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Ácido Desoxirribonucleico (DNA): o que é desoxirribose
Biologia - Manual do Enem
Índice
Introdução
Desde a descoberta da estrutura do DNA em 1953, pela dupla de cientistas Watson e Crick, a compreensão da importância do DNA na biologia tem crescido exponencialmente.
Veja mais sobre a estrutura do DNA, seu papel na hereditariedade e na biologia molecular, e as aplicações da tecnologia do DNA recombinante.
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O que é Ácido Desoxirribonucleico (DNA)?
O ácido desoxirribonucleico (DNA) é uma molécula complexa que contém as informações genéticas de todos os seres vivos e é responsável por determinar as características individuais de cada espécie, como cor dos olhos, tipo sanguíneo, altura, entre outras.
O DNA é composto por nucleotídeos, que formam uma dupla hélice com uma estrutura única e estável. Ele é encontrado em cada célula do organismo e é responsável pela transmissão das informações genéticas de uma geração para a outra.
O estudo do DNA tem sido fundamental para a compreensão da biologia molecular e tem aplicações importantes na medicina, na agricultura e na biotecnologia.
Porque o DNA é chamado de ácido desoxirribonucleico?
O DNA é chamado de ácido desoxirribonucleico porque é uma molécula formada por uma cadeia de nucleotídeos contendo açúcares desoxirribose, grupos fosfato e bases nitrogenadas. A desoxirribose é uma variante do açúcar ribose, que é um componente dos ácidos ribonucleicos (RNA). A presença de grupos fosfato confere à molécula propriedades ácidas, daí o termo "ácido" em seu nome.
Além disso, o DNA é composto por quatro tipos de nucleotídeos, cada um contendo uma das quatro bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C). A sequência dessas bases é responsável pela informação genética contida no DNA e é transmitida de geração em geração.
Em resumo, o DNA é chamado de ácido desoxirribonucleico devido à presença de açúcares desoxirribose, grupos fosfato e bases nitrogenadas em sua estrutura química.
Estrutura do DNA - Ácido Desoxirribonucleico
O DNA é constituído por duas longas cadeias polinucleotídicas formadas a partir de polímeros, chamadas nucleotídeos. Os nucleotídeos são formados por meio da ligação entre três componentes:
- Um Monossacarídeo: No caso do DNA é uma pentose (açúcar composto por cinco carbonos) de nome Desoxirribose que possui função estrutural.
- Uma Molécula de Ácido Fosfórico: A molécula de fosfato de um nucleotídeo se liga na molécula de açúcar de outro nucleotídeo, formando a longa cadeia nucléica do DNA.
- Uma Base Nitrogenada: Molécula orgânica que, quando unida às demais, forma longos trechos do DNA (genes) contendo o "código" que pode ser transcrito em RNA e, posteriormente, transcrito em uma proteína. São ao todo quatro bases nitrogenadas que podem constituir os nucleotídeos do DNA. As purinas, compostas por dois anéis aromáticos como a Adenina e a Guanina; e as pirimidinas, compostas por um único anel como a Timina e a Citosina.
A ligação fosfodiéster estabelecida entre a molécula de ácido fosfórico e a desoxirribose liga um nucleotídeo no outro formando uma cadeia nucleotídica também chamada de fita simples.
Porém, em 1953, através das observações e anotações de Rosalind Franklin, os pesquisadores James Watson e Francis Crick determinaram a estrutura química do DNA e verificaram que ele é composto por uma fita dupla ligada por ligações de hidrogênio estabelecidas entre as bases nitrogenadas justapostas, processo que ficou conhecido como pareamento de bases.
Esse tipo de ligação é específica, ou seja, uma base específica pareia com outra base também específica, sempre sendo uma purina pareada com uma pirimidina. A Adenina se pareia com a Timina e a Guanina pareia-se com a Citosina.
Dessa forma, também foi possível concluir que a segunda fita do DNA é complementar à primeira fita. É possível determinar a sequência de outra fita sabendo as bases e a sua ordem em uma primeira fita.
