baseada principalmente no livro do Pieerce.

1. Estrutura do DNA
Priscila Rodrigues

2. Características fundamentais do material genético
-Contém informação complexa: é capaz de estocar grandes quantidades de
informações, instruções para todas as características e funções de um organismo
-É replicado fielmente: tem a capacidade de ser copiado com precisão
-Codifica o fenótipo: é capaz de “codificar”(determinar) as características(fenótipo)
O DNA consiste em dois filamentos de nucleotídeos complementares e de
polaridade inversa que formam uma dupla-hélice
É útil considerar a estrutura do DNA nos três níveis de complexidade, conhecidos
como estrutura primária, secundária e terciária do DNA.
Estrutura Primária do DNA
Consiste em um colar de nucleotídeos unidos por ligações fosfodiéster.
Nucleotídeos. A despeito de seu grande tamanho, o DNA tem uma estrutura muito
simples: é um polímero, isto é, uma cadeia feita de muitas unidades repetidas e
unidas. As unidades repetidas do DNA são os nucleotídeos, cada um constituído de
três partes: (1)um açúcar, (2)um fosfato e (3) uma base nitrogenada.
Os açúcares dos ácidos nucleicos, chamados de pentoses, têm cinco átomos de
carbono, numeradas 1‟,2‟,3‟ e assim por diante. Os açúcares do DNA e RNA são
ligeiramente diferentes em estrutura. O açúcar do RNA, chamado de ribose, tem um
grupo hidroxila (-OH) ligado ao átomo de carbono 2‟, enquanto o açúcar do DNA, ou
desoxirribose, tem um átomo de hidrogênio (-H) nessa posição, e portanto contém
um átomo de hidrogênio a menos. Essa diferença dá origem aos nomes ácido
ribonucleico (RNA) e ácido desoxirribonucleico (DNA).

3. Um segundo componente de um nucleotídeo é sua base nitrogenada, que pode ser
de dois tipos: uma purina ou pirimidina. O DNA contém duas purinas (adenina e
guanina) e duas pirimidinas (citosina e timina).
Uma desoxirribose (ou uma ribose) e uma base juntos são chamados de um
nucleosídeo.
o terceiro componente de um nucleotídeo é um grupo fosfato, que consiste em um
átomo de fósforo ligado a quatro átomos de oxigênio. Os grupos fosfatos são
encontrados em cada nucleotídeo e frequentemente levam uma carga negativa, que
torna o DNA ácido. O grupo fosfato está sempre ligado ao átomo de carbono 5‟ do
açúcar em um nucleotídeo.

4. Os nucleotídeos de DNA são apropriadamente conhecidos como
desoxirribonucleotídeos ou desoxirribonucleosídeo 5‟-monofosfato. Como existem 4
tipos de bases, existem 4 tipos diferentes de nucleotídeos de DNA.
Filamentos polinucleotídicos : o DNA é feito de muitos polinucleotídeos unidos por
ligações covalentes, que juntam o grupo 5‟-fosfato de um nucleotídeo ao átomo de 3‟-
carbono do nucleotídeo seguinte. Essas ligações, chamadas de ligações
fosfodiéster, são ligações covalentes fortes; uma série de nucleotídeos unidos desse
modo constitui um filamento polinucleotídico.
Uma característica importante do filamento polinucleotídico é sua direção ou
polaridade. Em uma ponta do filamento, um grupo fosfato livre (significando que ele
não está ligado de um lado) está ligado ao átomo de carbono 5‟ do açúcar no
nucleotídeo. Essa ponta do filamento é, portanto, chamada de ponta 5’. A outra ponta
do filamento, chamada de ponta 3’, tem um grupo OH ligado ao átomo de carbono 3‟
do açúcar.

