Ácido desoxirribonucleico: diferenças entre revisões

[[Ficheiro:DNA Overview.png|thumb|Estrutura de um ADNDNA.]]

O '''ácido desoxirribonucleico''' ('''ADN'''DNA, em portuguêsinglês: '''''á'''cidodeoxyribonucleic '''d'''esoxirribo'''n'''ucleico''acid; ou '''DNA''', em inglêsportuguês: '''''d'''eoxyribo'''n'''ucleicácido '''a'''cid''desoxirribonucleico) é um [[Composto químico|composto]] [[Química orgânica|orgânico]] cujas [[molécula]]s contêm as instruções [[genética]]s que coordenam o desenvolvimento e funcionamento de todos os seres [[Vida|vivos]] e alguns [[vírus]], e que transmitem as características [[hereditariedade|hereditárias]] de cada ser vivo. A sua principal função é armazenar as informações necessárias para a construção das [[proteína]]s de [[ARN]]s. Os segmentos de ADNDNA que contêm a [[informação genética]] são denominados [[gene]]s. O restante da sequência de ADNDNA tem importância estrutural ou está envolvido na regulação do uso da informação genética.

A estrutura da molécula de ADNDNA foi descoberta conjuntamente pelo [[Estadunidenses|norte-americano]] [[James Watson]] e pelo [[britânico]] [[Francis Crick]] em 7 de Março de 1953, o que lhes valeu o [[Nobel de Fisiologia ou Medicina|Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina]] em 1962, juntamente com [[Maurice Hugh Frederick Wilkins|Maurice Wilkins]].

Do ponto de vista químico, o ADNDNA é um longo [[polímero]] de unidades simples ([[monômeros]]) de [[nucleotídeo]]s, cuja cadeia principal é formada por moléculas de [[açúcar]]es e [[fosfato]] intercalados unidos por [[Ligação fosfodiéster|ligações fosfodiéster]]. Ligada à molécula de açúcar está uma de quatro [[bases nitrogenadas]]. A sequência de bases ao longo da molécula de ADNDNA constitui a informação genética. A leitura destas sequências é feita por intermédio do [[código genético]], que especifica a sequência linear dos [[aminoácidos]] das proteínas. A tradução é feita por um [[ARNm|RNA mensageiro]] que copia parte da cadeia de ADNDNA por um processo chamado [[transcrição (genética)|transcrição]] e posteriormente a informação contida neste é "traduzida" em proteínas pela [[Tradução (genética)|tradução]]. Embora a maioria do ARNRNA produzido seja usado na síntese de proteínas, algum ARNRNA tem função estrutural, como por exemplo o [[ARN ribossômico|RNA ribossômico]], que faz parte da constituição dos [[ribossomo]]s.

Dentro da [[célula]], o ADNDNA pode ser observado numa estrutura chamada [[cromossoma]] durante a [[metáfase]]. O conjunto de cromossomas de uma célula forma o [[cariótipo]]. Antes da [[divisão celular]] os cromossomas são duplicados por meio de um processo chamado [[replicação]]. [[Eucarionte]]s como [[animal|animais]], [[planta]]s, [[fungo]]s e [[protozoário]]s têm o seu ADNDNA dentro do [[núcleo celular|núcleo]] enquanto que [[procarionte]]s como as [[bactéria]]s o têm disperso no [[citoplasma]]. Dentro dos cromossomas, proteínas da [[cromatina]] como as [[histonas]] compactam e organizam o ADNDNA. Estas estruturas compactas guiam as interacções entre o ADNDNA e outras proteínas, ajudando a controlar que partes do ADNDNA são transcritas.

[[Ficheiro:DNA chemical structure pt.svg|esquerda|thumb|Estrutura química do ADNDNA.]]

