HISTRIA DO DNAGRANDES QUESTES:Qual o seu aspeto?Como funciona?Como que a sua estrutura e funo foi determinada ?

A descoberta do DNA ocorreu em 1869 e foi feita pelo bioqumico alemo Johann Friedrich Miescher1 (1844 1895). Miescher buscava determinar os componentes qumicos do ncleo celular e usava os glbulos brancos contidos no pus para suas pesquisas. Os glbulos brancos eram um bom material pois so clulas que apresentam ncleos grandes e fceis de serem isolados do citoplasma. Alm disso, o ps era muito fcil de se conseguir na poca em ataduras usadas em ferimentos.

Analisando os ncleos, Miescher descobriu a presena de um composto de natureza cida que era desconhecido at o momento. Esse composto era rico em fsforo e em nitrognio, era desprovido de enxofre e resistente ao da pepsina (enzima proteoltica). Esse composto, que aparentemente era constitudo de molculas grandes, foi denominado, por Miescher, nuclena. Essa substncia foi isolada tambm da cicatrcula da gema do ovo de galinha e de espermatozides de salmo.

A partir da, o material mais utilizado para estudo e obteno do cido nucleico passou a ser o timo de bezerro, cujo tecido apresenta clulas com ncleos grandes. Foi descoberto que a degradao do cido nuclico do timo, chamado de cido timonuclico, liberava quatro tipos de bases nitrogenadas:- dois tipos de bases pricas: adenina e guanina- dois tipos de bases pirimdicas: citosina e timina

Foi demonstrado tambm que um outro produto da degradao do cido nucleico era um glcido com 5 tomos de carbono, uma pentose, no caso uma desoxirribose. O fsforo estava presente na forma de um derivado do cido fosfrico, fosfato. Tinha-se at o momento que o cido nucleico era composto de bases nitrogenadas (pricas e pirimdicas), de um glcido (pentose) e de fosfato.

Em 1890, foi descoberto em levedura (fermento) um outro tipo de cido nucleico, que possua uracilo ao invs de timina e ribose ao invs da desoxirribose. Dessa maneira, foram caracterizados dois tipos de cidos nucleicos, de acordo com o glcido que possuam:- cido ribonuclico (RNA)- cido desoxirribonuclico (DNA)Em 1912, Phoebus Levine (1869 1940) e Walter Jacobs (1883 1967) concluram que o componente bsico dos cidos nuclicos era uma estrutura composta por uma unidade que se constitua numa base nitrogenada ligada a uma pentose, e esta por sua vez, ligada a um fosfato. Esta unidade foi denominada de nucleotdeo.

Um cido nucleico seria ento uma molcula composta por vrios nucleotdeos unidos entre si, ou seja, um polinucleotdeo.

Histria: DNA como material hereditrio

A hiptese de que o DNA era a molcula que continha as instrues hereditrias foi levantada anos aps a descoberta de sua existncia no ncleo das clulas. Duas clssicas experincias contribuiram para isso. A primeira delas foi a identificao do material hereditrio em bactrias, que levou concluso, em 1944, de que o princpio transformante das bactrias era o DNA.

Identificao do material hereditrio em bactrias

A primeira evidncia de que o DNA era o material hereditrio foi obtida atravs de experincias realizadas com o pneumococo Streptococcus pneumoniae.

1. Forma virulenta que causa a morte em camundongos por pneumonia: bactrias encapsuladas, que crescem em meio de cultura slido e formam colnias convexas lisas, brilhantes, cremosas e com bordos regulares, chamadas de colnias S (do ingls, smooth, liso).2. Forma no virulenta, que no causa pneumonia em camundongos: Variante mutante, originada a partir da forma virulenta (S), mas que no apresentam cpsula e que crescem em meio slido formando colnias achatadas, rugosas, opacas, friveis(Que pode reduzir-se facilmente a fragmentos ou p. ) e com bordos irregulares, chamadas de colnias R (do ingls, rough, rugoso).

