DNA and RNA
The two main types of nucleic acids are desoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA). O ADN é o material genético encontrado em todos os organismos vivos, desde bactérias unicelulares até mamíferos multicelulares. O DNA é encontrado no núcleo dos eucariontes e nas organelas, cloroplastos e mitocôndrias. Em procariontes, o ADN não está fechado num envelope membranoso.
todo o conteúdo genético de uma célula é conhecido como o seu genoma, e o estudo dos genomas é genómica., Nas células eucarióticas, mas não nos procariontes, o ADN forma um complexo com proteínas histonas para formar cromatina, a substância dos cromossomas eucarióticos. Um cromossoma pode conter dezenas de milhares de genes. Muitos genes contêm a informação para fazer produtos proteicos; outros genes code para produtos RNA. O ADN controla todas as actividades celulares ao ligar ou desligar os genes.”
O outro tipo de ácido nucleico, RNA, está envolvido principalmente na síntese de proteínas. As moléculas de DNA nunca deixam o núcleo, mas em vez disso usam um intermediário para se comunicar com o resto da célula., Este intermediário é o mensageiro RNA (mRNA). Outros tipos de ARN-como rRNA, tRNA e microRNA—estão envolvidos na síntese de proteínas e sua regulação.o ADN e o ARN são constituídos por monómeros conhecidos como nucleótidos. Os nucleótidos se combinam entre si para formar um polinucleótido, DNA ou RNA. Cada nucleótido é composto por três componentes: uma base azotada, um açúcar de pentose (cinco carbonos) e um grupo de fosfatos (figura \(\PageIndex{1}\)). Cada base azotada num nucleótido está ligada a uma molécula de açúcar, que está ligada a um ou mais grupos de fosfato.,
as bases azotadas, componentes importantes dos nucleótidos, são moléculas orgânicas e são assim chamadas porque contêm carbono e nitrogênio. Eles são bases porque eles contêm um grupo amino que tem o potencial de ligação de um hidrogênio extra, e, portanto, diminui a concentração de íon hidrogênio em seu ambiente, tornando-o mais básico. Cada nucleótido no DNA contém uma das quatro bases azotadas possíveis: adenina (a), guanina (G) citosina (C), e timina (T).a adenina e a guanina estão classificadas como purinas., A estrutura primária de uma purina é dois anéis carbono-nitrogênio. A citosina, a timina e o uracil são classificados como pirimidinas que têm um único anel carbono-nitrogênio como sua estrutura primária (figura \(\PageIndex{1}\)). Cada um destes anéis básicos carbono-nitrogênio tem diferentes grupos funcionais ligados a ele. Em Biologia molecular, as bases azotadas são simplesmente conhecidas por seus símbolos A, T, G, C, E U. O DNA contém a, T, G, E C enquanto o RNA contém a, U, G, E C.
O açúcar pentose no DNA é desoxirribose, e no RNA, o açúcar é ribose (figura \(\Pagindex{1}\))., A diferença entre os açúcares é a presença do grupo hidroxilo no segundo carbono da ribose e hidrogênio no segundo carbono da desoxirribose (então a desoxirribose está “faltando” grupo an-OH). Os átomos de carbono da molécula de açúcar são numerados como 1′, 2′, 3′, 4′, e 5′ (1 ‘é lido como”um primo”). O resíduo fosfato Está ligado ao grupo hidroxilo do carbono 5′ de um açúcar e ao grupo hidroxilo do carbono 3′ do açúcar do nucleótido seguinte, que forma uma ligação de 5′-3’ fosfodiéster., A ligação fosfodiéster não é formada por simples reação de desidratação como as outras ligações que ligam monômeros em macromoléculas: sua formação envolve a remoção de dois grupos de fosfato. Um polinucleótido pode ter milhares dessas ligações de fosfodiester.
