Estrutura do dna

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Estrutura do dna

  1. 1. Estrutura do DNAPriscila Rodrigues
  2. 2. Características fundamentais do material genético-Contém informação complexa: é capaz de estocar grandes quantidades deinformações, instruções para todas as características e funções de um organismo-É replicado fielmente: tem a capacidade de ser copiado com precisão-Codifica o fenótipo: é capaz de “codificar”(determinar) as características(fenótipo)O DNA consiste em dois filamentos de nucleotídeos complementares e depolaridade inversa que formam uma dupla-héliceÉ útil considerar a estrutura do DNA nos três níveis de complexidade, conhecidoscomo estrutura primária, secundária e terciária do DNA.Estrutura Primária do DNAConsiste em um colar de nucleotídeos unidos por ligações fosfodiéster.Nucleotídeos. A despeito de seu grande tamanho, o DNA tem uma estrutura muitosimples: é um polímero, isto é, uma cadeia feita de muitas unidades repetidas eunidas. As unidades repetidas do DNA são os nucleotídeos, cada um constituído detrês partes: (1)um açúcar, (2)um fosfato e (3) uma base nitrogenada.Os açúcares dos ácidos nucleicos, chamados de pentoses, têm cinco átomos decarbono, numeradas 1‟,2‟,3‟ e assim por diante. Os açúcares do DNA e RNA sãoligeiramente diferentes em estrutura. O açúcar do RNA, chamado de ribose, tem umgrupo hidroxila (-OH) ligado ao átomo de carbono 2‟, enquanto o açúcar do DNA, oudesoxirribose, tem um átomo de hidrogênio (-H) nessa posição, e portanto contémum átomo de hidrogênio a menos. Essa diferença dá origem aos nomes ácidoribonucleico (RNA) e ácido desoxirribonucleico (DNA).
  3. 3. Um segundo componente de um nucleotídeo é sua base nitrogenada, que pode serde dois tipos: uma purina ou pirimidina. O DNA contém duas purinas (adenina eguanina) e duas pirimidinas (citosina e timina).Uma desoxirribose (ou uma ribose) e uma base juntos são chamados de umnucleosídeo.o terceiro componente de um nucleotídeo é um grupo fosfato, que consiste em umátomo de fósforo ligado a quatro átomos de oxigênio. Os grupos fosfatos sãoencontrados em cada nucleotídeo e frequentemente levam uma carga negativa, quetorna o DNA ácido. O grupo fosfato está sempre ligado ao átomo de carbono 5‟ doaçúcar em um nucleotídeo.
  4. 4. Os nucleotídeos de DNA são apropriadamente conhecidos comodesoxirribonucleotídeos ou desoxirribonucleosídeo 5‟-monofosfato. Como existem 4tipos de bases, existem 4 tipos diferentes de nucleotídeos de DNA.Filamentos polinucleotídicos : o DNA é feito de muitos polinucleotídeos unidos porligações covalentes, que juntam o grupo 5‟-fosfato de um nucleotídeo ao átomo de 3‟-carbono do nucleotídeo seguinte. Essas ligações, chamadas de ligaçõesfosfodiéster, são ligações covalentes fortes; uma série de nucleotídeos unidos dessemodo constitui um filamento polinucleotídico.Uma característica importante do filamento polinucleotídico é sua direção oupolaridade. Em uma ponta do filamento, um grupo fosfato livre (significando que elenão está ligado de um lado) está ligado ao átomo de carbono 5‟ do açúcar nonucleotídeo. Essa ponta do filamento é, portanto, chamada de ponta 5’. A outra pontado filamento, chamada de ponta 3’, tem um grupo OH ligado ao átomo de carbono 3‟do açúcar.
