MODELO ESTRUTURAL DO DNA

DNA

MODELO ESTRUTURAL DO DNA

James Watson e Francis Crick combinaram os dados químicos e físicos do DNA, e propuseram um modelo estrutural do DNA.

Neste modelo estrutural do DNA as duas fitas estão enroladas uma ao redor da outra formando uma helicóide dupla: as duas cadeias de polinucleotídeos mantém-se eqüidistantes, ao mesmo tempo em que se enrolam em torno de um eixo imaginário. O esqueleto açúcar-fosfato (formado por uma seqüência alternante de desoxirribose e fosfato, unidos por enlaces fosfodiéster 5’’-3’’, segue una trajetória helicoidal na parte exterior da molécula.

As bases se dirigem de cada cadeia para o eixo central imaginário. As bases de uma fita estão colocadas frente a frente à da outra, formando os chamados pares de bases (PB). As bases interagem entre si mediante pontes de hidrogênio. As duas bases que formam um PB estão no mesmo plano e dito plano é perpendicular ao eixo da hélice.

A Adenina sempre forma par com a Timina mediante duas pontes de hidrogênio enquanto que a Citosina sempre forma par com a Guanina por meio de 3 pontes de hidrogênio. 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 pareamento de bases é uma das características mais importantes da estrutura do DNA porque significa que as seqüências de bases da dupla helicóide são complementares Este fato tem implicações muito profundas com respeito ao mecanismo de replicação do DNA, porque desta forma a réplica de cada uma das hélices obtém a seqüência de bases da hélice complementar.

Nas células eucarióticas, o DNA se encontra localizado principalmente no núcleo, em forma de cromossomos, que são complexas associações de DNA e proteínas.

Em procariontes, assim como nas mitocôndrias e cloroplastos, o DNA apresenta-se em forma circular, na qual a dupla hélice fecha-se por suas extremidades. Este DNA circular pode apresentar diversos graus de superenrolamento.

O segmento exclusivo do cromossomo sexual Y (presente apenas em homens) e o DNA mitocondrial (DNA presente em mitocôndrias) apresentam propriedades genéticas em comum. Primeiro, eles são herdados de apenas um dos pais: o cromossomo Y é transmitido apenas através do espermatozóide paterno apenas para filhos homens e o DNA mitocondrial é transmitido através do óvulo materno para filhos e filhas. Segundo, não trocam genes com outros segmentos genômicos (não se recombinam), sendo transmitidos às gerações seguintes em blocos de genes (denominados haplótipos). Há, assim, uma história genealógica imutável. Em outras palavras, todo o DNA mitocondrial de um indivíduo vem de sua mãe apenas, sem nenhuma contribuição paterna.

DUPLICAÇÃO OU REPLICAÇÃO DO DNA

É a capacidade que tem o DNA de fazer cópias ou réplicas de sua molécula. Este processo é fundamental para a transferência da informação genética de geração em geração. As moléculas se replicam de um modo semiconservativo. A dupla hélice se separa, com rompimento das pontes de hidrogênio, e cada uma das cadeias serve de molde para a síntese de uma nova cadeia complementar. O resultado final são duas moléculas idênticas à original.

O genoma é todo o DNA (ácido desoxirribonucléico) que um determinado organismo tem nas suas células. O DNA humano é formado por 3.200.000.000 de pares de bases. Um gene é uma porção do DNA que contém a informação para se fabricar uma proteína requerida pelo organismo. A informação contida nos genes, que determinará em grande parte as características de um ser humano, é dada pela ordem em que se encontram as quatro unidades. Os 3.200.000.000 de pares de bases do DNA humano não formam uma única molécula linear, mas se encontram separadas em 23 pares de diferentes cadeias e condensadas, formando assim os cromossomos. De cada par de cromossomos, um foi herdado da mãe e outro do pai, o que faz cada indivíduo ser o último elo de uma cadeia contínua e o produto da recombinação de características de todos os seus ancestrais.

A TRANSCRIÇÃO DO DNA

Como os precisos genes evoluíram de modo a ficarem protegidos no núcleo da célula, é necessário que se produzam cópias ativas dos genes que possa sair do núcleo e dirigir a produção de proteínas em outras partes da célula. Assim é preciso uma espécie de “projeto” do gene. Em organismos eucariontes, como é o caso da espécie humana, a informação genética armazenada no DNA será convertida em uma seqüência de aminoácidos, formando as proteínas, moléculas fundamentais na determinação das características dos organismos. Contudo, a informação genética está organizada da seguinte forma: os genes incluem regiões codificadoras da seqüência de aminoácidos, os exons, e regiões não-codificadoras, os introns.

A primeira etapa na síntese de proteínas é a transcrição do gene em uma molécula de RNA, o pré-RNAm. Este inclui ambas as regiões e, quando é processado, os introns são removidos da molécula, transformando o pré-RNAm no RNAm maduro, que será, então, traduzido em proteína. Esse processamento de um pré-RNAm pode variar, resultando na formação de mais de um tipo de proteína, a partir de uma mesma seqüência de DNA. Um exemplo extremo descrito recentemente em Drosophila melanogaster, revela que um mesmo gene desse inseto é capaz de codificar cerca de 38 mil proteínas. Na espécie humana, estima-se que o número de genes varie entre 30 mil e 40 mil e que existam milhões de proteínas diferentes.

A RNA-polimerase é a enzima especifica capaz de dividir o DNA no meio dos “degraus”. Em outras palavras, ela “abre o zíper” das bases bem no meio – em suas ligações de hidrogênio – e transforma a hélice dupla em duas hélices simples com “meios degraus” expostos, rompendo as ligações entre os dois filamentos que unem A com T e C com G. Quando a RNA polimerase entra em contato com uma seqüência de DNA especifica, denominada sítio promotor (região que contém o sítio de iniciação para síntese de RNA) a síntese do RNA é iniciada. A enzima RNA polimerase abre uma região na dupla hélice do DNA, expondo um curto seguimento de uma das fitas do DNA aos nucleotídeos livres. Somente uma fita de DNA atuará como molde para o pareamento das bases complementares. Esta cópia da molécula de DNA continua até a enzima encontrar uma segunda seqüência especial de nucleotídeos, o sinal de terminação. Nesta região, a polimerase pára e libera as fitas de DNA molde, que se enrola novamente e a recém formada cadeia de RNA, que é uma cópia de fita simples de uma das duas fitas de DNA.