Streptococcus pneumoniaeClonia lisa com cpsulaColnia rugosa

Deste facto, podia-se ter duas explicaes:

1. As bactrias S mortas haviam ressuscitado, o que seria um absurdo.

2. As bactrias R haviam sido transformadas em bactrias S por algum tipo de substncia termoestvel libertada pelas bactrias mortas.Essa substncia foi chamada de princpio transformante e essa transformao das bactrias R em S, foi chamada de transformao bacteriana.

O princpio transformanteNo entanto, sua elucidao s aconteceu em 1944, aps anos de estudos de Oswald Avery (1877 1955) e seus colaboradores. Eles descobriram que a transformao das bactrias ocorria tambm in vitro (em um meio de cultura, fora do corpo do camundongo), e que, em uma cultura com bactrias R e bactrias S (mortas pelo calor), apareciam clulas S vivas.

Em 1933, James Alloway (1900 1954) descobriu que um extracto de bactrias S, tinha a capacidade de transformar bactrias R em S. Descobriu tambm que se lcool fosse adicionado ao extracto, um precipitado espesso e viscoso se formava retendo a capacidade transformante. Acreditava-se at o momento que o poder transformante era das protenas. A partir de ento, tinham-se novas perspectivas para a purificao do princpio transformante.

Oswald Avery, Colin Macleod (1909 1972) e Maclyn McCarty (n.1911) isolaram, a partir de 75 litros de Streptococcus, 25 miligramas de um extracto com altssimo poder transformante. Eles trataram esse extracto com diferentes substncias:

- amilase (enzima que degrada polissacardeos)- protease (enzima que degrada protenas)- ribonuclease (enzima que degrada RNA)- dnase (enzima que degrada DNA)

O nico tratamento que fez o extracto perder completamente o seu poder transformante foi o tratamento com dnase.

Em 1952 Alfred Hershey e Martha Chaserealizaram uma srie de experincias para confirmar que o ADN a base do material gentico (e no as protenas)

Identificao do material hereditrio de fagosvirus bacterifago T2: Organismo muito simples, constitudo por uma molcula de DNA envolvida por uma cpsula protica. O seu ciclo de vida era bem conhecido na poca.

Um nico vrus pode infectar uma bactria e lis-la em cerca de 30 minutos, liberTando centenas de novos vrus que so cpias do fago iniciante. A dvida na poca era qual dos dois componentes do vrus, a cpsula de protenas ou o DNA, constituiam o material hereditrio.

Produzindo vrus marcados por radioatividade

marcando o DNA: Eles cultivaram bactrias em meio de cultura com fsforo radioactivo, o que fez com que o DNA das bactrias ficasse radioactivo. Ento, infectaram essas bactrias com vrus, que se reproduziram e geraram novos vrus que passaram a ter o DNA radioactivo.

marcando a cpsula proteica: Eles cultivaram bactrias em meio de cultura contendo enxofre radioactivo. Assim, as bactrias produziram aminocidos cistena e metionina com o enxofre radioactivo, e suas protenas, consequentemente, ficaram radioactivas Essas bactrias foram infectadas com vrus, que se reproduziram e geraram novos vrus que passaram a ter sua cpsula proteica radioactiva.

Verificou-se que grande parte do fsforo radioactivo que estava nos fagos infectantes, era transferida para o interior das bactrias infectadas e aparecia posteriormente nos novos fagos gerados com a lise das bactrias.J a radioactividade devida ao enxofre tinha um destino diverso, ela no penetrava na bactria infectada e nem aparecia nos novos fagos.

https://www.youtube.com/watch?v=fzzMYM30v0E

http://www.biomol.org/wp-content/assets/animacoes/infeccao1.htm

A descoberta de Chargaff No perodo de 1949 a 1953, estudos realizados no laboratrio de Erwin Chargaff (1905-2002), deram uma contribuio importante para a elucidao da estrutura do DNA.

Chargaff e colaboradores buscaram quantificar cada um dos tipos de base nirogenada do DNA (adenina, timina, citosina e guanina) de vrias espcies. Para isso utilizaram mtodos de cromatografia..

(Processo de separar gases, lquidos ou slidos, em uma mistura ou soluo, por adsoro. Enquanto a mistura flui sobre o meio adsorvente, cada substncia vai-se dispondo nesse meio em nveis ou faixas diferentes, muitas vezes coloridas, e depois recuperveis.)

