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Ácido desoxirribonucleico

Última atualização em 20 de agosto de 2022

Definição

O ácido desoxirribonucleico, o DNA ou o ácido desoxirribonucleico é uma molécula com uma estrutura de hélice dupla que carrega as sequências de código genético – a base de toda a vida. Embalado firmemente em cromossomos, o DNA pode ser copiado e traduzido para fabricar proteínas específicas. É auto-regulador e principalmente embalado com seqüências de formação de não proteínas que ainda têm sido totalmente compreendidas. A replicação do DNA ocorre antes da divisão celular, passando o genoma de todo o organismo para todas as células filhas. Durante a reprodução sexual, o ácido desoxirribonucleico se funde para produzir filhos que são uma mistura de ambos os pais.

O que é ácido desoxirribonucleico?

O ácido desoxirribonucleico é um dos dois ácidos nucleicos que armazenam, transportam e decodificam informações genéticas. O DNA é encontrado dentro do núcleo celular de organismos multicelulares, nas mitocôndrias e como plasmídeos no citoplasma de algumas bactérias.

O ácido desoxirribonucleico também é conhecido como DNA. Esta macromolécula pode ser imaginada como um livro de receitas que contém as instruções que mostram como construir um organismo a partir do zero. Este livro (genoma) é ordenado em capítulos (cromossomos), páginas (genes), sentenças (alelos) e palavras (nucleotídeos únicos). Dá instruções sobre tempos de cozimento e pratos sazonais. Às vezes, existem erros de impressão; Às vezes, parte de uma página fica danificada. O que é importante entender é que nenhum cozinheiro pode ler este livro de receitas. Não está apenas fechado, está escrito em uma linguagem estranha.

O outro ácido nucleico é o ácido ribonucleico (RNA) que desempenha o papel do transcritor e do tradutor. O livro de receitas de DNA abrirá apenas uma parte de uma página quando for o momento certo para cozinhar um prato específico; Pensa-se que o DNA não codificante diga ao livro quando e onde abrir. A parte aberta pode mostrar algo tão simples quanto um ovo cozido ou dar instruções para uma refeição de cinco pratos. Onde quer que se abre, o RNA faz uma cópia e o traz para o cozinheiro – o ribossomo. Juntos, eles traduzem a estranha linguagem de DNA e misturam os ingredientes certos.

O ácido desoxirribonucleico é uma cadeia longa de nucleotídeos unidos (mais sobre eles mais tarde). Duas cadeias interligadas se envolvem em umas sobre as outras para formar uma hélice dupla. O DNA é mais comumente encontrado como um cromossomo fortemente embalado. Cada conjunto de cromossomos carrega toda a história da evolução de um organismo – passado e presente. Novas disciplinas científicas como a antropologia molecular foram possíveis por meio de recentes avanços genéticos.

Os seres humanos têm 23 cromossomos emparelhados que carregam o código que é o genoma humano. Cada par é composto de DNA pai misto; Esse “cruzamento sobre os genes entre pares de autossômicos ocorre muito menos nos dois cromossomos sexuais (alossomos).

Componentes do DNA

Para entender a estrutura do ácido desoxirribonucléico, é preciso primeiro olhar para seus componentes individuais.

Os ácidos nucleicos são compostos de cadeias de nucleotídeos – polinucleotídeos. O DNA é um par de polinucleotídeos embrulhados. Cada ligação nucleotídica é composta por um nucleosídeo e um grupo fosfato. O nucleosídeo pode ser dividido em nucleobase e açúcar de pentose. São usados quatro nucleobases: guanina, adenina, citosina e timina.

Dentro de um texto sólido, essas declarações podem parecer confusas. Os componentes são mais simplesmente descritos como:

nucleobase + desoxirribose = nucleosídeo

nucleosídeo + fosfato = nucleotídeo

cadeia nucleotídica = polinucleotídeo

2 polinucleotídeos = ácido desoxirribonucleico (DNA)

Nucleobase

As quatro nucleobases também são chamadas de bases ou bases nitrogenadas em muitos livros didáticos. Três deles são encontrados em DNA e RNA – adenina, citosina e guanina. O quarto é a timina no DNA (ou uracil no RNA).

Essas bases de DNA são divididas em dois grupos. Isso é importante, pois suas extremidades de ligação fornecem a base da linguagem do código genético. A adenina e a guanina – as bases de purina – e a citosina e a timina – as bases de pirimidina – se ligam apenas a uma base do grupo oposto.

