O ácido desoxirribonucléico, mais comumente referido como DNA, é o material genético primário para quase todas as formas de vida. Alguns vírus usam ácido ribonucléico (RNA) em vez de DNA, mas toda a vida celular usa DNA.
O próprio DNA é uma macromolécula composta por duas fitas complementares, cada uma composta por subunidades individuais chamadas nucleotídeos. São essas ligações que se formam entre a sequência de bases complementares das bases nitrogenadas que unem as duas fitas de DNA para formar a estrutura em dupla hélice que torna o DNA famoso.
Estrutura e componentes do DNA
Como afirmado anteriormente, o DNA é uma macromolécula composta de subunidades individuais chamadas de nucleotídeos. Cada nucleotídeo tem três partes:
- Um açúcar desoxirribose.
- Um grupo fosfato.
- Uma base nitrogenada.
Os nucleotídeos do DNA podem conter uma das quatro bases nitrogenadas. Essas bases são adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C).
Esses nucleotídeos se unem para formar longas cadeias conhecidas como fitas de DNA. Dois
fitas de DNA complementares unam-se uns aos outros no que parece uma escada antes de enrolar na forma de dupla hélice.As duas fitas são mantidas juntas por meio de ligações de hidrogênio que se formam entre as bases nitrogenadas. A adenina (A) forma ligações com a timina (T), enquanto a citosina (C) forma ligações com a guanina (G); A sempre emparelha com T, e C apenas emparelha com G.
Definição Complementar (Biologia)
Em biologia, especificamente em termos de genética e DNA, complementar significa que a fita polinucleotídica emparelhada com a segunda fita polinucleotídica tem uma sequência de base nitrogenada que é o complemento reverso, ou o par, da outra fita.
Então, por exemplo, o complemento da guanina é a citosina porque essa é a base que emparelharia com a guanina; o complemento da citosina é a guanina. Você também diria que o complemento da adenina é timina e vice-versa.
Isso é verdade ao longo de toda a fita de DNA, razão pela qual as duas fitas de DNA são chamadas de fitas complementares. Cada uma das bases de uma única fita de DNA terá seu complemento combinado com a outra fita.
Regra de emparelhamento de base complementar de Chargaff
A regra de Chargaff afirma que A apenas se liga a T e C apenas se liga a G em uma fita de DNA. Este nome vem do cientista Erwin Chargaff, que descobriu que em qualquer molécula de DNA, a porcentagem de guanina é sempre aproximadamente igual à porcentagem de citosina com o mesmo verdadeiro para adenina e timina.
A partir disso, ele inferiu que as ligações C com G e as ligações A com T.
Por que o emparelhamento de bases complementares funciona
Por que A se liga apenas a T e C apenas se liga a G? Por que A e T são complementos um do outro e não A e C ou A e G? A resposta tem a ver com a estrutura das bases nitrogenadas e as ligações de hidrogênio que se formam entre elas.
Adenina e guanina são conhecidas como purinas enquanto a timina e a guanina são conhecidas como pirimidinas. Tudo isso significa que as estruturas de adenina e guanina são compostas por um anel de 6 átomos e um anel de 5 átomos que compartilham dois átomos, enquanto a citosina e a timina são compostas por um anel de apenas 6 átomos. Com o DNA, uma purina só pode se ligar a uma pirimidina; você não pode ter duas purinas e duas pirimidinas juntas.
Isso ocorre porque duas purinas se ligando ocupariam muito espaço entre as duas fitas de DNA, o que afetaria a estrutura e não permitiria que as fitas se unissem adequadamente. O mesmo vale para duas pirimidinas, exceto que ocupariam muito pouco espaço.
Por essa lógica, A poderia se ligar a C então, certo? Bem não. O outro fator que faz os pares A-T e C-G funcionarem é ligação de hidrogênio entre as bases. São essas ligações que realmente mantêm as duas fitas de DNA juntas e estabilizam a molécula.
As ligações de hidrogênio só podem se formar entre a adenina e a timina. Eles também se formam apenas entre a citosina e a guanina. São essas ligações que permitem que os complementos A-T e C-G se formem e, assim, fazem com que o DNA tenha duas fitas complementares ligadas.
Aplicação de regras de emparelhamento de bases complementares
Sabendo como as fitas de DNA se combinam com essas regras de emparelhamento de bases, você pode inferir algumas coisas diferentes.
Digamos que você tenha uma sequência de DNA de um gene específico em uma fita de DNA. Você pode então usar regras de emparelhamento de bases complementares para descobrir a outra fita de DNA que compõe a molécula de DNA. Por exemplo, digamos que você tenha a seguinte sequência:
AAGGGGTGACTCTAGTTTAATATA
Você sabe que A e T são complementos um do outro e C e G são complementos um do outro. Isso significa que a fita de DNA que emparelha com a acima é:
TTCCCCACTGAGATCAAATTATAT