O ácido desoxirribonucléico (DNA) é o que codifica para todos celular informação genética na Terra. Toda a vida celular, da menor bactéria à maior baleia do oceano, usa o DNA como seu material genético.
Observação: Alguns vírus usam DNA como material genético. No entanto, alguns vírus usam RNA em seu lugar.
DNA é um tipo de ácido nucleico composto de muitas subunidades chamadas nucleotídeos. Cada nucleotídeo tem três partes: um açúcar ribose de 5 carbonos, um grupo fosfato e uma base nitrogenada. Dois fitas complementares do DNA se unem graças à ligação de hidrogênio entre o bases nitrogenadas que permite ao DNA fazer uma forma semelhante a uma escada que se torce na famosa dupla hélice.
É a ligação entre as bases nitrogenadas que permite a formação dessa estrutura. No DNA, existem quatro opções de bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G). Cada base só pode se ligar uma à outra, A com T e C com G. Isso é chamado de regra de emparelhamento de base complementar ou Regra de Chargaff.
As Quatro Bases Nitrogênicas
Em DNA nucleotídeo subunidades, existem quatro bases nitrogenadas:
- Adenina (A)
- Timina (T)
- Citosina (C)
- Guanina (G)
Cada uma dessas bases pode ser dividida em duas categorias: bases purinas e bases de pirimidina.
Adenina e guanina são exemplos de bases purinas. Isso significa que sua estrutura é um anel de seis átomos contendo nitrogênio unido a um anel de cinco átomos contendo nitrogênio que compartilham dois átomos para combinar os dois anéis.
Timina e citosina são exemplos de bases de pirimidina. Essas bases são constituídas por um único anel de seis átomos contendo nitrogênio.
Observação: O RNA substitui a timina por uma base pirimidina diferente chamada uracila (U).
Regra de Chargaff
A regra de Chargaff, também conhecida como regra de emparelhamento de bases complementares, afirma que os pares de bases do DNA são sempre adenina com timina (A-T) e citosina com guanina (C-G). Uma purina sempre forma pares com uma pirimidina e vice-versa. No entanto, A não emparelha com C, apesar de ser uma purina e uma pirimidina.
Esta regra tem o nome do cientista Erwin Chargaff que descobriu que existem essencialmente iguais concentrações de adenina e timina, bem como guanina e citosina em quase todas as moléculas de DNA. Essas proporções podem variar entre os organismos, mas as concentrações reais de A são sempre essencialmente iguais a T e iguais a G e C. Por exemplo, em humanos, há aproximadamente:
- 30,9 por cento de adenina
- 29,4 por cento de timina
- 19,8 por cento de citosina
- 19,9 por cento de guanina
Isso apóia a regra complementar de que A deve emparelhar com T e C deve emparelhar com G.
Explicada a regra de Chargaff
Mas por que é esse o caso?
Tem a ver com o ligação de hidrogênio que se junta às fitas complementares de DNA junto com o espaço disponível entre as duas vertentes.
Em primeiro lugar, existem cerca de 20 Å (angstroms, onde um angstrom é igual a 10-10 metros) entre duas fitas complementares de DNA. Duas purinas e duas pirimidinas juntas simplesmente ocupariam muito espaço para caber no espaço entre os dois fios. É por isso que A não pode se ligar a G e C não pode se ligar a T.
Mas por que você não pode trocar quais ligações de purina com qual pirimidina? A resposta tem a ver com ligação de hidrogênio que conecta as bases e estabiliza a molécula de DNA.
Os únicos pares que podem criar ligações de hidrogênio nesse espaço são adenina com timina e citosina com guanina. A e T formam duas ligações de hidrogênio, enquanto C e G formam três. São essas ligações de hidrogênio que unem as duas fitas e estabilizam a molécula, o que lhe permite formar o dupla hélice.
Usando regras de emparelhamento de base complementar
Conhecendo esta regra, você pode descobrir o fita complementar a uma única fita de DNA com base apenas na sequência do par de bases. Por exemplo, digamos que você conheça a sequência de uma fita de DNA que é a seguinte:
AAGCTGGTTTTTGACGAC
Usando as regras de emparelhamento de bases complementares, você pode concluir que a fita complementar é:
TTCGACCAAAACTGCTG
As fitas de RNA também são complementares, com a exceção de que o RNA usa uracila em vez de timina. Portanto, você também pode inferir a fita de mRNA que seria produzida a partir dessa primeira fita de DNA. Seria:
UUCGACCAAAACUGCUG
