Semiconservativa, bidireccional e semidescontínua

O DNA constitui a base química da hereditariedade, armazenando vastas quantidades de informação que são o elo de ligação genético entre gerações.

Como tal, por um lado o DNA tem de ser correctamente copiado e, por outro lado, deve também ser mantido e reparado durante o período de vida de uma célula.

O processo de replicação do DNA, isto é, a duplicação do DNA com obtenção de moléculas de DNA idênticas a uma molécula de DNA original, não deixou de levantar questões de ordem estrutural e bioquímica.

A replicação do DNA apresenta como características ser:

• Semiconservativa
• Bidireccional
• Semidescontínua

Estas características estão presentes quer em procariotas, quer em eucariotas.

Bgpt2 a experiência de meselson e stahl

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O maravilhoso mundo do RNA

Grande parte dos processos biológicos que decorrem nos organismos não podem ser totalmente compreendidos se não tivermos um conhecimento detalhado do RNA.

O RNA está cheio de surpresas. De facto, os vários tipos de RNA constituem uma classe altamente complexa de moléculas com uma vasta variedade de papéis ao nível celular. Em 2006, dois prémios Nobel foram atribuídos a investigações no campo do RNA. O Nobel da Química foi concedido a Kornberg no estudo de factores de transcrição do RNA e o Nobel da Medicina e Fisiologia foi concedido a Fire e Mello na descoberta do RNA de interferência .

O "Dogma Central da Biologia" apresentado nos anos 50 postula que a transmissão da informação genética ocorre no sentido DNA-RNA-Proteína. Desde então, numerosos estudos mostraram que o papel do RNA não se resume apenas a esta função intermediária, e que diversas moléculas de RNA têm uma função de primeira linha em vias fundamentais de regulação génica.

Segundo a visão tradicional, a população de moléculas de RNA de uma célula divide-se em três categorias principais com funções celulares distintas:

• RNA mensageiro (mRNA),
• RNA ribossomal (rRNA) e
• RNA de transferência (tRNA).

Contudo, nos últimos anos foram identificados milhares de RNAs que exercem uma função específica na célula sem nunca darem origem a proteína.

A RNómica, ou seja, o estudo dos RNAs funcionais e das suas interacções ao nível do genoma, é um campo de extrema importância na ciência actual, em particular na chamada "era pós-genómica". Estes transcritos podem regular activamente a expressão génica estando envolvidos em várias funções celulares como a replicação do RNA, trancrição, splicing, processamento e degradação do RNA, tradução e até controlo de qualidade e translocação das proteínas. MicroRNAs (miRNAs) e pequenos RNAs de interferência (siRNAs) ligam-se aos seus mRNAs complementares e guiam o silenciamento de genes. Tem sido sugerido que muitos destes RNAs não codificantes representam os vestígios do mundo primitivo onde o RNA desempenhava todas as funções - "O Mundo do RNA".

Os pequenos RNAs sintetizados quimicamente são uma poderosa e inovadora ferramenta para a análise da função dos genes e para a terapia génica.

Excerto da introdução do livro "O Mundo do RNA - Cecília Arraiano e Arsénio Fialho. Lidel

Bg 9 rna

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Modelo da molécula de DNA - Aula Prática

Bgpt 1 modelos de dna

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A mais bela experiência em Biologia

A hipótese de Watson e Crick de que a du­plicação do DNA é semiconservativa foi compro­vada numa experiência clássica, realizada em 1958 pelos investigadores norte-americanos Matthew Stanley Meselson e Franklin William Stahl. Nessa experiência utili­zou-se uma técnica de centrifugação então recém-descoberta, que permite separar moléculas com densidades ligeiramente diferentes entre si.

Meselson e Stahl partiram do pressuposto de que moléculas de DNA contendo proporções dife­rentes de isótopos do elemento Azoto/nitrogénio, pesa­do (¹⁵N) e leve (¹⁴N), poderiam ser separadas por meio da técnica de centrifugação conhecida como centrifugação em gradiente de cloreto de césio. Os investigadores deixaram que bactérias da espécie Escherichia coli se multiplicassem num meio de cultura em que todos os átomos dis­poníveis de azoto, na forma de sais de amónia, eram do isótopo ¹⁵N.

Após 14 gerações vi­vendo nesse meio, praticamente todo o DNA das bactérias continha apenas o isótopo ¹⁵N, uma vez que as bactérias utilizam as substâncias do meio para produzir os componentes de suas células, in­clusive as bases azotadas do seu DNA.

Uma parte das bactérias foi separada e teve seu DNA extraído para análise. As bactérias res­tantes foram transferidas para um novo meio de cultura em que a fonte de azoto continha ape­nas átomos do isótopo leve (¹⁴N) desse elemento químico. Assim, todas as substâncias azotadas produzidas pelas células a partir desse momento, entre elas o DNA, passaram a conter átomos des­se isótopo.

Após as bactérias terem se duplicado uma pri­meira vez, no meio com ¹⁴N, Meselson e Stahl reti­raram parte delas para a análise do DNA. As bacté­rias restantes multiplicaram-se novamente no meio com ¹⁴N e uma nova amostra foi retirada. Esse pro­cedimento foi repetido, originando uma terceira amostra de bactérias.