  5. 5. Estruturas secundárias do DNAA estrutura secundária do DNA refere-se à sua configuração tridimensional, suaestrutura helicoidal fundamental. A estrutura secundária pode adotar uma variedadede configurações, dependendo de sua sequência de bases e das condições nas quaisé colocada.A dupla-hélice: uma característica fundamental da estrutura secundária do DNA éque ela consiste em dois filamentos polinucleotídicos enrolados um ao outro: é umadupla-hélice. As ligações açúcar-fosfato estão do lado externo da hélice, e as basesestão empilhadas no interior da molécula. Os dois filamentos polinucleotídicos ocorremem sentidos opostos; eles tem polaridade inversa, o que significa que a ponta 5‟ deum filamento é oposta à ponta 3‟ do outro filamento.Os filamentos são mantidos juntos por dois tipos de forças moleculares. As pontes dehidrogênio ligam as bases em filamentos opostos. Essas ligações são relativamentefracas comparadas com ligações covalentes fosfodiéster que unem os grupos açúcar efosfatode nucleotídeos adjacentes no mesmo filamento. Como veremos, váriasfunções importantes do DNA requerem a separação de seus dois filamentosnucleotídicos, e essa separação pode ser feita prontamente devido à relativa facilidadeem quebrar e reestabelecer as pontes de hidrogênio.A natureza das pontes de hidrogênio impõe uma limitação aos tipos de bases quepodem parear. Adenina normalmente faz par apenas com timina por duas pontes dehidrogênio, e citosina normalmente faz par com guanina por três pontes de hidrogênio.
  6. 6. Como três pontes de hidrogênio se formam entre G e C e apenas duas pontes dehidrogênio entre A e T, o pareamento C-G é mais forte que o pareamento A-T. Aespecificidade do pareamento de bases significa que sempre que houver uma A emum filamento, haverá uma T na posição correspondente no outro filamento e, sempreque houver uma G em um filamento, uma C deverá estar no outro. Os dois filamentospolinucleotídicos de uma molécula de DNA não são, portanto, idênticos, mas simfilamentos complementares de DNA.A segunda força que mantém unidos os dois filamentos de DNA é a interação dospares de bases empilhadas. Essas interações empilhadas contribuem para aestabilidade da molécula de DNA, mas não requerem que nenhuma base particularsiga outra. Portanto a sequência de bases da molécula de DNA está livre para variar,permitindo que o DNA leve a informação genética.Estruturas secundárias diferentesA estrutura tridimensional do DNA proposta por Watson e Crick é chamada deestrutura do DNA-B. Essa estrutura existe quando existe quando bastante águacircunda a molécula e não há uma sequência incomum de bases no DNA, condiçõesgeralmente presentes nas células. A estrutura DNA-B é a configuração mais estávelpara uma sequência aleatória de nucleotídeos sob condições fisiológicas que é aestrutura predominante na célula. O DNA-B é uma alfa-hélice, significando que ele temum giro para a direita, ou no sentido horário.Outra estrutura secundária que o DNA pode adotar é a estrutura DNA-A, que existe seestiver presente menos água. Como o DNA-B, o DNA-A é uma alfa-hélice(com giropara direita), mas ela é menor e mais larga que o DNA-B e suas bases são inclinadaspara o lado do eixo principal da molécula. Existem poucas evidências que o DNA-Aexista sob condições fisiológicas.
  7. 7. Uma outra estrutura radicalmente diferente, chamada DNA-Z, forma uma hélice comgiro para a esquerda. Sob essa forma, o arcabouço açúcar-fosfato faz um zigue-zague, donde seu nome. Uma estrutura DNA-Z pode resultar quando o DNA estácolocado em uma solução com muito sal. Ela pode surgir sob condições fisiológicas sea molécula contiver sequências particulares de bases, tais como trechos denucleotídeo G e C alternados.Estruturas especiais podem formar-se no DNA e RNASequências dentro de um único filamento de nucleotídeos podem sercomplementares umas às outras e podem parear formando pontes de hidrogênio,produzindo regiões bifilamentares. Esse pareamento interno de bases dá umaestrutura secundária a uma molécula unifilamentar. Um tipo comum de estruturasecundária encontrada em um nucleotídeo unifilamentar é uma alça(grampo), que seforma quando as sequências de nucleotídeos no mesmo filamento são complementosinvertidos.um grampo constitui em uma região de bases pareadas( a haste), às vezesincluindo bases não pareadas intercaladas( a alça). Quando as sequênciascomplementares são contíguas, o grampo tem uma haste, mas não uma alça.