O ADNDNA é um longo [[polímero]] formado por unidades repetidas chamadas [[nucleotídeo]]s.<ref name=Alberts>{{Citar livro |authors=Bruce Alberts,Alexander Johnson, Julian Lewis, Kazuo, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walters |título=Molecular Biology of the Cell; Fourth Edition |editora=Garland Science|ano=2002 |local=Nova Iorque e Londres |url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowTOC&rid=mboc4.TOC&depth=2 |isbn=0-8153-3218-1}}</ref><ref name="Butler">Butler, John M. (2001) ''Forensic DNA Typing'' "Elsevier". pp. 14–15. ISBN 978-0-12-147951-0.</ref>

A cadeia de ADNDNA tem 2,2 a 2,4 [[nanómetro]]s de largura, e um nucleotídeo possui aproximadamente 0,33 nanómetros de comprimento.<ref>{{Citar periódico | autor=Mandelkern M, Elias J, Eden D, Crothers D | titulo=The dimensions of DNA in solution | jornal=J Mol Biol | volume=152 | numero=1 | paginas=153–61 | ano=1981 | pmid=7338906}}</ref> Embora os monômeros (nucleotídeos) que constituem o ADNDNA sejam muito pequenos, os polímeros de ADNDNA podem ser moléculas enormes, com milhões de nucleotídeos. Por exemplo, o maior [[cromossomo]] humano ([[Cromossoma 1 (humano)|cromossomo 1]]), possui 220 milhões de [[par de bases|pares de bases]] de comprimento.<ref>{{Citar periódico | autor=Gregory S, ''et al.'' | titulo=The DNA sequence and biological annotation of human chromosome 1 | jornal=Nature | volume=441 | numero=7091 | paginas=315–21 | ano=2006 | pmid=16710414}}</ref> Uma molécula de ADNDNA do ser humano possui aproximadamente dois metros de comprimento, encapsulada em um núcleo celular de 6&nbsp;µm, o equivalente a acomodar uma linha de 40&nbsp;km de comprimento em uma bola de tênis.<ref name=Alberts />

Em organismos vivos, o ADNDNA não existe como uma molécula única (cadeia simples), mas sim como um par de moléculas firmemente associadas.<ref name=Watson>{{Citar periódico | autor=Watson J, Crick F | titulo=Molecular structure of nucleic acids; a structure for deoxyribose nucleic acid | url=http://profiles.nlm.nih.gov/SC/B/B/Y/W/_/scbbyw.pdf |formato=PDF | jornal=Nature | volume=171 | numero=4356 | páginas=737–8 | ano=1953 | pmid=13054692}}</ref><ref name="berg">Berg J., Tymoczko J. and Stryer L. (2002) ''Biochemistry.'' W. H. Freeman and Company ISBN 0-7167-4955-6</ref>

As duas longas cadeias de ADNDNA enrolam-se como uma trepadeira formando uma [[Hélice (geometria)|dupla hélice]]. Os nucleotídeos estão presentes em ambas as cadeias da dupla hélice, unidos com nucleótidos da mesma cadeia por ligações fosfodiéster e à cadeia complementar por meio de pontes de hidrogénio formadas pelas suas bases. Em geral, uma base ligada a um açúcar é chamada [[nucleosídeo]] e uma base ligada a um açúcar e um ou mais fosfatos é chamada nucleotídeo. Portanto, o ADNDNA pode ser referido como um [[polinucleotídeo]].

[[Ficheiro:Bdna_cropped.gif|thumb|Uma cadeia de ADNDNA-B.]]

A cadeia principal do ADNDNA é formada por [[fosfato]] e resíduos de [[açúcar]], dispostos alternadamente. O açúcar no ADNDNA é 2-desoxirribose, uma [[pentose]] (açúcar com cinco [[carbono]]s). Os açúcares são unidos por [[Radical fosfato|grupos fosfato]] que formam [[ligação fosfodiester|ligações fosfodiester]] entre o terceiro e quinto átomos de carbono dos anéis de açúcar adjacentes. Estas ligações assimétricas significam que uma cadeia de ADNDNA tem uma direção. Numa dupla hélice, a direção dos nucleotídeos de uma cadeia é oposta à direção dos nucleotídeos da outra cadeia. O formato das cadeia do ADNDNA é designado antiparalelo. As terminações assimétricas das cadeias de ADNDNA são designadas terminais [[5']] (cinco linha) e [[3']] (três linha). Uma das diferenças principais entre o ADNDNA e o ARNRNA encontra-se no açúcar, com a substituição da 2-desoxirribose no ADNDNA pela [[ribose]] no ARNRNA.<ref name=Alberts />

