Estrutura antiparalela das fitas de DNA

RKA4G No vídeo anterior, vimos que a estrutura molecular do DNA é tipicamente formada por duas fitas de nucleotídeos. A estrutura de cada uma dessas fitas é formada por grupos fosfatos e açúcar, só que de forma alternada. Você tem um grupo fosfato. Em seguida, você tem o açúcar e, depois, você tem um grupo fosfato novamente e, então, você tem o açúcar e assim sucessivamente. E então, eu poderia desenhar algo como isso aqui: um fosfato seguido de um açúcar. Vou desenhar isso aqui em cores diferentes. Então, aqui nós temos todos os fosfatos seguidos, agora, por todos os açúcares. Nós podemos ver a mesma estrutura na outra cadeia em que nós temos um fosfato seguido de um açúcar, que é seguido de outro fosfato, que é seguido de outro açúcar. Então, na cadeia, nós teremos algo como isso aqui. Esses são os fosfatos. Vou desenhar todos de uma vez, novamente. E esses aqui, agora, são os açúcares entre os fosfatos. O que liga estas cadeias são bases nitrogenadas complementares, que você pode imaginar como se fossem degraus de uma escada. E a razão para nós chamarmos isso de bases nitrogenadas - na verdade, eu acabei me esquecendo de comentar sobre isso no último vídeo - é que esses nitrogênios aqui são muito eletronegativos e, com isso, eles podem atrair mais prótons de hidrogênio. Eles têm um par de elétrons não emparelhados. Esse par de elétrons aqui não está fazendo nenhuma ligação e pode ser usado em algumas ocasiões para potencialmente atrair mais prótons de hidrogênio. Agora, vocês podem estar se perguntando: "OK, se temos essas bases nitrogenadas aqui, porque o DNA é chamado de ácido?" Então, a primeira coisa na qual nós devemos pensar é que as propriedades básicas das bases nitrogenadas são baseadas no fato de que elas são capazes de se ligar entre si através de ligações de hidrogênio e isso é, na verdade, o que forma o degrau das escadas, aqui. Ou seja, quando essas bases nitrogenadas complementares formam essas ligações de hidrogênio entre si. Mas voltando à pergunta inicial, a razão pela qual o DNA é chamado de ácido é porque, quando os fosfatos estão protonados, eles são ácidos. E a razão pela qual tendemos a representar o grupo fosfato desprotonado é porque eles são tão ácidos que, quando você os coloca em uma solução neutra, eles imediatamente irão se desprotonar, ou seja, vão liberar esse próton de hidrogênio. Então, essa é a forma mais provável que você irá encontrar esses grupos fosfatos no núcleo de uma célula real, já que, na verdade, eles estão sempre desprotonados. Mas, de um modo geral, os fosfatos são considerados ácidos, OK? Se eu fosse desenhar esse grupo fosfato no estado neutro, ou seja, sem a carga (eu já comentei sobre isso no último vídeo), eu teria que colocar um próton aqui e deveria retirar essa carga negativa daqui. Então, isto é apenas um pequeno resumo do que já vimos no último vídeo. Como já comecei a desenhar a cadeia de forma mais abstrata, vamos continuar. Vamos desenhar as bases nitrogenadas. Então, aqui, eu tenho uma timina. Eu vou circular a timina com uma cor verde. Então, isso aqui tudo é a timina. Então, este açúcar está ligado a uma timina. E a base nitrogenada complementar da timina é a adenina. Eu vou desenhar a adenina em laranja, já que tem um monte de nitrogênio nela, não é? Então, isso tudo aqui é a adenina. Entre a timina e a adenina, nós temos essa ligação de hidrogênio porque elas têm cargas parcialmente negativas e parcialmente positivas, em ambas as extremidades, e que estão atraindo uma à outra. Agora, vamos ver esse degrau aqui embaixo. Esse degrau aqui... O que será que está acontecendo nesse degrau? Bem, vamos ver. Nós temos a base nitrogenada aqui, chamada citosina. Essa base nitrogenada que eu estou circulando agora é a citosina. A citosina está emparelhada com a guanina. Então, essa base emparelhada é a guanina. O que nós estamos vendo neste vídeo é apenas uma introdução a respeito do DNA. Agora, você poderia dizer o seguinte: "Bem, veja só. Essas duas cadeias aqui parecem estar emparelhadas." Bom, de certa forma, isso é verdade, mas pode haver uma outra coisa muito interessante e que também você possa ter notado: é a direção na qual elas estão orientadas, ou seja, posicionadas. Bem, uma forma de a gente visualizar essa orientação é reparando nos açúcares, as desoxirriboses ou as partes dos nucleotídeos que vêm da desoxirribose. Você pode observar os oxigênios no topo da ribose, na parte superior desse anel aqui, de cinco membros. O oxigênio, nesse caso, está no topo. Já nesse outro lado aqui, o oxigênio está na parte inferior, ou seja, eles estão com orientações diferentes. Aqui, o oxigênio está apontado para cima e, aqui, o oxigênio está apontado para baixo. Para a