explicação para todas essas funções é encontrada na estrutura molecular do DNA, conforme descrito por Watson e Crick.

Embora possa parecer complicado, o DNA em uma célula é simplesmente um padrão feito de quatro partes diferentes, chamadas nucleotídeos. Imagine um conjunto de blocos que possui somente quatro formas, ou um alfabeto com apenas quatro letras. O DNA é uma longa fileira desses blocos ou letras. Cada nucleotídeo consiste de um açúcar (desoxirribose) ligado a um lado para um grupo de fosfato e ligado ao outro lado para uma base de nitrogênio.

O nucleotídeo é o bloco de construção básico de ácidos nucléicos

Existem duas classes de bases de nitrogênio chamadas purinas (estruturas aneladas duplas) e pirimidinas (estruturas aneladas simples). As quatro bases no alfabeto do DNA são:

• adenina (A) - uma purina
• citosina (C) - uma pirimidina
• guanina (G) - uma purina
• timina (T) - uma pirimidina

Os filamentos do DNA são feitos do açúcar e das porções de fosfato dos nucleotídeos, enquanto as partes do meio são feitas das bases de nitrogênio. As bases de nitrogênio nos dois filamentos do par do DNA unem-se, purina com pirimidina (A com T, G com C), e são mantidas juntas por ligações frágeis de hidrogênio.

Watson e Crick descobriram que o DNA tinha dois lados, ou filamentos, e que esses filamentos estavam torcidos juntos, como uma escada caracol - a dupla espiral. Os lados da escada compreendem as porções fosfato-açúcar dos nucleotídeos adjacentes ligados juntos. O fosfato de um nucleotídeo é ligado covalentemente (uma ligação na qual um ou mais pares de elétrons é compartilhado por dois átomos) ao açúcar do próximo nucleotídeo. As ligações de hidrogênio entre os fosfatos fazem o filamento do DNA se torcer. As bases de nitrogênio apontam para dentro da escada e formam pares com bases no outro lado, como degraus. Cada par de bases é formado por dois nucleotídeos complementares (purina com pirimidina) presos juntos por ligações de hidrogênio. Os pares de base no DNA são adenina com timina e citosina com guanina.

Foto cedida por U.S. National Library of Medicine O DNA possui uma estrutura semelhante a uma escada caracol. Os degraus são formados pelas bases de nitrogênio dos nucleotídeos, onde a adenina forma par com a timina, e a citosina com a guanina.

 

Ligação de hidrogênioUma ligação de hidrogênio é uma ligação química frágil que ocorre entre os átomos de hidrogênio e os átomos mais eletronegativos, como oxigênio, nitrogênio e fluorina. Os átomos participantes podem estar localizados na mesma molécula (nucleotídeos adjacentes) ou em moléculas diferentes (nucleotídeos adjacentes em diferentes filamentos de DNA). As ligações de hidrogênio não incluem a troca ou compartilhamento de elétrons como ligações iônicas e covalentes. A atração frágil é como a que existe entre os pólos opostos de uma ímã. As ligações de hidrogênio ocorrem a curtas distâncias e podem ser facilmente formadas e quebradas. Elas também podem estabilizar uma molécula.

O DNA é uma molécula longa. Por exemplo, uma bactéria típica, como a E. coli, possui uma molécula de DNA com aproximadamente 3.000 genes (um gene é uma seqüência específica de nucleotídeos do DNA que se codifica para uma proteína. Falaremos disso posteriormente). Se alongada, essa molécula de DNA teria cerca de 1 milímetro de comprimento. Entretanto, uma E. coli típica tem apenas 3 mícrons de comprimento (3 milésimos de um milímetro). Para encaixar-se na célula, o DNA é totalmente enrolado e torcido em um cromossomo circular.

Uma bactéria E. coli típica tem 3 mícrons de comprimento, e seu DNA é mais do que 300 vezes mais comprido. Assim, o DNA é firmemente enrolado e torcido para caber nela.

Os organismos complexos, como as plantas e os animais, possuem de 50 mil a 100 mil genes em muitos cromossomos diferentes (os seres humanos possuem 46 cromossomos). Nas células desses organismos, o DNA é enrolado ao redor de proteínas semelhantes a bolhas chamadas histonas. As histonas também são enroladas firmemente para formarem os cromossomos, que estão localizados no núcleo da célula. Quando uma célula se reproduz, os cromossomos (DNA) são copiados e distribuídos para cada célula descendente, ou célula-filha. As células não-sexuais possuem duas cópias de cada cromossomo copiado, e cada célula-filha recebe duas cópias (mitose). Durante a meiose, as células precursoras possuem duas cópias de cada cromossomo copiado e distribuído igualmente para quatro células sexuais. As células sexuais (espermatozóide e óvulo) têm apenas uma cópia de cada cromossomo. Quando o espermatozóide e o óvulo unem-se na fertilização, os descendentes possuem duas cópias de cada cromossomo (veja Como funciona a reprodução humana).

RNA (ácido ribonucléico)O RNA é o outro ácido nucléico. Ele difere do DNA de três formas principais: o açúcar é a ribose em vez da desoxirribose há apenas um filamento em vez de dois o RNA possui uracila (U) em vez de timina. Assim, os pares de base no RNA são citosina com guanina e adenina com uracila. Em uma célula procariótica (sem organelas internas ligadas na membrana, como uma bactéria), o DNA e o RNA são encontrados no citoplasma. Em uma célula eucariótica (com organelas internas ligadas na membrana, como os seres humanos), o RNA pode ser encontrado no núcleo e no citoplasma, enquanto o DNA, somente no núcleo.