DNA

Ácido desoxirribonucleico

O ácido desoxirribonucleico, conhecido como DNA, é usado por todas as formas de vida como meio de armazenamento de informações genéticas. O DNA contém as instruções fundamentais para o desenvolvimento e a manutenção de qualquer organismo. Embora o DNA seja quimicamente muito semelhante ao RNA, ele difere em alguns aspectos-chave.

Esta seção fornecerá uma visão geral de sua estrutura química, que está intimamente ligada à sua função.

Desoxirribonucleotídeos

As unidades monoméricas do DNA são desoxirribonucleotídeos, formados por um açúcar desoxirribose, um grupo fosfato e uma de quatro nucleobases. O grupo fosfato está ligado ao átomo de carbono 5' da desoxirribose, enquanto a base correspondente está ligada ao carbono 1'. Ao contrário do RNA, que contém o açúcar ribose, a desoxirribose do DNA não possui um grupo hidroxila (OH) no carbono 2'. Isso tem implicações importantes para a estrutura geral do DNA, que discutiremos em breve.

Nucleobases

Assim como no RNA, as quatro bases padrão do DNA podem ser divididas em dois tipos: purinas e pirimidinas. Citosina (C) e timina (T) são pirimidinas com sua estrutura típica de anel único, contendo dois átomos de nitrogênio. A timina corresponde à uracila no RNA. Na verdade, a timina também pode ser chamada de 5-metiluracila, pois contém um grupo metil no átomo 5' do anel de pirimidina. Nesta representação, a ligação com a desoxirribose se forma no nitrogênio inferior.

As bases purinas adenina (A) e guanina (G) consistem cada uma em dois anéis contendo nitrogênio. Juntamente com a citosina pirimidina, estas bases são idênticas tanto no DNA quanto no RNA. Nesta representação, o nitrogênio inferior esquerdo de cada purina é ligado à desoxirribose.

Polimerização do DNA

A polimerização do DNA ocorre entre o grupo hidroxila 3' (OH) da desoxirribose de uma extremidade de DNA existente ou de um desoxirribonucleotídeo isolado e o grupo fosfato ligado ao carbono 5' de um trifosfato de desoxirribonucleosídeo que chega. Durante a formação da ligação, dois grupos fosfato são liberados como difosfato (PPᵢ), o que ao mesmo tempo fornece energia para a própria reação.

Estrutura do DNA

O DNA polimérico resultante é conectado continuamente por seu esqueleto açúcar-fosfato, enquanto as nucleobases se projetam para o lado da fita. Uma extremidade de uma molécula de DNA termina com um grupo fosfato ligado ao carbono 5' do açúcar desoxirribose. Por isso, ela é chamada de extremidade 5' da fita de DNA. A extremidade oposta termina com um 3' OH livre e, portanto, é chamada de extremidade 3'. Nucleotídeos adicionais só podem ser acrescentados à extremidade 3' de uma fita de DNA.

O DNA geralmente é fita dupla em toda a sua extensão, ao contrário do RNA. Duas fitas de DNA se associam por pareamento específico de bases, em que A pareia apenas com T e G pareia apenas com C, conectadas por duas e três ligações de hidrogênio, respectivamente. As duas fitas seguem em direções opostas, definidas convencionalmente como da extremidade 5' para a extremidade 3'. Assim, as duas fitas de DNA são antiparalelas entre si e reversamente complementares em sua sequência de bases, pois cada base tem seu par específico.

O DNA tem uma estrutura helicoidal. Especificamente, suas duas fitas formam uma dupla hélice, com os esqueletos açúcar-fosfato (mostrados em cinza) localizados no exterior e os pares de bases no interior, conectados por ligações de hidrogênio. A dupla hélice de DNA tem um sulco maior, onde os esqueletos açúcar-fosfato estão mais afastados, e um sulco menor, onde eles ficam mais próximos.

A estrutura do DNA é particularmente adequada para sua cópia e para sua função principal: armazenar informações genéticas. Essa informação, usada como instrução para a construção e manutenção dos organismos, está na sequência específica de bases do DNA, com suas quatro "letras": A, G, C e T.

Você aprenderá mais sobre a cópia, a leitura e a tradução da informação genética no próximo módulo, sobre genética.

Modificações do DNA

O DNA pode ser modificado de várias maneiras, mas a modificação mais importante é a metilação do DNA. Especificamente, esta é a metilação da citosina no átomo de 5' do anel de pirimidina. A base resultante é chamada 5-metilcitosina e ainda emparelha com a guanina, embora esta pequena alteração química tenha efeitos profundos na regulação do material genético. Este é um exemplo de uma modificação epigenética, que será discutida mais tarde com mais detalhes.