Estrutura Secundária do DNA
A estrutura tridimensional do DNA foi objeto de um intenso esforço de pesquisa no final da década de 1940 até o início da década de 1950. O trabalho inicial revelou que o polímero tinha uma estrutura de repetição regular. Em 1950, Erwin Chargaff da Universidade de Columbia mostrou que a quantidade molar de adenina (A) no DNA era sempre igual à da timina (T). Da mesma forma, ele mostrou que a quantidade molar de guanina (G) era a mesma que a de citosina (C). Chargaff não tirou conclusões de seu trabalho, mas outros logo tiraram.
Na Universidade de Cambridge em 1953, James D. Watson e Francis Crick anunciaram que eles tinham um modelo para a estrutura secundária do DNA. Usando as informações das experiências de Chargaff (assim como outras experiências) e dados dos estudos de raios X de Rosalind Franklin (que envolveram química sofisticada, física e matemática), Watson e Crick trabalharam com modelos que não eram diferentes do conjunto de construção de uma criança e finalmente concluíram que o DNA é composto de duas cadeias de ácido nucleico que correm antiparalelas uma à outra – ou seja, lado a lado com a ponta de uma cadeia ao lado da ponta 3′ da outra. Além disso, como seu modelo mostrou, as duas cadeias são torcidas para formar uma dupla hélice – uma estrutura que pode ser comparada a uma escada em espiral, com os grupos fosfato e açúcar (a espinha dorsal do polímero do ácido nucleico) representando as bordas externas da escada. As bases purina e pirimidina estão viradas para o interior da hélice, com a guanina sempre oposta à citosina e a adenina sempre oposta à timina. Estes pares de bases específicas, referidas como bases complementares, são os degraus, ou degraus, na nossa analogia de escada (Figura \PageIndex{2}).
A estrutura proposta por Watson e Crick forneceu pistas sobre os mecanismos pelos quais as células são capazes de se dividir em duas células filhas idênticas e funcionais; como os dados genéticos são passados para as novas gerações; e até mesmo como as proteínas são construídas de acordo com as especificações exigidas. Todas estas capacidades dependem do emparelhamento de bases complementares. A Figura 3 mostra os dois conjuntos de pares de bases e ilustra duas coisas. Primeiro, uma pirimidina é emparelhada com uma purina em cada caso, de modo que as dimensões longas dos dois pares sejam idênticas (1,08 nm).
Se duas pirimidinas fossem pareadas ou duas purinas fossem pareadas, as duas pirimidinas ocupariam menos espaço que uma purina e uma pirimidina, e as duas purinas ocupariam mais espaço, como ilustrado na Figura {4}(\PageIndex{4}}). Se esses emparelhamentos ocorressem, a estrutura do DNA seria como uma escadaria feita com escadas de diferentes larguras. Para que os dois fios da dupla hélice se encaixem perfeitamente, uma pirimidina deve ser sempre emparelhada com um purine. A segunda coisa que você deve notar na Figura 3 é que o emparelhamento correto permite a formação de três instâncias de ligação de hidrogênio entre a guanina e a citosina e duas entre a adenina e a timina. A contribuição aditiva desta ligação de hidrogênio confere grande estabilidade à dupla hélice de DNA.
