Entendendo a estrutura de dupla hélice do DNA

DNA dupla hélice.

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Em biologia, 'dupla hélice' é um termo usado para descrever a estrutura de ADN . Uma dupla hélice de DNA consiste em duas cadeias espirais de ácido desoxirribonucleico. A forma é semelhante à de uma escada em espiral. ADN é um ácido nucleico composto por bases nitrogenadas (adenina, citosina, guanina e timina), um açúcar de cinco carbonos (desoxirribose) e moléculas de fosfato. As bases nucleotídicas do DNA representam os degraus da escada, e as moléculas de desoxirribose e fosfato formam os lados da escada.

Principais conclusões

• Dupla hélice é o termo biológico que descreve a estrutura geral do DNA. Sua dupla hélice consiste em duas cadeias espirais de DNA. Esta forma de dupla hélice é frequentemente visualizada como uma escada em espiral.
• A torção do DNA é o resultado de interações hidrofílicas e hidrofóbicas entre as moléculas que compõem o DNA e a água em uma célula.
• Tanto a replicação do DNA quanto a síntese de proteínas em nossas células dependem da forma de dupla hélice do DNA.
• Dr. James Watson, Dr. Francis Crick, Dr. Rosalind Franklin e Dr. Maurice Wilkins, todos desempenharam papéis fundamentais na elucidação da estrutura do DNA.

Por que o DNA é distorcido?

O DNA é enrolado em cromossomos e bem embalado no núcleo nosso células . O aspecto de torção do DNA é resultado das interações entre as moléculas que compõem o DNA e a água. As bases nitrogenadas que compõem os degraus da escada torcida são mantidas juntas por ligações de hidrogênio. Adenina é ligada com timina (A-T) e guanina com citosina (G-C). Essas bases nitrogenadas são hidrofóbicas, o que significa que não possuem afinidade pela água. Já que a célula citoplasma e citosol contêm líquidos à base de água, as bases nitrogenadas querem evitar o contato com os fluidos celulares. As moléculas de açúcar e fosfato que formam a espinha dorsal açúcar-fosfato da molécula são hidrofílicas, o que significa que são amantes da água e têm afinidade pela água.

O DNA é organizado de tal forma que o fosfato e a cadeia principal de açúcar ficam do lado de fora e em contato com o fluido, enquanto as bases nitrogenadas ficam na porção interna da molécula. Para evitar ainda mais que as bases nitrogenadas entrem em contato com célula fluido, a molécula se torce para reduzir o espaço entre as bases nitrogenadas e os filamentos de fosfato e açúcar. O fato de as duas fitas de DNA que formam a dupla hélice serem antiparalelas também ajuda a torcer a molécula. Antiparalelo significa que as fitas de DNA correm em direções opostas, garantindo que as fitas se encaixem firmemente. Isso reduz o potencial de infiltração de fluido entre as bases.

Replicação de DNA e Síntese de Proteínas

O DNA é transcrito e traduzido para produzir proteínas. ttsz / iStock / Getty Images Plus

A forma de dupla hélice permite Replicação do DNA e síntese proteíca ocorrer. Nesses processos, o DNA torcido se desenrola e se abre para permitir que uma cópia do DNA seja feita. Na replicação do DNA, a dupla hélice se desenrola e cada fita separada é usada para sintetizar uma nova fita. À medida que as novas fitas se formam, as bases são pareadas até que duas moléculas de DNA de dupla hélice sejam formadas a partir de uma única molécula de DNA de dupla hélice. A replicação do DNA é necessária para os processos de mitose e meiose ocorrer.

Na síntese de proteínas, a molécula de DNA é transcrito para produzir um RNA versão do código de DNA conhecido como RNA mensageiro (mRNA). A molécula de RNA mensageiro é então traduzido para produzir proteínas . Para que a transcrição do DNA ocorra, a dupla hélice do DNA deve se desenrolar e permitir que uma enzima chamada RNA polimerase transcreva o DNA. O RNA também é um ácido nucleico, mas contém a base uracila em vez de timina. Na transcrição, os pares de guanina com citosina e adenina com uracila para formar o transcrito de RNA. Após a transcrição, o DNA se fecha e volta ao seu estado original.

Descoberta da estrutura do DNA

Dr. Francis Crick e Dr. James Watson em um Simpósio de Biologia Molecular. Ted Spiegel / Colaborador / Getty Images

O crédito pela descoberta da estrutura de dupla hélice do DNA foi dado a James Watson e Francis Crick , premiado com o Prêmio Nobel por seu trabalho. A determinação da estrutura do DNA foi baseada em parte no trabalho de muitos outros cientistas, incluindo Rosalind Franklin . Franklin e Maurice Wilkins usaram a difração de raios X para obter pistas sobre a estrutura do DNA. A foto de difração de raios-X do DNA tirada por Franklin, chamada 'fotografia 51', mostrou que os cristais de DNA formam uma forma de X no filme de raios-X. Moléculas com forma helicoidal têm esse tipo de padrão em forma de X. Usando evidências do estudo de difração de raios-X de Franklin, Watson e Crick revisaram seu modelo de DNA de hélice tripla proposto anteriormente para um modelo de hélice dupla para DNA.

Evidências descobertas pelo bioquímico Erwin Chargoff ajudaram Watson e Crick a descobrir o emparelhamento de bases no DNA. Chargoff demonstrou que as concentrações de adenina no DNA são iguais às da timina, e as concentrações de citosina são iguais às da guanina. Com esta informação, Watson e Crick foram capazes de determinar que a ligação da adenina à timina (A-T) e da citosina à guanina (C-G) formam as etapas da forma de escada torcida do DNA. A espinha dorsal de açúcar-fosfato forma os lados da escada.

Fontes

• A Descoberta da Estrutura Molecular do DNA – A Dupla Hélice. Nobelprize.org , www.nobelprize.org/educational/medicine/dna_double_helix/readmore.html.