Além disso, cada base se liga apenas a um parceiro específico – seu complemento base:

Purina adenina para pirimidina timina

Guanina de purina para pirimidina citosina

e vice versa

Use no portão da vaca para lembrar esses pares complementares.

À medida que a pesquisa de genes continua, agora entendemos que as nucleobases de DNA podem mudar de forma. Se eles se degradam, formam diferentes nucleobases que podem ou não ser confundidas com outras bases. Por exemplo, quando a adenina degrada ou perde seu grupo de amina, ele se torna hipoxantina. A hipoxantina é semelhante em forma à guanina. Durante os reparos, em vez de se apegar à timina, a nucleobase liga -se com citosina. Dependendo de onde está essa diferença, ele tem o potencial de causar mau funcionamento nas ações de áreas de DNA não codificador ou durante a síntese de proteínas.

Dexoxirribose

A pronúncia do ácido desoxirribonucleico pode nos ajudar a distinguir suas características. Deoxy nos diz que a molécula de açúcar (ribose) contém menos oxigênio do que no composto de que é derivado. Muitos dos mecanismos mais importantes dos organismos vivos, como a respiração celular, dependem de um bom suprimento de ribose.

Como a fórmula química para ribose é C5H10O5 e a da desoxirribose é C5H10O4, é fácil ver a diferença. Ao remover um átomo de oxigênio da ribose, o local é feito para a fixação de uma nucleobase. Como já vimos, a combinação de nucleobase e desoxirribose é um nucleosídeo. Na imagem abaixo, podemos ver a diferença de estrutura. A ribose é um componente do ácido ribonucleico ou RNA, um componente crítico para a síntese de proteínas.

A desoxigenação da ribose para formar desoxirribose para a produção de DNA remove um átomo de oxigênio. Isso ocorre especificamente no segundo átomo de carbono, onde um grupo hidroxila (OH) está conectado; Você pode ter visto o termo 2-desoxirribose por esse motivo.

Existem quatro desoxirribonucleossídeos (não incluindo os encontrados no DNA degradado): desoxiadenosina, desoxiguanosina, timidina e desoxicitidina.

Nucleotídeo e polinucleotídeo

Para produzir um nucleotídeo a partir de um nucleosídeo, basta adicionar fosfato. Os nucleotídeos são compostos por uma nucleobase, um deoxirribose açúcar e um grupo de fosfato.

O grupo fosfato é frequentemente chamado de “espinha dorsal do DNA”; No entanto, também é uma fonte de energia na forma de trifosfato de desoxiadenosina (DATP), trifosfato de desoxiguanosina (DGTP), trifosfato de desoxicitidina (DCTP) e triposfato de desoxitimidina (DTTP). Quando eles perdem dois de seus grupos fosfato, produzem nucleobases e energia para replicação do DNA.

Qualquer cadeia de mais de treze nucleotídeos é chamada de polinucleotídeo. Como o genoma humano contém cerca de três bilhões de pares de bases divididos em vinte e três cromossomos (seis bilhões de pares de bases se contarmos todos os nucleotídeos-expressos ou não-de ambos os pais), nosso DNA consiste inteiramente de polinucleotídeos.

No entanto, o número de pares de bases tem pouco a ver com o quão complexo é um organismo. A planta de alho tem mais do que o dobro do genoma humano e o gene bacteriano mais longo (Chlorobium clorochromatii) codifica uma proteína de 36 806 aminoácidos. Até o momento, apenas uma sequência de codificação (titina humana) é mais longa.

Estrutura do ácido desoxirribonucléico

Com um conhecimento mais profundo da terminologia e componentes do ácido desoxirribonucleico, é fácil discutir a estrutura do DNA.

Todos nós vimos imagens da forma de DNA da escada torcida. A macromolécula de DNA é fortemente enrolada em uma hélice dupla destra e embalada como cromossomo.

A estrutura do ácido desoxirribonucleico é composta por duas cadeias de cadeia nucleotídica. Cada vertente corre anti-paralelo ao seu parceiro. A forma dupla helix não apenas economiza espaço, mas também é altamente protetor. Para proteger as nucleobases importantes no centro, a espinha dorsal deve envolver-se firmemente ao redor deles; Uma única fita não forneceria proteção suficiente. Uma fita dupla também permite que o DNA se repare corretamente. Se um lado de uma fita for danificado, apenas uma nova nucleobase que se encaixa no parceiro oposta pode ser inserida. Com cada base tendo apenas um parceiro possível, isso reduz a chance de mutação.

