Conceitos de Biologia – 1ª Edição Canadiana

Na década de 1950, Francis Crick e James Watson trabalharam juntos na Universidade de Cambridge, na Inglaterra, para determinar a estrutura do DNA. Outros cientistas, como Linus Pauling e Maurice Wilkins, também estavam explorando ativamente este campo., Pauling descobriu a estrutura secundária das proteínas usando cristalografia de raios-X. Cristalografia de raios-X é um método para investigar a estrutura molecular observando os padrões formados por raios-X disparados através de um cristal da substância. Os padrões dão informações importantes sobre a estrutura da molécula de interesse. No laboratório de Wilkins, a pesquisadora Rosalind Franklin estava usando cristalografia de raio-X para entender a estrutura do DNA. Watson e Crick foram capazes de montar o quebra-cabeça da molécula de DNA usando os dados de Franklin (figura 9.2)., Watson e Crick também tinham informações importantes disponíveis de outros pesquisadores, como as regras de Chargaff. Chargaff tinha mostrado que um dos quatro tipos de monômeros (nucleotídeos) presentes em uma molécula de DNA, dois tipos estavam sempre presentes em quantidades iguais e os restantes dois tipos também estavam sempre presentes em quantidades iguais. Isso significava que eles sempre foram emparelhados de alguma forma. Em 1962, James Watson, Francis Crick e Maurice Wilkins foram premiados com o Prêmio Nobel de Medicina por seu trabalho na determinação da estrutura do DNA.,

Agora, vamos considerar a estrutura dos dois tipos de ácidos nucléicos, o ácido desoxirribonucleico (DNA) e o ácido ribonucleico (RNA). Os blocos de construção do DNA são nucleótidos, que são compostos de três partes: uma desoxirribose (açúcar 5-carbono), um grupo fosfato, e uma base azotada (figura 9.3). Há quatro tipos de bases azotadas no ADN., Adenine (A) and guanine (G) are double-ringed purines, and cytosine (C) and thymine (T) are smaller, single-ringed pyrimidines. The nucleotide is named according to the nitrogenous base it contains.

O grupo fosfato de um nucleotídeo obrigações ligadas com a molécula de açúcar do próximo nucleotídeo, e assim por diante, formando um longo polímero de nucleótidos monômeros. Os grupos de açúcar-fosfato se alinham em uma “espinha dorsal” para cada cadeia de DNA, e as bases nucleotídicas se destacam desta espinha dorsal. Os átomos de carbono do açúcar de cinco átomos de carbono são numerados no sentido horário a partir do oxigénio como 1′, 2′, 3′, 4′, e 5′ (1 ‘é lido como”um primo”)., O grupo fosfato é ligado ao carbono 5′ de um nucleótido e ao carbono 3′ do nucleótido seguinte. No seu estado natural, cada molécula de ADN é na verdade composta por duas cadeias unidas ao longo do seu comprimento com ligações de hidrogénio entre as bases.Watson e Crick propuseram que o DNA é composto por duas cadeias que são torcidas em torno uma da outra para formar uma hélice destraada, chamada de hélice dupla. O emparelhamento de Base ocorre entre uma purina e pirimidina: ou seja, um par com T, E G pares com C., Em outras palavras, adenina e timina são pares de base complementares, e citosina e guanina também são pares de base complementares. Esta é a base para a regra de Chargaff; devido à sua complementaridade, há tanta adenina como timina em uma molécula de DNA e tanta guanina quanto citosina. A adenina e a timina estão ligadas por duas ligações de hidrogénio, e a citosina e a guanina estão ligadas por três ligações de hidrogénio., As duas cadeias são anti-paralelas na natureza; isto é, uma cadeia terá o carbono 3′ do açúcar na posição “para cima”, enquanto a outra cadeia terá o carbono 5’ na posição para cima. O diâmetro da dupla hélice de DNA é uniforme por todo o lado porque uma purina (dois anéis) sempre combina com uma pirimidina (um anel) e seus comprimentos combinados são sempre iguais. (Figura 9.4).

Há um segundo ácido nucleico em todas as células, chamado de ácido ribonucléico ou RNA. Como o DNA, o RNA é um polímero de nucleótidos. Cada um dos nucleótidos no RNA é composto por uma base azotada, um açúcar de cinco carbonos e um grupo de fosfato. No caso do RNA, o açúcar de cinco carbonos é ribose, não desoxirribose., Ribose tem um grupo hidroxila no carbono 2′, ao contrário da desoxirribose, que tem apenas um átomo de hidrogênio (figura 9.5).