  8. 8. Experimentos:1- Frederick Griffith / Oswald T. Avery, Colin M. MacLeod, Maclyn McCartyUma experiência realizada em 1928 pelo microbiólogo inglês Frederick Griffith (1877-1941) mostrou, para surpresa geral, que bactérias capazes de causar uma doençapodiam, mesmo depois de mortas, „passar‟ essa capacidade para bactérias vivas quea tinham perdido, mas não descobriu como isso ocorria. Esse enigma só seriadecifrado em 1944, quando um trabalho de três médicos norte-americanos – OswaldT. Avery (1877-1955), Colin M. MacLeod (1909-1972) e Maclyn McCarty (1911-) –indicou que o DNA das bactérias mortas seria o responsável pela transmissão davirulência para as bactérias vivas.Frederick Griffith, microbiólogo, trabalhava no Laboratório de Patologia do Ministérioda Saúde britânico, com pneumococos (nome comum da bactéria Streptococcuspneumoniae, então conhecida como Pneumococcus, que causa pneumonia), jáclassificados anteriormente em diversos tipos. Essa classificação se baseava nasrespostas a anticorpos presentes em soros, que distinguiam o mucopolissacarídeo(constituinte da cápsula que envolve certas bactérias) específico de cada tipo depneumococo. Quando cultivados em placas de petri, em laboratório, os pneumococosque sintetizam suas cápsulas geram colônias „lisas‟. A injeção subcutânea de culturalíquida desses pneumococos em camundongos causa a sua morte. No entanto, ocultivo in vitro permite também o surgimento de colônias „rugosas‟, cujas bactériasperderam a capacidade de sintetizar mucopolissacarídeo (e portanto não têmcápsulas). As mutantes rugosas não podiam mais ser classificadas com os soros e,
  9. 9. além disso, perdiam a virulência: camundongos inoculados com elas permaneciamvivos, ao contrário do que ocorria se fossem inoculados com pneumococos lisos.Griffith mostrou que quando bactérias lisas do tipo III mortas (pela aplicação de calor)eram misturadas com bactérias rugosas derivadas do tipo II, e depois essa suspensãomista era inoculada em camundongos, estes morriam, e os pneumococos vivosrecuperados dos corpos eram do tipo III. O cientista concluiu que uma substâncialiberada pelas bactérias mortas fazia com que as bactérias não virulentas mudassemde tipo e voltassem a ser capazes de matar os camundongos. Ele chamou essasubstância de „princípio transformante‟, e chamou o processo de transformação, comoé conhecido até hoje. Posteriormente, a transformação de pneumococos foi obtida invitro – e não apenas em camundongos (in vivo) – e observada em outros organismos,sendo relacionada a uma alteração de características genéticas produzida porrecombinação de genes.A natureza do princípio transformante de Griffith permaneceu obscura até o trabalhode Avery, Mac-Leod e McCarty. Eles repetiram a transformação in vitro depneumococos, no Instituto Rockfeller para Pesquisa Médica, mas substituíram ascélulas mortas pelo calor por uma fração purificada de extrato de bactérias lisas(incapaz, por si só, de provocar a doença) e trataram esse material com diferentesenzimas, cada uma capaz de destruir um tipo específico de macromolécula. Aexperiência revelou que essa fração mantinha sua capacidade transformante quandotratada com enzimas que degradam proteína ou RNA, mas perdia essa capacidadequando tratada com enzimas que degradam DNA (figura 2). Esses resultadosindicavam que a natureza química do „princípio transformante‟ era DNA. Cientes deque essa conclusão não seria aceita com facilidade, os autores foram cautelosos nadiscussão do trabalho, onde escreveram: “No atual estado de conhecimento, qualquerinterpretação do mecanismo envolvido na transformação tem que ser puramenteteórica.” Apesar da cautela, defenderam que o DNA tinha uma participação nãoapenas estruturalmente importante, mas funcionalmente ativa na determinação dasatividades bioquímicas e nas características específicas dos pneumococos.

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