Resultados de Chargaff

Concluses A composio em DNA variava de uma espcie para outra, mas era constante dentro da mesma espcie- Enquanto a proporo tre as bases varia entre as espcies, o total de base pricas (A + G) igual ao total de bases pirimdicas (T + C)

Anlises por difraco de raios X as fotografias obtidas por difrao de raios-x indicavam estrutura helicoidal do DNA. A seguir podemos ver uma imagem obtida pela difrao de raios-x. Figura 1: Reproduo parcial da figura original: http://home.sandiego.edu/~cloer/bio182s02/dna_xray.gif

A descoberta de Watson e Crick

Segundo o modelo proposto por Watson e Crick, a molcula de DNA constituda por duas cadeias polinucleotdicas dispostas em hlice ao redor de um eixo imaginrio, girando para a direita (uma hlice dupla).

Figura 5 - http://www.ncbi.nlm.nih.gov:80/books/bookres.fcgi/mga/ch2f3.gif

As duas cadeias polinucleotdicas mantm-se unidas por pontes de hidrognio, que se estabelecem entre pares de bases especficos:

A ligao entre as duas cadeias faz-se por pontes de hidrognio que se estabelecem entre as bases azotadas, verificando-se uma complementaridade.

A adeninas emparelha com a timina( por duas pontes de hidrognio), enquanto que a guanina s se liga citosina(por trs pontes de hidrognio).

Por esta razo diz-se que as bases so complementares.Figura 2: http://www.ocf.berkeley.edu/~bsj/images/dna.gif

Figura 4 - http://www.ncbi.nlm.nih.gov:80/books/bookres.fcgi/mga/ch2f2.gif

ESTRUTURA DO DNA1) Estrutura primria- um polmero no ramificado- Formado por monmeros chamados de nucleotdeos- Cada nucleotdeo contm os seguintes elementos:1 Acar chamado DESOXIRRIBOSE Possui 5 Carbonos na sua molcula1 Base orgnica nitrogenada (Por que contm nitrognio na sua formao) 1 grupo fosfato (PO4-)NUCLEOTDEOAs Bases Nitrogenadas podem ser de dois tipos:PRICAS N CH HC CH NPIRIMDICAS3C2C1C4C5C

OH HH HOCH2POO-OOH HH HCH2HOPOO-OCarbono5Carbono3BaseNitrogenadaDesoxirriboseLigaoFosfodiesteGrupo fosfato +Grupo hidroxila(OH) do Carbono 3

DesoxirriboseBaseNitrogenadaComo a ligaoentre uma desoxirribosee outra desoxirriboses pode ser feitaquando um grupofosfato liga-se no Carbono 5doprimeiro acar eno Carbono 3dosegundo acar dizemosque a molculade DNA cresce emdireo 5 353ESTRUTURA QUMICA DA MOLCULA DO DNA

Os nucletidos que formam uma cadeia polinucleotdica ligam-se entre si atravs de ligaes covalentes (tipo fosfodister), que se estabelecem entre o grupo fosfato e os carbonos 3 e 5 das pentoses.

Cada cadeia polinucleotdica apresenta nas extremidades uma ponta livre, uma designada 3 e a outra 5.Cada cadeia desenvolve-se em sentidos opostos, iniciando-se na extremidade 5 e terminando na extremidade 3.

Assim extremidade 5 de uma cadeia ir corresponder a extremidade 3 da outra cadeia.Por esta razo as cadeias so designadas antiparalelas.Antiparalelismo

Cada base de uma fita pareada com a base complementar da outra fita Complementariedade

Fatores que estabilizam a dupla hlice:

interaes hidrofbicas foras de van der Walls pontes de hidrognio

interaes inicas Entre as bases nitrogenadasEntre os grupos fosfato do DNA e os ctions (Mg2+) presentes na soluo fisiolgicaA Dupla Hlice

Sulco menorSulco maiorA dupla hlice apresenta dois tipos de sulcos aos quais se ligam as protenas da cromatinaA Dupla Hlice

http://www.dnai.org/timeline/http://www.johnkyrk.com/DNAanatomy.pt.html

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