Através de todos esses estudos, foi possível chegar à estrutura exata da molécula de DNA que se assemelha muito uma escada em espiral, onde cada degrau é um nucleotídeo com as bases pareadas e esses degraus estão ligados pelo o que seria a desoxirribose e o ácido fosfórico.
Função DNA - Ácido Desoxirribonucleico
A estrutura do DNA é altamente conservada entre os organismos, inclusive com longos trechos idênticos. Essa conservação da molécula está relacionada a sua função que é a de armazenar informações genéticas.
O DNA, em uma simples analogia, é o manual contendo todas as características de um indivíduo. Essas características são determinadas através da sequência de bases contidas em uma fita.
Nos trechos de DNA, as informações contidas chamados genes, são reescritas na forma de RNA, através do processo de transcrição. Após a síntese de RNA, o mesmo leva a informação para os ribossomos para a síntese protéica pelo processo de tradução.
Outra forma de caracterizar as porções do DNA é dando o nome de éxons às partes que contêm informação para síntese protéica (genes) e íntrons as porções do DNA que não possuem essas informações.
Além de armazenar as informações genéticas, o DNA também é responsável por transmitir essa informação genética para os descendentes. Em reproduções sexuadas, os gametas (células reprodutoras) levam parte do código genético na forma de DNA que, após a fecundação, forma o DNA completo do descendente que passa a se desenvolver.
Replicação
Durante as fases do ciclo celular, uma célula pode variar na quantidade de DNA presente no seu interior. Isso ocorre quando a célula precisa se preparar para a divisão celular. A divisão celular, resumidamente, é a geração de células novas através de uma célula inicial. Essas células geradas contém o DNA da célula inicial.
Devido a isso, a célula precisa se preparar para esse evento que é a divisão celular. Um dos passos iniciais é a duplicação do seu DNA, também chamada de replicação do DNA. Nesse processo, a célula sintetiza uma nova molécula de DNA idêntica à molécula pré-existente. Ao se dividir as células, cada célula gerada leva uma dessas moléculas de DNA da célula inicial.
A replicação do DNA ocorre na fase S da interfase e é mediada por enzimas de replicação. Dentre as principais enzimas, a Helicase é a enzima que quebra as pontes de hidrogênio separando a fita dupla de DNA. A DNA-polimerase sintetiza a nova fita de DNA usando como molde uma das fitas simples separadas e a DNA-ligase atua ligando os trechos de DNA sintetizados pela DNA-polimerase.
A replicação do DNA, dessa forma, é conhecida por ser semiconservativa, já que cada fita simples de DNA separada pela DNA Helicase serve como molde para uma nova molécula de DNA.
Passos da Replicação
- 1 - A DNA-Helicase rompe as ligações de Hidrogênio separando as duas fitas de DNA;
- 2 - DNA-polimerase recolhe nucleotídeos livres no núcleo celular e pareia-os com a base nitrogenada complementar existente na fita de DNA que servirá como molde para a nova molécula.
- 3- DNA-ligase estabelece as ligações fosfodiéster nos nucleotídeos recém pareados.
“Nos dias de hoje, podemos dizer que praticamente todos os seres humanos já ouviram em algum momento falar sobre o DNA e seu papel na hereditariedade da maioria dos organismos. Porém, foi apenas em 1952, um ano antes da descrição do modelo do DNA em dupla hélice por Watson e Crick, que foi confirmado sem sombra de dúvidas que o DNA é material genético. No artigo em que Watson e Crick descreveram a molécula de DNA, eles sugeriram um modelo de como essa molécula deveria se replicar. Em 1958, Meselson e Stahl realizaram experimentos utilizando isótopos pesados de nitrogênio que foram incorporados às bases nitrogenadas para avaliar como se daria a replicação da molécula. A partir dos resultados, confirmaram o modelo sugerido por Watson e Crick, que tinha como premissa básica o rompimento das pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas.”
(GRIFFITHS, A. J. F. et al. Introdução à Genética. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2002)
Considerando a estrutura da molécula de DNA e a posição das pontes de hidrogênio na mesma, os experimentos realizados por Meselson e Stahl a respeito da replicação dessa molécula levaram à conclusão de que