estrutura do ADN
ADN (ácido desoxirribonucleico) é uma cadeia de monómeros (unidades repetitivas) chamados “nucleótidos”. Um nucleótido consiste em: um açúcar de 2` desoxirribose (uma pentose de cinco carbonos semelhante à do açúcar ribose encontrada no RNA., A sua fórmula química é C5H10O4), um grupo fosfato (que faz uma ligação fosfodiéster ligação de 2 desoxirribose açúcares juntos) e um azotados da base de dados (um para Um (a Adenina), C ( Citosina), G ( Guanina) ou T (Timina), que forma uma cadeia lateral ramificada a partir do 1′ de carbono de 2 ” de açúcar desoxirribose).
a região do grupo açúcar / fosfato de desoxirribose é considerada como a “espinha dorsal” das cadeias de ADN devido à sua finalidade estrutural e a sequência de bases contém a informação gêntica. A fim de produzir uma estrutura de DNA de cadeia dupla, as interações ocorrem entre bases complementares., Os pares de bases complementares no ADN interagem entre si através de ligações de hidrogénio: as interacções A-T consistem em 2 ligações intermoleculares de hidrogénio, enquanto as interacções G-C consistem em 3 ligações intermoleculares de hidrogénio. Entre estas bases estão interações hidrofóbicas conhecidas como forças de van der Waal. Estas interações formam pontes entre duas cadeias de ADN, criando assim uma estrutura em forma de escada de dupla cadeia. Cada cadeia age como um modelo para a outra em replicação de DNA., O ADN é copiado para o ARNm (messenger RNA), que transporta a informação da cadeia de template do ADN original para estar envolvido na síntese de proteínas. O processo de ADN que está a ser copiado para o ARNm é designado por transcrição. O mRNA transcrito é então traduzido para um polipéptido em um processo chamado tradução por tRNA.
na dupla hélice do ADN, as cadeias da espinha dorsal estão mais próximas de um lado da hélice do que do outro. Isto leva à formação de sulcos maiores e menores., O sulco principal é muito maior do que o sulco menor e isso significa que interações específicas DNA-proteína podem ocorrer no sulco principal, devido à espinha dorsal não estar no caminho. Os nucleótidos específicos que se encontram no sulco principal são os grupos N7 e C6 de purinas e os grupos C4 e C5 de pirimidinas, que aceitam íons de hidrogênio dos aminoácidos na proteína para formar ligações de hidrogênio. devido à dupla estrutura helicoidal do DNA, as bases azotadas são encontradas no interior da estrutura, formando um interior hidrofóbico., A carga negativa dos grupos de fosfato dá à espinha dorsal de açúcar-fosfato de DNA uma carga negativa, que repele os nucleófilos, incluindo a água. Isto torna o ADN menos vulnerável a um ataque nucleofílico, pelo que o ADN é considerado uma molécula muito estável. O DNA é muito mais estável do que o RNA, uma vez que o RNA é apenas de cadeia simples-as bases azotadas são expostas ao ataque por nucleófilos de um lado.
em 1953, apesar de muitas outras teorias, James Watson e Francis Crick descobriram que a verdadeira estrutura de uma molécula de DNA de cadeia dupla era uma ‘dupla hélice’., Isto foi resolvido como resultado de modelos de ‘stick-and-ball’ que eles criaram, juntamente com a utilização do trabalho de colegas cientistas Rosalind Franklin e Maurice Wilkins em cristalografia de raios-X. As fotografias de difração de raios-X obtidas a partir de fibras de DNA, exibiam uma forma-X única, que ilustra uma estrutura helicoidal, embora indicassem uma estrutura repetitiva de 3.4 Å por volta da hélice, cada base é rodada 36 graus a partir da próxima. O diâmetro da hélice é de 23,7 Å., Eles descobriram que a espinha dorsal de açúcar-fosfato estava no lado de fora e as bases estão posicionadas no interior da hélice.
a informação acima descrita descreve a forma B do ADN. O ADN também é encontrado em formas A e Z. Quando o DNA fica desidratado, a forma A pode ser observada. Também é destro, mas há 11 bases por turno e a hélice é mais ampla. O diâmetro é de 25,5 Å. Outra diferença é que a inclinação dos pares de base aumenta 18o, para 19o da perpendicular ao eixo da hélice.
