Qual é o tipo de ligação que une as bases nitrogenadas para a formação da dupla hélice de DNA?

DNA e RNA são conhecidos como ácidos nucleicos. Eles são compostos por estruturas chamadas de nucleotídeos, que se unem para formar uma dupla hélice descoberta pelos cientistas James Watson e Francis Crick em 1956.

Um nucleotídeo possui 3 partes:

1. Uma base nitrogenada, a qual pode ser tanto de adenina, guanina, citosina, timina ou (no caso de RNA, a timina é substituída por uracila).
2. Um açúcar de cinco carbonos, no RNA temos a ribose, e no DNA a desoxirribose porque falta um grupo oxigênio em um dos seus átomos de carbono.
3. Um ou mais grupos fosfato.

É formada uma ligação glicosídica entre a base nitrogenada e a ribose. O carbono 1’ da desoxirribose se liga ao Nitrogênio 1’ da base nitrogenada.

O grupo fosfato forma uma ligação com a pentose através de uma ligação éster entre um dos seus grupos oxigênio carregados negativamente e a 5 ‘OH da pentose. Podemos ter um nucleotídeo mono, di ou trifosfato conforme a figura a seguir.

Ácidos Nucleicos

Os nucleotídeos se juntam através de ligações fosfodiéster entre as extremidades dos carbonos 5 ‘e 3’ para formar ácidos nucleicos. O grupo 3 ‘-OH da pentose forma uma ligação com um dos oxigênios carregados negativamente do grupo fosfato ligado à extremidade 5’ de carbono da outra pentose.

Note que a extremidade inferior termina com o carbono 3’, por isso é chamada de terminação 3. O mesmo ocorre na extremidade 5’ superior.

Estrutura helicoidal do DNA

O desenho anterior mostra uma cadeia simples de DNA. No entanto, como dito anteriormente, o DNA é uma dupla hélice, o que significa que duas fitas de DNA estão pareadas. Na figura a seguir, pode-se ver que uma das fitas é orientada no sentido 5’ para 3’, enquanto a outra é 3’ para 5’. Por isso, diz-se que as fitas são anti-paralelas.

As duas fitas se ligam através das pontes de hidrogênio entre as  bases nitrogenadas. A adenina forma 2 pontes de hidrogênio com a timina, enquanto que a citosina e guanina formam 3 pontes de hidrogênio. Uma vez que as ligações de hidrogênio dependem de padrões rigorosos de doadores e receptores da ligação de hidrogênio, e porque essas estruturas devem estar nos lugares certos, a ligação de hidrogênio  requer cadeias complementares de adenina e timina, e citosina e guanina.

É importante notar que, as bases nitrogenadas ficam localizadas dentro da hélice, enquanto que os grupos fosfatos e de açúcar (pentoses) ficam para fora. Os grupos fosfato e açúcar formam o esqueleto do DNA, que é negativamente carregado devido aos grupos fosfato.

As Ligações de Hidrogênio são essenciais para a estrutura tridimensional do DNA. A estabilidade da dupla hélice do DNA depende de um bom equilíbrio de interações, incluindo ligações de hidrogênio entre as bases, as ligações de hidrogênio entre as bases e as moléculas de água circundantes, e interações de empilhamento de bases entre as bases adjacentes. Assim, o grande número de ligações de hidrogênio presentes em uma dupla hélice de DNA conduz a um efeito cumulativo de estabilidade.

Regra de Chargaff

A regra de Chargaff afirma que a proporção molar de A para T e de G para C é aproximadamente igual numa molécula de ADN. Esta regra decorre das bases emparelhadas com ligação de hidrogênio. Para cada G na cadeia dupla do DNA, deve haver uma C complementar, analogamente, para cada A há uma T emparelhada.