Rna nucleotídeos contêm as bases azotadas adenina, citosina e guanina., No entanto, eles não contêm timina, que é substituída por uracilo, simbolizado por um RNA “U.” existe como uma molécula de cadeia simples ao invés de uma hélice de cadeia dupla. Biólogos moleculares têm nomeado vários tipos de RNA com base em sua função. Estes incluem RNA mensageiro (ARNm), RNA de transferência (tRNA), e RNA ribossomal (rRNA)—moléculas que estão envolvidas na produção de proteínas a partir do código de DNA.,

Como o DNA É Organizado na Célula

o DNA é uma molécula de trabalho; ele deve ser replicado quando uma célula está pronta para dividir, e ele deve ser “lida” para produzir as moléculas, como proteínas, para realizar as funções da célula. Por esta razão, o ADN é protegido e embalado de formas muito específicas. Além disso, as moléculas de ADN podem ser muito longas. De ponta a ponta, as moléculas de ADN de uma única célula humana chegariam a um comprimento de cerca de 2 metros., Assim, o DNA para uma célula deve ser embalado de uma forma muito ordenada para caber e funcionar dentro de uma estrutura (a célula) que não é visível a olho nu. Os cromossomas dos procariontes são muito mais simples do que os dos eucariontes em muitas das suas características (figura 9.6). A maioria dos procariontes contém um único cromossomo circular que é encontrado em uma área no citoplasma chamado nucleóide.

O tamanho do genoma de um dos mais bem estudados procariotas, Escherichia coli, é de 4,6 milhões de pares de base, que se estendia a uma distância de cerca de 1,6 mm se estendeu. Como é que isto se encaixa numa pequena célula bacteriana? O DNA é torcido para além da dupla hélice no que é conhecido como supercoiling., Algumas proteínas são conhecidas por estarem envolvidas no supercoiling; outras proteínas e enzimas ajudam a manter a estrutura supercoilada.

eucariontes, cujos cromossomas consistem cada um numa molécula linear de ADN, empregam um tipo diferente de estratégia de embalagem para encaixar o seu ADN no interior do núcleo. No nível mais básico, o DNA é envolto em proteínas conhecidas como histonas para formar estruturas chamadas nucleossomas. O ADN está bem envolvido no núcleo da histona. Este nucleossomo Está ligado ao próximo por uma pequena cadeia de DNA que está livre de histonas., Isto também é conhecido como as” contas em uma cadeia “estrutura; os nucleossomas são as” contas “e os comprimentos curtos de DNA entre eles são a “cadeia”.”Os nucleossomas, com seu DNA enrolado em torno deles, empilham compactamente um no outro para formar uma fibra de 30 nm de largura. Esta fibra é ainda enrolada em uma estrutura mais espessa e compacta. Na fase metafásica da mitose, quando os cromossomas são alinhados no centro da célula, os cromossomas são mais compactados. Eles têm aproximadamente 700 nm de largura, e são encontrados em associação com proteínas de andaimes.,

na interfase, a fase do ciclo celular entre mitoses em que os cromossomas são descondensados, os cromossomas eucarióticos têm duas regiões distintas que podem ser distinguidas pela coloração. Há uma região fortemente empacotada que mancha de forma escura, e uma região menos densa. As regiões de coloração escura geralmente contêm genes que não são ativos, e são encontrados nas regiões do centrômero e telômeros. As regiões levemente coloridas geralmente contêm genes que são ativos, com DNA embalado em torno de nucleossomas, mas não compactados.,

Section Summary

The model of the double-helix structure of DNA was proposed by Watson and Crick., A molécula de ADN é um polímero de nucleótidos. Cada nucleótido é composto por uma base azotada, um açúcar de cinco carbonos (desoxirribose) e um grupo fosfato. Existem quatro bases azotadas no DNA, duas purinas (adenina e guanina) e duas pirimidinas (citosina e timina). Uma molécula de ADN é composta por duas cadeias. Cada cadeia é composta de nucleótidos Unidos covalentemente entre o grupo fosfato de um e o açúcar de desoxirribose do próximo. A partir desta espinha dorsal estenda as bases. As bases de uma cadeia ligam-se às bases da segunda cadeia com ligações de hidrogénio., A adenina liga-se sempre à timina e a citosina liga-se sempre à guanina. A ligação faz com que os dois fios a espiral em torno um do outro em uma forma chamada de dupla hélice. Ácido ribonucleico (RNA) é um segundo ácido nucleico encontrado nas células. RNA é um polímero de nucleótidos. Também difere do DNA na medida em que contém a ribose de açúcar, ao invés de desoxirribose, e o nucleótido uracilo ao invés da timina. Várias moléculas de RNA funcionam no processo de formação de proteínas do código genético no DNA.

procariontes contêm um único cromossoma circular de dupla cadeia., Os eucariontes contêm moléculas lineares de ADN de cadeia dupla embaladas em cromossomas. A hélice de DNA é enrolada em torno de proteínas para formar nucleossomas. As bobinas de proteínas são ainda mais enroladas, e durante a mitose e meiose, os cromossomas tornam-se ainda mais enrolados para facilitar o seu movimento. Os cromossomas têm duas regiões distintas que podem ser distinguidas por coloração, refletindo diferentes graus de embalagem e determinado por se o DNA em uma região está sendo expresso (eucromatina) ou não (heterocromatina).,quais das seguintes combinações de citosina?

1. guanina
2. timina
3. adenina
4. uma pirimidina

Procariotas conter uma ________cromossomo, e eucariotas conter ________ cromossomos.

1. single-stranded circular; single-stranded linear
2. single-stranded linear; single-stranded circular
3. double-stranded circular; double-stranded linear
4. double-stranded linear; double-stranded circular

Descrever a organização dos cromossomas eucarióticos.,

descreva a estrutura e o emparelhamento de base complementar do ADN.