A dupla hélice do ADNDNA é estabilizada por [[pontes de hidrogênio]] entre as bases presas às duas cadeias. As quatro bases encontradas no ADNDNA são a [[adenina]] (A), [[citosina]] (C), [[guanina]] (G) e [[timina]] (T). Estas quatro bases ligam-se ao açúcar/fosfato para formar o nucleotídeo completo.<ref name=Alberts />

Estas bases são classificadas em dois tipos; a adenina e guanina são [[composto heterocíclico|compostos heterocíclicos]] chamados [[purina]]s, enquanto que a citosina e timina são [[pirimidina]]s. Uma quinta base (uma pirimidina) chamada [[uracila]] (U) aparece no ARNRNA e substitui a timina, a uracila difere da timina pela falta de um grupo de [[metila]] no seu anel. A uracila normalmente não está presente no ADNDNA, só ocorrendo como um produto da decomposição da citosina.<ref name=Alberts /> Exceções para esta regra são os [[fago]]s AR9, 3NT, I10, bem como o PBS1 (muito utilizado em pesquisas), que contém uracila no seu ADNDNA, em vez de timina.<ref>{{citar periódico|título=Restriction analysis of PBS 1-related phages|autor=G. Vieira, H. de Lencastre , L. Archer|jornal=Archives of Virology|volume=106|editora=Springer-Verlag|data=1989|doi=10.1007/BF01311043}}</ref>

Cada tipo de base numa cadeia forma uma ligação com apenas um tipo de base na outra cadeia. Este comportamento é designado de [[par de bases|complementariedade de bases]]. Assim, as purinas formam pontes de hidrogênio com pirimidinas, i.e. A liga-se com T e C com G. Este arranjo de dois nucleotídeos complementares na dupla hélice é chamado ''par de bases''. Além das pontes de hidrogênio entre as bases, as duas cadeias são mantidas juntas devido a forças geradas por ''[[interações hidrofóbicas]]'' entre as bases ''empilhadas'', a qual não é influenciada pela sequência do ADNDNA.<ref>{{Citar periódico | autor=Ponnuswamy P, Gromiha M | titulo=On the conformational stability of oligonucleotide duplexes and tRNA molecules | jornal=J Theor Biol | volume=169 | numero=4 | paginas=419–32 | ano=1994 | pmid=7526075}}</ref>

Como as pontes de hidrogênio não são [[ligação covalente|ligações covalentes]], podem ser quebradas e reunidas com relativa facilidade. Desta forma, as duas fitas da dupla hélice de ADNDNA podem ser separadas como um [[zíper]] (fecho de correr) por força mecânica ou altas temperaturas.<ref>{{Citar periódico | autor=Clausen-Schaumann H, Rief M, Tolksdorf C, Gaub H | titulo=Mechanical stability of single DNA molecules | url=http://www.pubmedcentral.nih.gov/picrender.fcgi?artid=1300792&blobtype=pdf | jornal=Biophys J | volume=78 | numero=4 | paginas=1997–2007 | ano=2000 | pmid=10733978}}</ref>

Como resultado desta complementariedade, toda a informação contida numa das cadeias de ADNDNA está também contida na outra, o que é fundamental para a replicação do ADNDNA.<ref name=Alberts/>

Os dois tipos de pares de base formam diferentes números de pontes de hidrogênio: AT forma duas pontes de hidrogênio enquanto que GC formam três pontes de hidrogênio. Desta forma a interação entre GC é mais forte que AT. Como resultado, a percentagem de GC numa dupla fita de ADNDNA determina a força de interação entre as duas cadeias.<ref>{{Citar periódico | autor=Chalikian T, Völker J, Plum G, Breslauer K | titulo=A more unified picture for the thermodynamics of nucleic acid duplex melting: a characterization by calorimetric and volumetric techniques | url=http://www.pubmedcentral.nih.gov/picrender.fcgi?artid=22151&blobtype=pdf | jornal=Proc Natl Acad Sci U S A | volume=96 | numero=14 | paginas=7853–8 | ano=1999 | pmid=10393911}}</ref>

