Em biologia, "hélice dupla" é um termo usado para descrever a estrutura de DNA. Uma dupla hélice de DNA consiste em duas cadeias espirais de ácido desoxirribonucleico. A forma é semelhante à de uma escada em espiral. DNA é um ácido nucleico composto de bases nitrogenadas (adenina, citosina, guanina e timina), 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 Takeaways
- Hélice dupla é o termo biológico que descreve a estrutura geral do DNA. Sua dupla hélice consiste em duas cadeias espirais de DNA. Essa 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 compreendem DNA e 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.
- O Dr. James Watson, o Dr. Francis Crick, o Dr. Rosalind Franklin e o Dr. Maurice Wilkins, todos tiveram um papel fundamental na elucidação da estrutura do DNA.
Por que o DNA é torcido?
DNA é enrolado em cromossomos e bem embalado no núcleo nosso células. O aspecto distorcido do DNA é resultado de interações entre as moléculas que compõem o DNA e a água. As bases nitrogenadas que compreendem os degraus da escada torcida são mantidas juntas por ligações de hidrogênio. A adenina está ligada aos pares de timina (A-T) e guanina com citosina (G-C). Essas bases nitrogenadas são hidrofóbicas, o que significa que elas não têm afinidade com a água. Desde a célula citoplasma e o citosol contêm líquidos à base de água, as bases nitrogenadas desejam evitar o contato com os fluidos celulares. As moléculas de açúcar e fosfato que formam o esqueleto açúcar-fosfato da molécula são hidrofílicas, o que significa que elas amam a água e têm uma afinidade com a água.
O DNA é organizado de modo que o fosfato e a estrutura do açúcar estejam do lado de fora e em contato com o fluido, enquanto as bases nitrogenadas estão na porção interna da molécula. Para impedir 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 cadeias de DNA que formam a dupla hélice serem anti-paralelas também ajuda a torcer a molécula. Anti-paralelo significa que os filamentos de DNA correm em direções opostas, garantindo que os filamentos se encaixem firmemente. Isso reduz o potencial de infiltração de fluido entre as bases.
Replicação do DNA e Síntese de Proteínas
O formato de dupla hélice permite Replicação do DNA e síntese proteíca ocorrer. Nesses processos, o DNA retorcido 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 fio separado é usado para sintetizar um novo fio. À medida que as novas cadeias se formam, as bases são emparelhadas 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 uracil, em vez de timina. Na transcrição, pares de guanina com citosina e pares de adenina com uracilo para formar o transcrito de RNA. Após a transcrição, o DNA fecha e volta ao seu estado original.
Descoberta da estrutura do DNA
Crédito para a descoberta da estrutura dupla-helicoidal do DNA foi dado a James Watson e Francis Crick, premiado com o 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 verificar 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 um formato X no filme de raios-X. Moléculas com formato 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.
As 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 à guanina. Com essas informações, 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 do DNA de escadas retorcidas. A espinha dorsal do 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.