gente poder visualizar isso um pouco melhor, nós podemos numerar os carbonos da ribose. Assim, poderemos usar essa numeração dos carbonos para poder avaliar a diferença entre os sentidos. Então, vamos numerar s carbonos nessas riboses que estamos vendo deste lado da estrutura molecular de DNA. Quando estamos falando do DNA, estamos falando de desoxirribose, porque nós não temos uma hidroxila sobre o carbono de número 2. Ele apenas está ligado a um átomo de hidrogênio. Então, ao invés de termos uma hidroxila ligada ao carbono de número 2, temos apenas um átomo de hidrogênio. Mas, primeiro, vamos numerar esses carbonos. Então, esse é o primeiro carbono, e a gente sempre começa a contar pela carbonila, OK? Então, temos aqui o nosso primeiro carbono, o segundo carbono, o terceiro carbono, quarto carbono e o quinto carbono. Agora, olhando para o anel, esse aqui é o primeiro carbono, esse é o segundo, esse é o terceiro, esse é o quarto e esse é o quinto carbono. Se tivéssemos que numerar os carbonos desse diagrama bem aqui, do DNA, esse seria o primeiro carbono; esse, o segundo; esse, o terceiro; esse, o quarto e este é o quinto carbono. Essa é uma forma que usamos para analisar isso. Agora, vamos olhar esse grupo fosfato que está ligado com o que chamamos de ligação fosfodiester. São as ligações fosfodiester que possibilitam a ligação das estruturas dessa fita. Mas nós, agora, estamos indo do fosfato para o carbono 5. E nós vamos para o carbono 3. E, então, nós temos outro fosfato. Então, nós passamos pelo carbono 5. Deixe eu colocar ele aqui... esse aqui é o carbono 5. E, agora nós vamos para o carbono 3 e assim, sucessivamente. Começando com esse carbono aqui, que foi o carbono de número 1. Isso aqui é uma cadeia linear, mas você vê que estamos começando do carbono 5 e aí temos fosfato, carbono 5, carbono 3, fosfato, carbono 5, carbono 3, fosfato. Podemos descrever essa orientação de que estamos falando dizendo apenas que estamos indo do carbono 5 para o carbono 3. Então, podemos dizer que estamos indo do quinto para o terceiro. Então, já víamos essa nossa orientação aqui através dessa numeração do carbono do lado esquerdo, mas o que será que está acontecendo do lado direito? Vamos fazer a numeração novamente. Então, esse aqui é o primeiro carbono. Vamos numerar em relação a essa carbonila, que está de cabeça para baixo, ou seja, está invertida. Então, temos aqui o 1, 2, 3, 4, 5. Vou fazer o mesmo aqui: carbono 1, carbono 2, carbono 3, carbono 4, carbono 5. Aqui, nós temos fosfato 3, 5, fosfato 3, 5 e fosfato, novamente. Então, esse aqui é o modo como o açúcar está orientado. Se você vier de cima para baixo, estamos percorrendo esse caminho: estamos indo do terceiro para o quinto. Então, do lado direito estamos indo do terceiro para o quinto. Então, se você desenhou uma seta do quinto para o terceiro, aqui também podemos fazer a mesma coisa e desenhar essa seta aqui, nesse caso. Então, você poderia até me dizer que eles são paralelos, mas, uma vez que eles estão essencialmente apontados para sentidos diferentes, mesmo que eles estejam paralelos, nós podemos dizer que a estrutura do DNA é antiparalela. Então, isso seria a estrutura antiparalela do DNA. Então, essas duas fitas são complementares e elas são conectadas entre si por ligações entre timina com adenina e citosina com guanina. Elas são atraídas entre si através dessas ligações de hidrogênio, mas essas duas fitas estão apontadas em sentidos diferentes. Uma outra coisa interessante que também podemos pensar sobre isso, uma vez que estamos falando sobre a estrutura molecular do DNA é: Como essas coisas se formam? O que faz com que elas se orientem dessa maneira? Grande parte disso está relacionado ao fato de esses grupos fosfatos serem negativos. Então, você pensa logo de cara que essas coisas que têm carga negativa estão tendendo a se afastar o máximo possível uma das outras, certo? Mantendo esse tipo de orientação para se afastar o máximo possível uma das outras. Isso mesmo. Além disso, essas moléculas são muito, muito, muito longas. No vídeo anterior sobre o DNA, a gente falou que os cromossomos são muito longos e quantos pares de bases essas moléculas longas têm. Então, todos esses grupos fosfatos querem ficar o mais longe possível um dos outros. Mas essas coisas aqui querem ficar mais próximas quanto possível por causa das ligações de hidrogênio. E é isso que ajuda a formar a estrutura da nossa escada. Não há dúvida que eu poderia ficar falando sobre o DNA por dias, já que ele é algo fascinante. O que eu disse até aqui é quase nada quando paramos para pensar sobre as implicações que o DNA tem para quem somos nós. Mas eu espero que esse vídeo tenha te dado uma compreensão um pouco melhor sobre a estrutura do DNA.