Uma parte da dupla cadeia de ADNDNA que precisa de ser separada facilmente, tal como a TATAAT [[Caixa de Pribnow]] nos [[promotor (genética)|promotores]] bacterianos, tende a ter sequências com maior predomínio de AT, para facilitar a abertura da dupla cadeia aquando da transcrição. No laboratório, a força desta interacção pode ser medida encontrando a temperatura necessária para quebrar as pontes de hidrogénio, a [[temperatura de desnaturação]] (também chamado ''T_m''). Quando todos os pares de base numa dupla hélice de ADNDNA quebram as suas ligações, as duas cadeias separam-se e existem em solução como duas moléculas completamente independentes. Estas moléculas de ADNDNA de cadeia simples não têm uma única forma comum, mas algumas conformações são mais estáveis do que outras.<ref>{{Citar periódico | autor=Isaksson J, Acharya S, Barman J, Cheruku P, Chattopadhyaya J | titulo=Single-stranded adenine-rich DNA and RNA retain structural characteristics of their respective double-stranded conformations and show directional differences in stacking pattern | jornal=Biochemistry | volume=43 | numero=51 | paginas=15996–6010 | ano=2004 | pmid=15609994}}</ref>

O ADNDNA normalmente encontra-se em forma de uma espiral dextrógira (gira para a direita, ou no [[sentido horário]]). Portanto, as duas cadeias de nucleotídeos giram uma sobre a outra e acabam por formar sulcos entre as cadeias de fosfato, deixando expostas as faces das bases nitrogenadas que não estão unidas por pontes de hidrogênio com a base complementar.<ref>{{citar livro|título=Nucleic acids in chemistry and biology|autor=G. Michael Blackburn, Michael J. Gait, David Loakes, David M. Williams|editora=Royal Society of Chemistry|ano=2006|edição=3|isbn= 978-0-85404-654-6}}</ref>

A principal função dos sulcos do ADNDNA é fornecer a informação acerca das bases que se encontram ligadas numa determinada região da dupla cadeia sem necessidade de abertura. O sulco maior oferece maior acessibilidade para ligação com proteínas do que o sulco menor. Um exemplo disto é a [[TBP]] (''TATA-binding protein'') uma importante proteína para a transcrição em eucariotas.<ref>{{Citar periódico | autor=Pabo C, Sauer R | titulo=Protein-DNA recognition | jornal=Annu Rev Biochem | volume=53 | paginas=293–321 | ano=1984 | pmid=6236744}}</ref>

Uma sequência de ADNDNA é chamada de ''senso'' se possui a mesma sequência do [[ARNm|RNAm]]. A cadeia oposta (complementar) à cadeia "senso" é denominada sequência ''antissenso''. Como a [[RNA polimerase|ARN polimerase]] sintetiza um ARNRNA que é complementar à fita molde, então podemos dizer que ela utiliza a cadeia anti-senso como molde para produzir um ARNRNA. As sequências senso e anti-senso podem existir em diferentes partes da mesma cadeia de ADNDNA, que pode ser de um lado ou do outro, dependendo de onde se encontra a sequência codificadora.

Às vezes não é possível dizer qual é a cadeia senso ou antissenso. Isto acontece devido à existência de genes que se sobrepõem. Neste caso ambas as cadeias dão origem a um ARNRNA.<ref>{{Citar periódico | autor=Makalowska I, Lin C, Makalowski W | titulo=Overlapping genes in vertebrate genomes | jornal=Comput Biol Chem | volume=29 | numero=1 | paginas=1–12 | ano=2005 | pmid=15680581}}</ref>