5. Estruturas secundárias do DNA
A estrutura secundária do DNA refere-se à sua configuração tridimensional, sua
estrutura helicoidal fundamental. A estrutura secundária pode adotar uma variedade
de configurações, dependendo de sua sequência de bases e das condições nas quais
é colocada.
A dupla-hélice: uma característica fundamental da estrutura secundária do DNA é
que ela consiste em dois filamentos polinucleotídicos enrolados um ao outro: é uma
dupla-hélice. As ligações açúcar-fosfato estão do lado externo da hélice, e as bases
estão empilhadas no interior da molécula. Os dois filamentos polinucleotídicos ocorrem
em sentidos opostos; eles tem polaridade inversa, o que significa que a ponta 5‟ de
um filamento é oposta à ponta 3‟ do outro filamento.
Os filamentos são mantidos juntos por dois tipos de forças moleculares. As pontes de
hidrogênio ligam as bases em filamentos opostos. Essas ligações são relativamente
fracas comparadas com ligações covalentes fosfodiéster que unem os grupos açúcar e
fosfatode nucleotídeos adjacentes no mesmo filamento. Como veremos, várias
funções importantes do DNA requerem a separação de seus dois filamentos
nucleotídicos, e essa separação pode ser feita prontamente devido à relativa facilidade
em quebrar e reestabelecer as pontes de hidrogênio.
A natureza das pontes de hidrogênio impõe uma limitação aos tipos de bases que
podem parear. Adenina normalmente faz par apenas com timina por duas pontes de
hidrogênio, e citosina normalmente faz par com guanina por três pontes de hidrogênio.

6. Como três pontes de hidrogênio se formam entre G e C e apenas duas pontes de
hidrogênio entre A e T, o pareamento C-G é mais forte que o pareamento A-T. A
especificidade do pareamento de bases significa que sempre que houver uma A em
um filamento, haverá uma T na posição correspondente no outro filamento e, sempre
que houver uma G em um filamento, uma C deverá estar no outro. Os dois filamentos
polinucleotídicos de uma molécula de DNA não são, portanto, idênticos, mas sim
filamentos complementares de DNA.
A segunda força que mantém unidos os dois filamentos de DNA é a interação dos
pares de bases empilhadas. Essas interações empilhadas contribuem para a
estabilidade da molécula de DNA, mas não requerem que nenhuma base particular
siga outra. Portanto a sequência de bases da molécula de DNA está livre para variar,
permitindo que o DNA leve a informação genética.
Estruturas secundárias diferentes
A estrutura tridimensional do DNA proposta por Watson e Crick é chamada de
estrutura do DNA-B. Essa estrutura existe quando existe quando bastante água
circunda a molécula e não há uma sequência incomum de bases no DNA, condições
geralmente presentes nas células. A estrutura DNA-B é a configuração mais estável
para uma sequência aleatória de nucleotídeos sob condições fisiológicas que é a
estrutura predominante na célula. O DNA-B é uma alfa-hélice, significando que ele tem
um giro para a direita, ou no sentido horário.
Outra estrutura secundária que o DNA pode adotar é a estrutura DNA-A, que existe se
estiver presente menos água. Como o DNA-B, o DNA-A é uma alfa-hélice(com giro
para direita), mas ela é menor e mais larga que o DNA-B e suas bases são inclinadas
para o lado do eixo principal da molécula. Existem poucas evidências que o DNA-A
exista sob condições fisiológicas.

7. Uma outra estrutura radicalmente diferente, chamada DNA-Z, forma uma hélice com
giro para a esquerda. Sob essa forma, o arcabouço açúcar-fosfato faz um zigue-
zague, donde seu nome. Uma estrutura DNA-Z pode resultar quando o DNA está
colocado em uma solução com muito sal. Ela pode surgir sob condições fisiológicas se
a molécula contiver sequências particulares de bases, tais como trechos de
nucleotídeo G e C alternados.
Estruturas especiais podem formar-se no DNA e RNA
Sequências dentro de um único filamento de nucleotídeos podem ser
complementares umas às outras e podem parear formando pontes de hidrogênio,
produzindo regiões bifilamentares. Esse pareamento interno de bases dá uma
estrutura secundária a uma molécula unifilamentar. Um tipo comum de estrutura
secundária encontrada em um nucleotídeo unifilamentar é uma alça(grampo), que se
forma quando as sequências de nucleotídeos no mesmo filamento são complementos
invertidos.um grampo constitui em uma região de bases pareadas( a haste), às vezes
incluindo bases não pareadas intercaladas( a alça). Quando as sequências
complementares são contíguas, o grampo tem uma haste, mas não uma alça.

