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Curso de Técnicas Administrativas
STC7 Dr1: O elemento
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ADN
Propriedades físicas e químicas
Fig. 1 - Estrutura química do ADN
O ADN é um longo polímero formado por unidades repetidas
chamadas nucleotídeos. A cadeia de ADN tem 2,2 a 2,4 nanómetros
de largura, e um nucleotídeo possui aproximadamente 0,33
nanómetros de comprimento. Embora os monômeros (nucleotídeos)
que constituem o ADN sejam muito pequenos, os polímeros de ADN
podem ser moléculas enormes, com milhões de nucleotídeos. Por
exemplo, o maior cromossoma humano (cromossoma 1) possui 220
milhões de pares de bases de comprimento. Uma molécula de ADN
do ser humano possui aproximadamente dois metros de
comprimento, encapsulada em um núcleo celular de 6m, o
equivalente a acomodar uma linha de 40 km de comprimento numa
bola de ténis.
Em organismos vivos, o ADN não existe como uma molécula única
(cadeia simples), mas sim como um par de moléculas firmemente
associadas. As duas longas cadeias de ADN enrolam-se como uma
Formanda: Anabela Ramos
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trepadeira formando uma dupla hélice. Os nucleotídeos estão
presentes em ambas as cadeias da dupla hélice, unidos com
nucleótidos da mesma cadeia por ligações fosfodiéster e à cadeia
complementar através de pontes de hidrogénio formadas pelas suas
bases. Em geral, uma base ligada a um açúcar é chamada
nucleosídeo e uma base ligada a um açúcar e um ou mais fosfatos é
chamada nucleotídeo. Portanto, o ADN pode ser referido como um
polinucleotídeo. O cerne (backbone) da cadeia de ADN é formado por
fosfato e resíduos de açúcar, dispostos alternadamente. O açúcar no
ADN é 2-desoxirribose, uma pentose (açúcar com cinco carbonos). Os
açúcares são unidos por grupos fosfato que formam ligações
fosfodiéster entre o terceiro e quinto átomos de carbono dos anéis de
açúcar adjacentes. Estas ligações assimétricas significam que uma
cadeia de ADN tem uma direcção. Numa dupla hélice, a direcção dos
nucleotídeos de uma cadeia é oposta à direcção dos nucleotídeos da
outra cadeia. O formato das cadeias do ADN é designado antiparalelo.
As terminações assimétricas das cadeias de ADN são designadas
terminais 5’ (cinco linhas) e 3’ (três linhas). Uma das diferenças
principais entre o ADN e o ARN encontra-se no açúcar, com a
substituição da 2-desoxirribose no ADN pela ribose no ARN.
Fig. 2 - Uma cadeia de ADN
A dupla hélice do ADN é estabilizada por pontes de hidrogénio entre
as bases presas às duas cadeias. As quatro bases encontradas no
ADN são a adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T). Estas
quatro bases estão representadas na figura ao lado e ligam-se ao
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açúcar/fosfato para formar o nucleotídeo completo, que na figura é
mostrado como adenosina monofosfato.
Estas bases são classificadas em dois tipos; a adenina e guanina são
compostos heterocíclicos chamados purinas, enquanto que a citosina
e timina são pirimidinas. Uma quinta base (uma pirimidina) chamada
uracila (U) aparece no ARN e substitui a timina, a uracila difere da
timina pela falta de um grupo de metila no seu anel. A uracila
normalmente não está presente no ADN, só ocorrendo como um
produto da decomposição da citosina. Uma raríssima excepção para
esta regra é um vírus bacteriano chamado PBS1 que contém uracila
no seu ADN. Em contraste, após a síntese de certas moléculas de
ARN, um número significante de uracilas são convertidas a timinas
pela adição enzimática do grupo de metila. Isto acontece
principalmente em RNAs estruturais e enzimáticos como o ARN
mensageiro e o ARN ribossomal.
A dupla hélice é uma espiral dextra. Como as cadeias de ADN giram
uma ao redor da outra, elas deixam espaços entre cada cerne de
fosfato, revelando os sítios das bases que estão localizadas na parte
interna (espaços com 22 e 12 Å). Proteínas como factores de
transcrição podem ligar-se a sequências específicas do ADN de dupla
cadeia, normalmente estabelecendo contacto com os sítios das bases
expostos no espaço maior.
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Fig. 3 - No topo, pares GC com três pontes de hidrogénio. Em baixo,
AT com duas pontes de hidrogénio.
Emparelhamento de bases:
Cada tipo de base numa cadeia forma uma ligação com apenas um
tipo de base na outra cadeia. Este comportamento é designado de
complementaridade de bases. Assim, as purinas formam pontes de
hidrogénio com pirimidinas, por exemplo, A liga-se com T e C com G.
Este arranjo de dois nucleotídeos complementares na dupla hélice é
chamado par de bases. Além das pontes de hidrogénio entre as
bases, as duas cadeias são mantidas juntas devido a forças geradas
por interacções hidrofóbicas entre as bases empilhadas, a qual não é
influenciada pela sequência do DNA. Como as pontes de hidrogénio
não são ligações covalentes, podem ser quebradas e reunidas com
relativa facilidade. Desta forma, as duas fitas da dupla hélice de ADN
podem ser separadas como um "zíper" (fecho) por força mecânica ou
altas temperaturas. Como resultado desta complementaridade, toda a
informação contida numa das cadeias de ADN está também contida
na outra, o que é fundamental para a replicação do ADN. Os dois
tipos de pares de base formam diferentes números de pontes de
hidrogénio: AT forma duas pontes de hidrogénio, enquanto GC
formam três pontes de hidrogénio. Desta forma a interacção entre GC
é mais forte que AT. Como resultado, a percentagem de GC numa
dupla fita de ADN determina a força de interacção entre as duas
cadeias. Uma parte da dupla cadeia de ADN que precisa de ser
separada facilmente, tal como a TATAAT Caixa de Pribnow nos
promotores bacterianos, tende a ter sequências com maior
predomínio de AT, para facilitar a abertura da dupla cadeia aquando
da transcrição. No laboratório, a força desta interacção pode ser
medida encontrando a temperatura necessária para quebrar as
pontes de hidrogénio, a temperatura de desnaturação (também
chamado T). Quando todos os pares de base numa dupla hélice de
ADN quebram as suas ligações, as duas cadeias separam-se e
existem em solução como duas moléculas completamente
independentes. Estas moléculas de ADN de cadeia simples não têm
uma única forma comum, mas algumas conformações são mais
estáveis do que outras.
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