O ADNDNA pode ser torcido num processo denominado superenrolamento. No estado ''relaxado'' do ADNDNA, uma fita normalmente dá uma volta completa ao eixo da dupla hélice a cada 10,4 pares de base, mas se o ADNDNA está torcido, as cadeias ficam mais ou menos enroladas.<ref>{{Citar periódico | autor=Benham C, Mielke S | titulo=DNA mechanics | jornal=Annu Rev Biomed Eng | volume=7 | paginas=21–53 | ano=2005 | pmid=16004565}}</ref>

Se o ADNDNA está torcido na direção da hélice, é denominado um ''superenrolamento positivo'' e as bases estão unidas mais firmemente. Já o ''superenrolamento negativo'' refere-se a uma torção na direção oposta, resultando num ''afrouxamento'' das bases. Na natureza, o ADNDNA apresenta um ligeiro superenrolamento negativo que é causado pela ação da [[enzima]] [[topoisomerase]].<ref name=Champoux>{{Citar periódico | autor=Champoux J | titulo=DNA topoisomerases: structure, function, and mechanism | jornal=Annu Rev Biochem | volume=70 | paginas=369–413 | ano=2001 | pmid=11395412}}</ref>

Estas enzimas também são necessárias para aliviar o estresse de torção causado no ADNDNA durante os processos de [[transcrição (genética)|transcrição]] e [[replicação]].<ref name=Wang>{{Citar periódico | autor=Wang J | titulo=Cellular roles of DNA topoisomerases: a molecular perspective | jornal=Nat Rev Mol Cell Biol | volume=3 | numero=6 | paginas=430–40 | ano=2002 | pmid=12042765}}</ref>

[[Ficheiro:A-DNA, B-DNA and Z-DNA.png|thumb|direita|Da direita para a esquerda, a estrutura do ADNDNA A, B e Z.]]

O ADNDNA pode existir em muitas formações diferentes. As formações mais comuns são: [[ADN-A|DNA-A]], ADNDNA-B, ADNDNA-C, ADNDNA-D,<ref name=Hayashi2005>{{Citar periódico | autor=Hayashi G, Hagihara M, Nakatani K | titulo=Application of L-DNA as a molecular tag | jornal=Nucleic Acids Symp Ser (Oxf) | volume=49 | paginas=261–262 | ano=2005 | pmid=17150733}}</ref> ADNDNA-E,<ref name=Vargason2000>{{Citar periódico | autor=Vargason JM, Eichman BF, Ho PS | titulo=The extended and eccentric E-DNA structure induced by cytosine methylation or bromination | jornal=Nature Structural Biology | volume=7 | paginas=758–761 | ano=2000 | pmid=10966645}}</ref> ADNDNA-H,<ref name=Wang2006>{{Citar periódico | autor=Wang G, Vasquez KM | titulo=Non-B DNA structure-induced genetic instability | jornal=Mutat Res | volume=598 | numero=1–2 | paginas=103–119 | ano=2006 | pmid=16516932}}</ref> ADNDNA-L,<ref name="Hayashi2005"/> ADNDNA-P,<ref name="Allemand1998">{{Citar periódico | autor=Allemand, et al | titulo=Stretched and overwound DNA forms a Pauling-like structure with exposed bases | jornal=PNAS | volume=24 | paginas=14152-14157 | ano=1998 | pmid=9826669}}</ref> e ADNDNA-Z.<ref name=Ghosh>{{Citar periódico | autor=Palecek E | titulo=Local supercoil-stabilized DNA structures | jornal=Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology | volume=26 | numero=2 | paginas=151–226 | ano=1991 | pmid=1914495}}</ref>

Porém, só as formações de ADNDNA A, B e Z foram encontradas em sistemas biológicos naturais. A formação que o ADNDNA adopta depende de vários fatores da própria sequência de ADNDNA: a intensidade e direção do superenrolamento, modificações químicas das bases e a solução na qual o ADNDNA está presente (ex.: concentração de [[Metal|metais]], [[íon|iões]] e [[poliamina]]s).<ref>{{Citar periódico | autor=Basu H, Feuerstein B, Zarling D, Shafer R, Marton L | titulo=Recognition of Z-RNA and Z-DNA determinants by polyamines in solution: experimental and theoretical studies | jornal=J Biomol Struct Dyn | volume=6 | numero=2 | paginas=299–309 | ano=1988 | pmid=2482766}}</ref>