8. Experimentos:
1- Frederick Griffith / Oswald T. Avery, Colin M. MacLeod, Maclyn McCarty
Uma experiência realizada em 1928 pelo microbiólogo inglês Frederick Griffith (1877-
1941) mostrou, para surpresa geral, que bactérias capazes de causar uma doença
podiam, mesmo depois de mortas, „passar‟ essa capacidade para bactérias vivas que
a tinham perdido, mas não descobriu como isso ocorria. Esse enigma só seria
decifrado em 1944, quando um trabalho de três médicos norte-americanos – Oswald
T. Avery (1877-1955), Colin M. MacLeod (1909-1972) e Maclyn McCarty (1911-) –
indicou que o DNA das bactérias mortas seria o responsável pela transmissão da
virulência para as bactérias vivas.
Frederick Griffith, microbiólogo, trabalhava no Laboratório de Patologia do Ministério
da Saúde britânico, com pneumococos (nome comum da bactéria Streptococcus
pneumoniae, então conhecida como Pneumococcus, que causa pneumonia), já
classificados anteriormente em diversos tipos. Essa classificação se baseava nas
respostas a anticorpos presentes em soros, que distinguiam o mucopolissacarídeo
(constituinte da cápsula que envolve certas bactérias) específico de cada tipo de
pneumococo. Quando cultivados em placas de petri, em laboratório, os pneumococos
que sintetizam suas cápsulas geram colônias „lisas‟. A injeção subcutânea de cultura
líquida desses pneumococos em camundongos causa a sua morte. No entanto, o
cultivo in vitro permite também o surgimento de colônias „rugosas‟, cujas bactérias
perderam a capacidade de sintetizar mucopolissacarídeo (e portanto não têm
cápsulas). As mutantes rugosas não podiam mais ser classificadas com os soros e,

9. além disso, perdiam a virulência: camundongos inoculados com elas permaneciam
vivos, ao contrário do que ocorria se fossem inoculados com pneumococos lisos.
Griffith mostrou que quando bactérias lisas do tipo III mortas (pela aplicação de calor)
eram misturadas com bactérias rugosas derivadas do tipo II, e depois essa suspensão
mista era inoculada em camundongos, estes morriam, e os pneumococos vivos
recuperados dos corpos eram do tipo III. O cientista concluiu que uma substância
liberada pelas bactérias mortas fazia com que as bactérias não virulentas mudassem
de tipo e voltassem a ser capazes de matar os camundongos. Ele chamou essa
substância de „princípio transformante‟, e chamou o processo de transformação, como
é conhecido até hoje. Posteriormente, a transformação de pneumococos foi obtida in
vitro – e não apenas em camundongos (in vivo) – e observada em outros organismos,
sendo relacionada a uma alteração de características genéticas produzida por
recombinação de genes.
A natureza do princípio transformante de Griffith permaneceu obscura até o trabalho
de Avery, Mac-Leod e McCarty. Eles repetiram a transformação in vitro de
pneumococos, no Instituto Rockfeller para Pesquisa Médica, mas substituíram as
células mortas pelo calor por uma fração purificada de extrato de bactérias lisas
(incapaz, por si só, de provocar a doença) e trataram esse material com diferentes
enzimas, cada uma capaz de destruir um tipo específico de macromolécula. A
experiência revelou que essa fração mantinha sua capacidade transformante quando
tratada com enzimas que degradam proteína ou RNA, mas perdia essa capacidade
quando tratada com enzimas que degradam DNA (figura 2). Esses resultados
indicavam que a natureza química do „princípio transformante‟ era DNA. Cientes de
que essa conclusão não seria aceita com facilidade, os autores foram cautelosos na
discussão do trabalho, onde escreveram: “No atual estado de conhecimento, qualquer
interpretação do mecanismo envolvido na transformação tem que ser puramente
teórica.” Apesar da cautela, defenderam que o DNA tinha uma participação não
apenas estruturalmente importante, mas funcionalmente ativa na determinação das
atividades bioquímicas e nas características específicas dos pneumococos.