a forma Z difere muito mais porque é uma dupla hélice canhota., Esta forma raramente é vista sem a ajuda de altas concentrações de sal. As ligações são ziguezagged como as ligações são alternando anti e syn (enquanto a – e B-formas são anti somente). A forma-Z é mais estreita, tendo um diâmetro de apenas 18,4 Å, mas há uma ascensão de 3,8 Å por par base. Acredita-se que transições entre as formas B E Z de DNA podem estar envolvidas na regulação da regulação genética. o DNA-B é mais comumente visto em todas as formas de vida, no entanto, estruturas a-helicoidais e Z-helicoidais co-exsistem em células., é muito comum observar uma molécula de B-DNA e Z-DNA , em uma confirmação predominantemente B-DNA.
O DNA do muntjac indiano que é um veado asiático tem o maior comprimento (aproximadamente 3 bilhões de nucleótidos) entre todas as moléculas de DNA conhecidas de outros organismos.
DNA é negativamente carregado devido aos íons de fosfato carregados negativley na espinha dorsal de fosfato de açúcar. Assim, pode ser usado para eletroforese em gel para identificar diferentes comprimentos de DNA., A carga negativa da espinha dorsal, juntamente com os grupos OH sobre o açúcar deoxirribose, significa que a espinha dorsal é hidrofílica como a água pode formar ligações de hidrogênio com ela. O centro da molécula de DNA é hidrofóbico devido à falta de carga nas bases de DNA. O interior hidrofílico exterior e hidrofóbico da molécula de ADN significa que é solúvel em água.
replicação
a natureza de cadeia dupla do ADN é importante para o método de replicação semi-conservadora do ADN., Neste processo, a enzima DNA helicase desenrola a dupla hélice, quebrando as ligações de hidrogénio entre as bases complementares em cada vertente, revelando a 2 separado vertentes. Nestas cadeias estão as bases reveladas, que atraem bases complementares em nucleótidos livres. Os nucleótidos livres são unidos por uma enzima ADN polimerase. O trifosfato de desoxirribonucleótido (dNTPs) é adicionado ao grupo 3′ hidroxilo na cadeia de crescimento através do grupo 5′ trifosfato no dNTP de entrada numa reacção de esterificação., A junção de nucleótidos forma uma nova cadeia de DNA que é idêntica à outra cadeia dupla de DNA, uma vez que usa uma das cadeias originais como um modelo para replicação. Cada fila dupla de ADN é constituída por uma fileira parental e uma fileira Nova sythesised.
embora ambas as cadeias da molécula de ADN parental sejam copiadas para formar produtos idênticos, as duas cadeias são copiadas de uma forma ligeiramente diferente uma da outra. Isto deve-se ao facto de o ADN ser sempre sintetizado numa direcção de 5′ a 3′., A cadeia 3 ‘a 5’, conhecida como cadeia líder, é copiada continuamente pela DNA polimerase. A outra vertente é chamada a vertente retardada, uma vez que é replicada mais lentamente. Para replicar a cadeia retardada, primers de RNA são colocados em vários pontos ao longo da cadeia retardada por uma enzima chamada primase. As lacunas na cadeia retardada entre os iniciadores de RNA são replicadas pela DNA polimerase, e os fragmentos curtos de DNA replicado são conhecidos como fragmentos de Okazaki. No entanto, para completar a replicação da cadeia retardada, os iniciadores de ARN devem ser substituídos por sequências de ADN., Outra polimerase de ADN remove os iniciadores de ARN e sintetiza fragmentos de ADN para os substituir. Os fragmentos de Okazaki e as substituições de ARN primer ainda não estão unidas, então a ligase de DNA vem em um ligante todos os fragmentos de DNA juntos.
a teoria da replicação semi-conservadora foi provada como correta pelo experimento Messelson-Stahl. Nesta experiência, a E. coli foi cultivada num meio contendo 15-N durante várias gerações. As bactérias foram então transferidas para um meio contendo 14-N. depois de um ciclo de replicação O DNA foi extraído da bactéria e centrifugado., A centrifugação separou o DNA por densidade, produzindo uma faixa de densidade de wita h entre a de 15 – N DNA e 14-N DNA. Isto mostrou que uma cadeia veio do progenitor (15-N) e uma cadeia foi recentemente sintetizada a partir de nucleótidos livres (14-N).