A forma “A” corresponde à espiral dextra mais larga, com um sulco menor largo e superficial e um sulco maior estreito e profundo. A forma “A” ocorre sob condições não fisiológicas em amostras de ADNDNA desidratadas, enquanto na célula pode ser produzida por pareamento híbrido de ADNDNA e ARNRNA ou pelo complexo enzima-ADNDNA.<ref>{{Citar periódico | autor=Wahl M, Sundaralingam M | titulo=Crystal structures of A-DNA duplexes | jornal=Biopolymers | volume=44 | numero=1 | paginas=45–63 | ano=1997 | pmid=9097733}}</ref><ref>{{Citar periódico | autor=Lu XJ, Shakked Z, Olson WK | titulo=A-form conformational motifs in ligand-bound DNA structures | jornal=J. Mol. Biol. | volume=300 | numero=4 | paginas=819-40 | ano=2000 | pmid=10891271}}</ref>

Em segmentos de ADNDNA onde as bases foram quimicamente modificadas por [[metilação]], o ADNDNA pode sofrer uma grande modificação na sua formação e adoptar a forma ADNDNA-Z. A cadeia gira sobre o eixo da dupla hélice para a esquerda, o oposto da forma mais comum – ADNDNA-B.<ref>{{Citar periódico | autor=Rothenburg S, Koch-Nolte F, Haag F | titulo=DNA methylation and Z-DNA formation as mediators of quantitative differences in the expression of alleles | jornal=Immunol Rev | volume=184 | numero=| paginas=286–98 | ano=| pmid=12086319}}</ref>

Esta estrutura é rara e pode ser reconhecida por proteínas especificas de ligação com o ADNDNA-Z. Pode estar envolvida na regulação da transcrição.<ref>{{Citar periódico | autor=Oh D, Kim Y, Rich A | titulo=Z-DNA-binding proteins can act as potent effectors of gene expression in vivo | url=http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pubmed&pubmedid=12486233 | jornal=Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A | volume=99 | numero=26 | páginas=16666-71 | ano=2002 | pmid=12486233}}</ref>

[[Ficheiro:Parallel telomere quadruple.png|thumb|esquerda|Estrutura de um quadrúplex de ADNDNA formado por repetições [[telómero|teloméricas]]. A conformação do esqueleto de ADNDNA é diferente da típica estrutura helicoidal.<ref>{{citar web |autor= |url=http://ndbserver.rutgers.edu/atlas/xray/structures/U/ud0017/ud0017.html |publicado=Ndbserver.rutgers.edu |título=NDB UD0017}}</ref>]]

Nas extremidades do cromossomas lineares estão zonas especializadas do ADNDNA chamadas [[telómero]]s. A função principal destas regiões é permitir que a célula replique as extremidades do cromossoma usando a enzima [[telomerase]], porque enzimas que permitem replicar ADNDNA normalmente não conseguem copiar as extremidades 3' dos cromossomas.<ref name=Greider>{{Citar periódico | autor=Greider C, Blackburn E | titulo=Identification of a specific telomere terminal transferase activity in Tetrahymena extracts | jornal=Cell | volume=43 | numero=2 Pt 1 | paginas=405–13 | ano=1985 | pmid=3907856}}</ref> Estas tampas de cromossoma especializadas também ajudam a proteger as extremidades do ADNDNA, e evitam que o sistema de [[reparo de DNA|reparação de ADNDNA]] elimine estas regiões como erros que precisassem de ser corrigidos.<ref name=Nugent>{{Citar periódico | autor=Nugent C, Lundblad V | titulo=The telomerase reverse transcriptase: components and regulation | url=http://www.genesdev.org/cgi/content/full/12/8/1073 | jornal=Genes Dev | volume=12 | numero=8 | paginas=1073–85 | ano=1998 | pmid=9553037}}</ref> Em células humanas, os telómeros têm normalmente vários milhares de repetições de uma sequência simples (TTAGGG).<ref>{{Citar periódico | autor=Wright W, Tesmer V, Huffman K, Levene S, Shay J | titulo=Normal human chromosomes have long G-rich telomeric overhangs at one end | url=http://www.genesdev.org/cgi/content/full/11/21/2801 | jornal=Genes Dev | volume=11 | numero=21 | paginas=2801–9 | ano=1997 | pmid=9353250}}</ref>

