Estrutura e Organização do DNA

A estrutura e organização do DNA descrevem como o ácido desoxirribonucleico é construído como uma dupla hélice antiparalela de duas fitas complementares e pareadas por bases, e como a química dessa molécula codifica a informação hereditária. É o fundamento estrutural do qual dependem a replicação, a transcrição e o empacotamento do genoma.

Definition

O DNA é um polímero de desoxirribonucleotídeos no qual duas fitas antiparalelas se enrolam em uma dupla hélice, mantidas juntas por ligações de hidrogênio entre bases complementares (adenina-timina e guanina-citosina), com a sequência de bases codificando a informação genética.

Scope

A entrada abrange os blocos construtivos do DNA (nucleotídeos, o esqueleto de açúcar-fosfato e as quatro bases), as regras de pareamento de bases complementares, a geometria da dupla hélice antiparalela e como a sequência primária se relaciona com o papel biológico da molécula. Trata a estrutura como um tópico de biologia molecular e não oferece orientação clínica.

Key concepts

• Nucleotídeo (base, desoxirribose, fosfato)
• Esqueleto açúcar-fosfato
• Pareamento de bases complementares (A-T, G-C)
• Fitas antiparalelas e polaridade 5' para 3'
• Sulcos maior e menor
• DNA na forma B
• Regras de composição de bases de Chargaff

Mechanisms

Cada fita de DNA é uma cadeia de nucleotídeos unidos por ligações fosfodiéster entre o carbono 3' de um açúcar e o fosfato 5' do próximo, conferindo a cada fita uma polaridade definida de 5' para 3'. Duas fitas de polaridade oposta se pareiam através de ligações de hidrogênio entre bases complementares e se empilham em uma dupla hélice dextrogira, com as bases no interior e os esqueletos de açúcar-fosfato no exterior formando sulcos maiores e menores. O modelo de Watson e Crick mostrou que o pareamento específico de adenina com timina e guanina com citosina torna as duas fitas complementares, de modo que a sequência de uma fita determina a outra e a estrutura sugere inerentemente como a molécula pode ser copiada. O trabalho de difração de raios-X, incluindo as imagens de Franklin e Gosling, forneceu a base experimental para a estrutura helicoidal e regular.

Clinical relevance

As regras estruturais do DNA fundamentam como as sequências genéticas são lidas, comparadas e analisadas na medicina molecular, e como as alterações de sequência são descritas. Esta é uma biologia de referência, e não uma base para decisões clínicas individuais.

History

No início da década de 1950, regularidades na composição de bases (regras de Chargaff) e dados de difração de raios-X em fibras de DNA haviam se acumulado. Em 1953, Watson e Crick propuseram o modelo da dupla hélice antiparalela, publicado juntamente com estudos de difração de Franklin e Gosling e de Wilkins e colegas. O modelo unificou a química e a genética do DNA e tornou-se o fundamento estrutural da biologia molecular.

Key figures

• James Watson
• Francis Crick
• Rosalind Franklin
• Maurice Wilkins
• Erwin Chargaff

Seminal works

• watson-crick-1953
• franklin-gosling-1953

Frequently asked questions

Por que as duas fitas de DNA são descritas como antiparalelas?

As duas fitas correm em direções opostas: uma é orientada de 5' para 3' enquanto sua parceira corre de 3' para 5'. Essa polaridade oposta é necessária para o pareamento de bases complementares e para a forma como as fitas são copiadas.

O que mantém as duas fitas unidas?

Ligações de hidrogênio entre bases complementares (adenina pareia com timina, guanina pareia com citosina), reforçadas pelo empilhamento de bases, mantêm as fitas na dupla hélice, permitindo ainda que sejam separadas para cópia.