As diversas amostras de DNA foram subme­tidas a centrifugação e as densidades das molécu­las presentes em cada uma delas foram determi­nadas com base na posição em que o DNA ficou estacionado no tubo de centrifugação. Nesse tipo de centrifugação, a posição em que as moléculas estacionam na solução de cloreto de césio, após a centrifugação, tem relação com sua densidade: moléculas menos densas, no caso com maior quan­tidade de ¹⁴N (isótopo leve), ficam mais próximas à superfície da solução, enquanto moléculas mais densas, no caso com maior quantidade de ¹⁵N (isótopo pesado), ficam mais próximas do fundo do tubo de centrifugação.

As moléculas de DNA extraídas de bacté­rias cultivadas durante muitas gerações em meio com isótopo de azoto pesado (¹⁵N) estacio­naram todas próximas ao fundo do tubo. Após uma geração crescendo em meio com isótopo de azoto leve (¹⁴N), todas as moléculas estacio­naram na região mediana do tubo, ou seja, eram menos densas que as que continham apenas ¹⁵N. Após duas gerações em meio com ¹⁴N, metade das moléculas estacionou na região mediana do tubo e metade estacionou na região superficial do tubo, na posição que seria esperada para moléculas con­tendo apenas ¹⁴N. Após três gerações em meio com ¹⁴N, 25% das moléculas estacionaram na região me­diana do tubo, enquanto as 75% restantes estacio­naram na região superficial do tubo.

Esse resultado corresponde exactamente ao es­perado para a hipótese de a duplicação do DNA ser semiconservativa.

 As experiências sub­sequentes confirmaram que a duplicação do DNA é um processo semiconservativo.

Fonte : Biologia das Células 1 - Amabis e Martho. Moderna

Bg 7 replicação do dna

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Hibridação de DNA, uma revolução na Biologia Molecular

Consegue-se uma separação relativamente fácil das duas cadeias pela acção de vários agentes, entre eles a temperatura, que rom­pem as ligações de hidrogénio entre as bases.

A temperatura necessária (T_m) para se obter desnaturação, isto é, separação das duas ca­deias, é mais elevada num DNA com uma maior proporção de G/C do que num com maior quantidade de A/T, uma vez que o par de bases G/C é ligado por três ligações de descida gradual da temperatura, processo que se chama renaturação.

Estas pro­priedades do DNA (desnaturação e renatu­ração) serviram de base para o desenvol­vimento de técnicas de hibridação de ácidos nucleicos, actualmente muito usadas em Bio­logia Molecular.

A Dupla Hélice

watson e crick, em 1953, associando os dados químicos de Chargaff e os obtidos por Wilkins/Rosalin por meio de difracção de raios X, propuseram o seguinte modelo para a estrutura do DNA, que lhes valeu o prémio Nobel em 1962 :

a molécula do DNA é formada por duas cadeias polinucleotídicas enroladas uma à volta da outra no sentido dos ponteiros do relógio, formando uma dupla hélice.

As bases de cada cadeia estão orien­tadas para o interior da cadeia dupla e ligam-se às bases da outra cadeia por ligações de entre G e C (três ligações de hidrogénio), o que determina uma rigorosa complementa­ridade entre as bases.

Os pares de bases estão afastados 0,34 nm na dupla hélice, e uma volta completa de uma cadeia em torno da outra compreende 3,4 nm, o que significa que há dez pares de bases por turno.

As cadeias não estão espaçadas uniformemente ao longo da dupla hélice, formando cavidades de diferentes ta­manhos, uma mais larga (major groove) e outra mais estreita (minor groove). As duas cadeias são antiparalelas, correndo de 5'—>3' em sentidos opostos (polaridade oposta).

Bg 6 a estrutura da molécula de dna

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Estrutura do DNA

O DNA (ácido desoxirribonucleico) é uma macromolécula polimérica, sendo cada unidade monomérica, o nucleótido, composto por um açúcar (desoxirribose), um grupo fos­fato e uma base azotada (purina ou pirimidina). O nucleótido do DNA chama-se desoxirribonucleótido. A desoxirribose liga pelo car­bono 5' ao grupo fosfato e pelo carbono l' à base azotada. As purinas são a adenina (A) e a guanina (G) e as pirimidinas a timina (T) e a citosina (C).

Os mononucleótidos são unidos por ligações covalentes (ligações fosfodiestéricas) entre o grupo fosfato de um nucleótido e o grupo OH-3' do açúcar do nucleótido seguinte; a cadeia polinucleotídica tem uma polaridade, quer dizer, apresenta uma extremidade com um carbono 5' ligado a um grupo fosfato e a outra extremidade com um carbono 3' ligado a um grupo hidroxilo.

Nos anos cinquenta, Chargaff mostrou, por meio de hidrólises alcalinas, que o total das purinas era sempre igual ao das pirimidinas e que a quantidade de A era igual à de T e a de G igual à de C. No entanto, a razão A+T/G+C não é igual a 1; varia segundo o organismo, mas é constante para cada espécie, sendo ex­pressa em %GC.

Bg 5 como é constituída a molécula de dna

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