DNA Structure

Exploração da Estrutura do DNA

Problema 10: Características do Modelo de Watson-Crick da estrutura do DNA

Os Componentes do DNA

O DNA é um polímero. As unidades monoméricas do DNA são nucleotídeos, e dizemos que o polímero é um "polinucleotídeo." Cada nucleotídeo consiste de um açúcar de 5 carbonos (desoxirribose), uma base nitrogenada ligada ao açúcar e um grupo fosfato. Quatro tipos diferentes de nucleotídeos são encontrados no DNA, diferindo apenas na base nitrogenada. Cada nucleotídeo é representado uma letra que faz alusão à base que ele contém:

A para adenina
G para guanina
C para citosina
T para timina

As Bases do DNA

A adenina e a guanina são purinas. Dos dois tipos de bases presentes no DNA (purinas e pirimidinas), as purinas contêm as bases maiores. Os 9 átomos que formam o anel duplo dessas bases (5 de carbono e 4 de nitrogênio) são numerados de 1 a 9. Todos os átomos do anel duplo estão no mesmo plano. A citosina e a timina são pirimidinas. Os 6 átomos do anel (4 de carbono e 2 de nitrogênio) são numerados de 1 a 6. Como nas purinas, todos os átomos do anel das pirimidinas estão no mesmo plano.

O Açúcar Desoxirribose

Os açúcares desoxirribose das cadeias do DNA têm 5 carbonos e 3 oxigênios. Os átomos de carbono são numerados 1', 2', 3', 4' e 5' para distinguí-los da numeração dos átomos dos anéis das purinas e pirimidinas. Os grupos hidroxila nos carbonos 5' e 3' das desoxirriboses estão ligados a grupos fosfato, formando as cadeias do DNA. Comparada à ribose (o açúcar presente no RNA), a desoxirribose do DNA não têm a hidroxila na posição 2'.

Nucleosídeos e Nucleotídeos

Um nucleosídeo é a molécula formada por uma das quatro bases do DNA ligada covalentemente à posição C1' de um açúcar. Nos desoxinucleosídeos o açúcar é a 2'-desoxirribose. Nos ribonucleosídeos o açúcar é a ribose. Os nucleosídeos diferem dos nucleotídeos por não possuírem grupos fosfato. Os quatro diferentes nucleosídeos do DNA são a desoxiadenosina (dA), a desoxiguanosina (dG), a desoxicitosina (dC) e a (desoxi)timidina (dT, ou T). Na dA e dG, há uma ligação "N-glicosídica" entre o C1' do açúcar e o N9 da purina. Um nucleotídeo é um nucleosídeo com um ou mais grupos fosfato ligados covalentemente às hidroxilas das posições 3' e/ou 5'.

A cadeia do DNA

A cadeia do DNA é um polímero com uma seqüência alternada de açúcar e fosfato. Os grupos fosfato estão ligados a hidroxilas das posições 3' e 5' de duas moléculas de desoxirribose através de ligações éster, originando o que se denominam "ligações fosfodiéster".

A Dupla-Hélice do DNA

O DNA normalmente é uma macromolécula em dupla-fita. As duas cadeias polinucleotídicas são mantidas juntas por forças termodinâmicas fracas, formando a molécula do DNA

Características da Dupla-Hélice do DNA

As duas fitas do DNA enrolam-se em espiral em torno de um eixo, formando uma hélice com giro à direita.
As duas cadeias polinucleotídicas avançam em sentidos opostos.
As cadeias de açúcar-fosfato das duas fitas se enrolam em torno do eixo da hélice como os corrimões de uma escada em caracol.
As bases dos nucleotídeos estão viradas para dentro da hélice, e empilhadas umas sobre as outras como os degraus de uma escada em caracol.

Os Pares de Bases

Na dupla-hélice do DNA, a base A forma 2 pontes de hidrogênio com uma base T na fita oposta, e a base G forma 3 pontes de hidrogênio com uma C na fita oposta. Os pares de bases dA-dT e dG-dC têm o mesmo comprimento e ocupam o mesmo espaço no interior da dupla-hélice. Assim, a molécula do DNA têm diâmetro uniforme. Os pares de bases dA-dT e dG-dC podem ocorrer no DNA em qualquer ordem.

O Eixo da Hélice do DNA

O eixo da hélice é mais perceptível se a molécula é vista ao longo do comprimento (longitudinalmente). As cadeias de açúcar-fosfato estão na parte exterior da hélice, onde os grupos fosfato polares (átomos vermelhos e amarelos) podem interagir com o ambiente polar. As bases nitrogenadas (contendo os átomos de N em azul) estão no interior da hélice, empilhadas perpendicularmente ao eixo.