O ácido desoxirribonucléico, ou DNA, foi descoberto em 1953 por James Watson, Francis Crick e Rosalind Franklin. Essa molécula é considerada a base fundamental da vida, pois contém as informações para a construção de proteínas e estruturas necessárias em todos os organismos. O DNA de cada ser humano é único em termos da sequência de seus milhares de bases nitrogenadas individuais pares, assim como todo livro contém palavras, mas nenhum dos dois livros contém as mesmas frases ou a mesma ordem de palavras. Mas todo DNA assume a forma de uma estrutura simples, uma dupla hélice, consistindo em uma série repetitiva de grupos fosfato, açúcares de cinco carbonos e bases nitrogenadas, representados esquematicamente como A, C, G e T.
Os modelos de DNA podem ser construídos a partir de uma variedade de itens do dia-a-dia prontamente disponíveis. Esses modelos servem como ferramentas valiosas para comunicar os fundamentos desta elegante obra da natureza.
A Estrutura Básica do DNA
Uma dupla hélice pode ser concebida como uma escada muito longa e flexível, com os lados da escada torcidos em direções opostas de ambas as extremidades, resultando em uma forma de espiral. Os "degraus" são as ligações de hidrogênio entre pares de bases adjacentes, com A (adenina) ligando-se apenas a T (timina) e C (citosina) ligando-se apenas a G (guanina). Cada base se liga a um açúcar de cinco carbonos (S) oposto à sua ligação de hidrogênio, e esses açúcares se ligam uns aos outros ao longo dos lados da "escada" por meio de um grupo fosfato (P) entre eles.
O grau de torção é importante para visualizar para fins de fazer modelos da molécula de DNA. A dupla hélice faz uma "torção" completa a cada cinco a seis pares de bases. Mas qualquer modelo correto precisa apenas ter o essencial certo: os açúcares, fosfatos e bases devem estar todos em suas posições adequadas em relação uns aos outros.
Modelos de ensino médio: itens reciclados
O espírito de preservação do meio ambiente pode se manifestar na construção de modelos de DNA. Depois de consultar um diagrama detalhando a estrutura básica da molécula, considere quantos tipos diferentes de objetos únicos são necessários para representar um comprimento de DNA. (A resposta é seis: um para cada A, C, G, T, S e P.) Trabalhando sozinho ou em grupos, crie listas de itens na escola ou em lixeiras para reciclagem em casa que podem plausivelmente se encaixar para criar um modelo do molécula.
Os itens selecionados devem ter tamanhos semelhantes, e não excessivamente grandes, para criar um modelo preciso. Por exemplo, um tipo diferente de lata de refrigerante para cada uma das quatro bases poderia ser combinado com o uso de porções de embalagens de ovos para os açúcares e palitos de picolés para os grupos fosfato.
Modelos de ensino médio: aprofundando-se no DNA
Ao fazer modelos de DNA mais elaborados, um desafio é explicar por que A pode emparelhar com, e apenas com, T e da mesma forma para C e G. (A resposta é que no nível de sua conformação tridimensional no espaço, A tende a se ajustar a T da maneira de, digamos, peças de quebra-cabeça.) Um modelo de argila com arame flexível formando a espinha dos "degraus" e as "laterais" é uma forma ideal de representar esta. Use diferentes cores de argila para os quatro tipos de base e crie diferentes formas plausíveis para cada um; eles precisam apenas ser consistentes e atender aos critérios de "encaixe das peças do quebra-cabeça".
Para obter crédito extra, forme hipóteses sobre o motivo pelo qual o DNA se torce em uma dupla hélice, em vez de permanecer em uma forma básica de escada. (Resposta: as cargas positivas e negativas nas diferentes moléculas se atraem e se repelem em de forma a garantir que a dupla hélice seja a única forma de a molécula existir em um Formato.)