James Watson e Francis Crick postularam um modelo tridimensional
para a estrutura do DNA baseando-se em estudos de difração
de raio-X.
O DNA consiste de duas cadeias helicoidais de DNA, enroladas
ao longo de um mesmo eixo, formando uma dupla hélice de
sentido rotacional à direita.
Ainda com base nestes estudos, concluiu-se que na dupla hélice
as duas fitas de DNA estão em direção opostas,
isto significa que são anti-paralelas. O termo anti-paralelas
deve-se ao fato de que uma das fitas tem a direção
exata da sua síntese (5'---3') enquanto que a outra está
invertida (3'----5').
Esta conformação em fitas anti-paralelas levará
à necessidade de mecanismos especiais para a replicação
do DNA.
Com base na estrutura de dupla hélice do DNA e nas
características de hidrofobicidade das moléculas,
a estrutura do DNA fica da seguinte forma:
* O grupo fosfato e o açúcar (parte hidrofílica)
- estão localizados na parte externa da molécula.
* As bases nitrogenadas (parte hidrofóbica) - estão
localizadas na parte interna da molécula.
A relação espacial entre as duas fitas cria
um sulco principal e um sulco secundário.
O pareamento das bases de cada fita se dá de maneira
padronizada, sempre uma purina com uma pirimidina, especificamente:
adenina com timina e citosina com guanina.
A proximidade destas bases possibilita a formação
de pontes de hidrogênio, sendo que adenina forma duas pontes
de hidrogênio com a timina e a citosina forma três
pontes com a guanina.
A dupla hélice é mantida unida por duas forças:
* Por pontes de hidrogênio formadas pelas bases complementares
* Por interações hidrofóbicas, que forçam
as bases a se "esconderem" dentro da dupla hélice.
Estudos recentes mostram que existem duas formas de DNA com a hélice girando para a
direita, chamadas A-DNA e B-DNA, e uma forma que gira para a esquerda chamada Z-DNA.
A diferença entre as duas formas que giram para a direita está na distância necessária para
fazer uma volta completa da hélice e no ângulo que as bases fazem com o eixo da hélice.
B-DNA: Tem a dupla hélice mais longa e mais fina. Para completar uma volta na
hélice são necessários 10 pares de bases.
A-DNA: Tem a forma mais curta e mais grossa. Para completar uma volta na
hélice são necessários 11 pares de bases.
Em solução, geralmente o DNA assume a conformação B. Quando há pouca água
disponível para interagir com a dupla hélice, o DNA assume a conformação A-DNA.
Existe uma terceira forma de DNA que difere das duas anteriores, pois seu sentido de
rotação é para a esquerda, este tipo de DNA é chamado de Z-DNA. Esta conformação
é mais alongada e mais fina do que o B-DNA. Para completar uma volta na hélice são
necessários 12 pares de bases.
O DNA, em solução com altas concentrações de cátions, assume a conformação Z-DNA.
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