Quarta-feira, Fevereiro 1, 2023
Saúde

Estrutura do ADN:A descoberta de Watson e Crick

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O ácido desoxirribonucleico (ADN ou DNA) é uma molécula orgânica complexa, formada por milhões de nucleotídeos ligados uns aos outros formando cadeias polinucleótidas.

Cada nucleotídeo é, por sua vez, formado por três tipos de substâncias químicas:

  1. Um composto contendo nitrogénio (base azotada)
  2. Desoxirribose (um açúcar de 5 carbonos)
  3. Um grupo fosfato

Bases Azotadas (nitogenadas)

As quatro bases azotadas são:

  • Adenina
  • Guanina
  • Citosina
  • Timina

A denominação dos nucleotídeos depende da base azotada (nitrogenada) que os compõem. O nome dos quatro nucleotídeos do ADN são adenina, guanina, citosina e timina. Eles serão referidos como A, G, C, e T respectivamente.

Adenina e timina ligam-se uma à outra para formar um par de bases A-T. Igualmente, guanina e citosina ligam-se uma à outra para formar um par de bases G-C. As bases permanecem unidas por fracas ligações chamadas pontes de hidrogénio, e são estas pontes de hidrogénio as responsáveis pela manutenção da estrutura do ADN. A imagem seguinte ilustra como os pares de bases se unem por pontes de hidrogénio (As linhas entre as bases representam as pontes de hidrogénio)

Ao invés de sempre ver um diagrama molecular enorme de uma fita de ADN, o que vemos frequentemente é uma sequência de letras, tais como ” ATCTTAG “. Esta sequência representa bases que estão em um determinado lado de uma fita de ADN. A sequência acima (ATCTTAG) representa a fita: “adenina-timina-citosina-timina-timina-adenina-guanina.”

O ADN tem duas fitas. Os nucleotídeos que estão em uma fita, correspondem à sequência dos nucleótidos da outra fita devido à maneira como ocorre o emparelhamento das bases (A com T, G com C).

O modelo da dupla hélice do ADN

A descoberta de Watson e Crick

Segundo o modelo proposto por Watson e Crick, a molécula de ADN é constituída por duas cadeias (fitas) polinucleotídicas (muitos nucleotídeos unidos uns aos outros) dispostas em hélice ao redor de um eixo imaginário, girando para a direita (uma hélice dupla)

As duas cadeias polinucleotídicas mantêm-se unidas por pontes de hidrogénio, que se estabelecem entre pares de bases específicos: adenina com timina e citosina com guanina. Assim, as duas cadeias que constituem um segmento de ADN, são complementares entre si: onde em uma cadeia existir uma timina, na outra existirá uma adenina, e onde existir uma guanina, na outra existirá uma citosina. A única diferença entre um nucleotídeo e outro está no tipo de base.

Desse modo, duas moléculas de ADN diferem entre si pela sequência de bases ao longo do seu filamento.

Nucleosídeos

Alguns derivados dos nucleotídeos são encontrados livres no citoplasma, como é o caso do ATP, cuja função é armazenar energia. A união da base nitrogenada (azotada) com o açúcar forma um composto chamado nucleosídeo. No ATP, por exemplo, há uma base nitrogenada, a adenina, unida ao açúcar ribose, formando o nucleosídeo adenosina. Vem daí o nome de adenosina trifosfato, dado a essa molécula.

Replicação do ADN

O ADN necessita de se auto-reproduzir, fazendo cópias da informação genética de modo a transmiti-la de geração em geração.

Essas cópias são feitas através da duplicação do material hereditário, ou seja, do ADN. Esse processo de duplicação do ADN, chama-se replicação.

Em 1953, Watson e Crick propuseram um modelo para o ADN, e também sugeriram um mecanismo para sua replicação.

O processo de replicação do ADN envolve a participação de diversas enzimas, entre elas, as polimerases. Elas actuam no processo da síntese da nova molécula de ADN. Mas, como ocorre a  síntese?

O mecanismo da replicação envolve:

  1. Desenrolamento da fita dupla do ADN;
  2. Rompimento de ligações (pontes de hidrogénio) entre bases complementares;
  3. Incorporação de nucleotídeos do meio, por complementaridade, com formação de duas novas cadeias.

Replicação semiconservativa

Da molécula de ADN forma-se uma copia integral de cada uma das cadeias constituintes da molécula original, através da adição ordenada de nucleotídeos, segundo a regra da complementaridade de bases.

A síntese semi-conservativa do ADN precisa que nucleotídeos livres sejam posicionados sobre uma cadeia polinucleotídica molde, e estejam unidos entre si, formando uma nova cadeia complementar à cadeia mãe que serve como molde. A enzima que actua nesse processo é a polimerase.

De que modo a polimerase catalisa a síntese do ADN?

As polimerases do ADN actuam adicionando um nucleotídeo de cada vez na extremidade livre de uma cadeia polinucleotídica em formação, que se encontre emparelhada com a cadeia molde.

O primeiro passo na adição de um novo nucleotídeo à nova cadeia que está a ser sintetizada, é o emparelhamento deste ao nucleotídeo correspondente na cadeia molde.

Quando o nucleotídeo estiver emparelhado correctamente, a polimerase do DNA catalisa a formação de uma ligação entre o novo nucleotídeo e a cadeia em formação. Após a formação da ligação, a polimerase do DNA avança um resíduo de nucleotídeo na cadeia molde posicionando se para promover a ligação de um novo nucleotídeo à cadeia em crescimento.

Cada uma das moléculas de ADN formadas é idêntica a molécula original, tendo uma cadeia da molécula original e uma cadeia da nova. A replicação é semi-conservativa porque o ADN formado conserva uma cadeia da molécula original e a outra cadeia é nova..

Cada fita serve de molde, dirigindo a síntese de uma nova fita complementar. Sendo assim a partir de um ADN teremos duas moléculas filhas de ADN.

O modelo de replicação semiconservativa permite explicar a transmissão do material genético e a relativa constância da composição do ADN no decurso das divisões celulares.

O ADN e seus auxiliares

Nos organismos actuais existe um ácido principal, o ADN (o ácido desoxirribonucleico), que corresponde à colecção de genes. Cada gene corresponde um pedaço do ADN, formado por dezenas ou centenas de nucleotídeos. Uma única molécula de ADN pode conter muitos genes, que serão diferentes uns dos outros no número e principalmente na sequência em que as bases azotadas estão arrumadas. Podemos dizer, resumidamente, que cada gene é responsável por um tipo de proteína e esta é responsável por uma característica.

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