Imagine o DNA como uma escada que é dividida no meio para produzir dois lados simétricos. O trilho único de uma única cadeia nucleotídica é composta por desoxirribose e fosfato. As meias-passadas da escada são nucleobases individuais-A, T, C e G. Essas duas metades compõem uma única macromolécula de DNA. Os pares de nucleobase opostos se ligam para fornecer os degraus completos; Os trilhos de açúcar e fosfato torcem firmemente ao redor deles.

As bases se conectam por meio de ligações de hidrogênio. A citosina e a guanina formam três ligações de hidrogênio; A adenina e a timina formam dois. Oxigênio e nitrogênio, encontrados em todas as bases nitrogenadas, são eletronegativas. Os átomos de hidrogênio são positivos. A adenina doa um de seus hidrogênios ao oxigênio da timina e um de seus átomos de nitrogênio aceita um átomo de hidrogênio da timina. Embora essas ligações sejam fracas, o grande número de pares de bases fornece uma estrutura estável. Estas não são ligações covalentes, mas o resultado da atração eletromagnética. A guanina doa dois átomos de hidrogênio para a citosina e aceita um.

Nucleobases se ligam à desoxirribose para formar nucleosídeos. Essa ligação é uma ligação glicosídica no nono átomo de nitrogênio de uma purina (adenina e guanina) ou o primeiro átomo de nitrogênio de uma pirimidina (citosina e timina) ao segundo carbono da molécula de desoxirribose.

Do outro lado do anel de açúcar de desoxirribose, uma ligação fosfodiester mantém o quarto carbono desse açúcar no grupo metileno (CH2) de uma molécula de fosfato.

Função do ácido desoxirribonucleico

A maior parte do nosso conhecimento da função desoxirribonucleica é atribuída à codificação do DNA – as seqüências genéticas que codificam a produção de proteínas. Todo organismo vivo é composto de proteína, gordura e carboidrato; No entanto, todo órgão e sistema fisiológico depende de proteínas dos neurotransmissores do cérebro para as solas dos pés.

Mesmo assim, apenas cerca de dois por cento dos códigos do genoma humano para a síntese de proteínas. A maioria do DNA é não codificante. Alguns DNA não codificantes desempenham um papel na regulação da atividade gênica, outras partes organizam o DNA em cromossomos (DNA de satélite) e regulam a replicação do cromossomo. O DNA não codificante é encontrado dentro de genes de codificação (íntrons) ou fora dos genes (DNA intergênico). Enquanto todos costumavam ser agrupados sob o termo DNA lixo, a pesquisa está descobrindo papéis importantes.

Ainda sabemos muito pouco sobre a extensão da função do ácido desoxirribonucleico não codificante. Exemplos de DNA não codificantes incluem:

  • Pseudogenes: genes que antes codificaram proteínas, mas perderam essa função durante a evolução
  • Sequências de repetição: encontradas nas extremidades dos cromossomos (telômeros) e proteger contra a decaimento do cromossomo
  • Operadores: sequências que pausam ou interrompem a expressão do gene.

DNA da árvore genealógica

A pesquisa de ascendência do DNA está se tornando extremamente acessível e atraente para os interessados em genealogia. Os testes de DNA nuclear e mitocondrial são utilizados – o DNA mitocondrial é passado apenas da linha materna. Os descendentes antigos são melhor detectados através do DNA mitocondrial, pois é mais provável que essa forma permaneça intacta.

Todos os humanos compartilham o mesmo DNA – ou quase o mesmo. A diferença no DNA entre você e um estranho ocorre apenas em aproximadamente um décimo de um por cento do genoma. As diferenças nas bases únicas são chamadas polimorfismos de nucleotídeo único ou “recortes”. São esses atiradores que são agrupados de acordo com localizações ou condições geográficas amplas e oferecem aos indivíduos uma idéia muito básica quanto às suas raízes.

Bibliografia

Aparecer esconder

Krebs J, Goldstein E, Kilpatrick S. (2021). Os genes essenciais de Lewin, quarta edição. Burlington (MA), Jones e Bartlett Learning. Minchin, S. & Lodge, J. (2019). Entendendo a bioquímica: estrutura e função dos ácidos nucleicos. Ensaios em Bioquímica, 63 (4), 433-456. https://doi.org/10.1042/EBC20180038 Comitê do Conselho Nacional de Pesquisa (EUA) sobre mapeamento e sequenciamento do genoma humano. Mapeamento e sequenciamento do genoma humano. Washington (DC): National Academies Press (EUA); 1988. 2, Introdução. Retirado de: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/nbk218247/

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