Chargaff Regras
Quando Watson e Crick estabelecidos na década de 1940 para determinar a estrutura do DNA, que já era conhecido que o DNA é composto de uma série de quatro diferentes tipos de moléculas, denominadas bases ou nucleotídeos: adenina (A), citosina (C), timina (T), guanina (G)., Watson e Crick também sabiam das regras de Chargaff, que eram um conjunto de observações sobre a quantidade relativa de cada nucleótido que estava presente em quase qualquer extrato de DNA. Chargaff observou que para qualquer espécie, a abundância de A era a mesma que T, E G era a mesma que C. Isto era essencial para Watson & modelo de Crick.
exemplo \(\PageIndex{1}\)
Chargaff determinou a composição de ácidos nucleicos em amostras de uma variedade de espécies, incluindo procariotas e eucariotas. Numa amostra bacteriana, a proporção de adenina foi de 15.,5% (dados adaptados de Vischer et al, 1949). Que proporção de guanina estaria presente nesta amostra e por quê?
solução
porque um par com T, a quantidade de T deve ser aproximadamente igual A A, ou aproximadamente 15,5% por cento. Assim, A + T = 15,5 + 15,5 = 31%.
A percentagem de G + C = 100% – 31% = 69%. Porque G é par com C, a quantidade de cada um destes deve ser aproximadamente igual, então aproximadamente 34,5% cada.,
de DNA Dupla-Hélice Estrutura
Usando proporcional modelos de metal do indivíduo nucleotídeos, Watson e Crick deduzir uma estrutura para o DNA que foi consistente com as Regras de Chargaff e com cristalografia de raios-x de dados que foi obtido (com algumas controvérsias) a partir de outro pesquisador chamado Rosalind Franklin. Na famosa dupla hélice de Watson e Crick, cada uma das duas cadeias contém bases de DNA conectadas através de ligações covalentes a uma espinha dorsal de açúcar-fosfato., Uma vez que um lado de cada molécula de açúcar está sempre ligado ao lado oposto da molécula de açúcar seguinte, cada cadeia de DNA tem polaridade: estes são chamados de fim 5′ (5-prime) e fim 3′ (3-prime), de acordo com a nomenclatura dos carbons nos açúcares. As duas cadeias da dupla hélice rodam em direcções anti-paralelas (isto é, opostas), com a extremidade de 5′ de uma cadeia adjacente à extremidade de 3′ da outra cadeia. A dupla hélice tem uma torção destraada, (ao invés da esquerda que é muitas vezes representada incorretamente na mídia popular)., As bases de DNA se estendem desde a espinha dorsal até o centro da hélice, com um par de bases de cada cadeia formando ligações de hidrogênio que ajudam a manter as duas cadeias juntas. Na maioria das condições, as duas vertentes são ligeiramente compensadas, o que cria uma grande ranhura em uma face da dupla hélice, e uma pequena ranhura na outra. Por causa da estrutura das bases, A só pode formar ligações de hidrogênio com T, E G Só pode formar ligações de hidrogênio com C (lembre-se das regras de Chargaff)., Considera-se, por conseguinte, que cada vertente é complementar da outra, pelo que cada vertente contém igualmente informações suficientes para servir de modelo para a síntese da outra. Esta redundância complementar é importante na replicação e reparação do DNA.
apenas certos tipos de emparelhamento de base são permitidos. Por exemplo, uma certa purina só pode fazer par com uma certa pirimidina. Isto significa que um can pair com T, E G pode pair com C, como mostrado na figura \(\PageIndex{2}\). Isto é conhecido como a regra complementar base. Por outras palavras, as cadeias de ADN são complementares umas das outras., Se a sequência de uma cadeia é AATTGGCC, a cadeia complementar teria a sequência TTAACCG. Durante a replicação do DNA, cada cadeia é copiada, resultando em uma dupla hélice de DNA filha contendo uma cadeia de DNA parental e uma cadeia recém-sintetizada.
Thinking ahead exercise \(\PageIndex{1}\)
ocorre uma mutação, e a citosina é substituída por adenina. Que impacto acha que isto terá na estrutura do ADN?,
a adenina é maior que a citosina e não será capaz de estabelecer um par adequado com a guanina na cadeia adversa. Isto fará com que o ADN se acumule. As enzimas de reparação do ADN podem reconhecer a protuberância e substituir o nucleótido incorrecto.
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