Estas sequências ricas em guanina podem estabilizar as extremidades dos cromossomas formando estruturas de unidades de quatro bases empilhadas, ao invés dos pares de base usuais encontrados em outras moléculas de ADNDNA. Quatro bases de guanina formam uma placa chata e depois estas unidades chatas de quatro bases empilham-se no topo umas das outras, para formarem estruturas [[quadrúplex-G]] estáveis.<ref name=Burge>{{Citar periódico | autor=Burge S, Parkinson G, Hazel P, Todd A, Neidle S | titulo=Quadruplex DNA: sequence, topology and structure | url=http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pubmed&pubmedid=17012276 | jornal=Nucleic Acids Res | volume=34 | numero=19 | páginas=5402–15 | ano=2006 | pmid=17012276 | doi=10.1093/nar/gkl655 }}</ref> Estas estruturas são estabilizadas por [[ponte de hidrogénio|pontes de hidrogénio]] entre as margens das bases e por [[quelação]] de um ião metálico no centro de cada unidade de quatro bases.<ref>{{Citar periódico | autor=Parkinson G, Lee M, Neidle S | titulo=Crystal structure of parallel quadruplexes from human telomeric DNA | jornal=Nature | volume=417 | numero=6891 | páginas=876–80 | ano=2002 | pmid=12050675 | doi=10.1038/nature755 }}</ref> Outras estruturas podem também ser formadas, com o conjunto central de quatro bases provenientes de uma cadeia simples enrolada à volta das bases ou de diversas cadeias paralelas, cada uma contribuindo com uma base para a estrutura central.<ref>{{Citar periódico | doi = 10.1098/rsta.2007.0011 | volume = 365 | numero = 1861 | páginas = 2969 -2984 | ultimo = Huppert | primeiro= Julian Leon | titulo = Four-stranded DNA: cancer, gene regulation and drug development | jornal = Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences | acessadoem = 8 de outubro de 2010 | data = 15 de dezembro de 2007 | url=http://rsta.royalsocietypublishing.org/content/365/1861/2969.abstract }}</ref>

Além destas estruturas empilhadas, os telómeros também formam grandes estruturas em forma de laço chamados ''telomere loops'' ou ''T-loops''. O ADNDNA de cadeia simples enrola-se à volta de um círculo grande estabilizado por proteínas que se ligam a telómeros.<ref>{{Citar periódico | autor=Griffith J, Comeau L, Rosenfield S, Stansel R, Bianchi A, Moss H, de Lange T | titulo=Mammalian telomeres end in a large duplex loop | jornal=Cell | volume=97 | numero=4 | paginas=503–14 | ano=1999 | pmid=10338214}}</ref> Mesmo no fim dos ''T-loops'', o ADNDNA de cadeia simples do telómero é mantido sobre uma região de ADNDNA de cadeia dupla pela cadeia do telómero que desestabiliza o ADNDNA de dupla hélice e o emparelhamento de bases de uma das duas cadeias. Esta estrutura de [[DNA de cadeia tripla|cadeia tripla]] é chamada de laço de deslocamento ou [[D-loop]].<ref name=Burge/>

{{Artigo principal|[[metilação do DNA|Metilação do ADNDNA]]}}

A expressão de genes é influenciado pela maneira como o ADNDNA está disposto nos cromossomas, numa estrutura chamada [[cromatina]]. As modificações de bases podem estar envolvidas na disposição, com as regiões quem tem expressão génica baixa ou inexistente contendo usualmente níveis elevados de [[metilação]] de [[citosina]]. Por exemplo, a metilação de citosina produz [[5-metilcitosina]], que é importante na [[inactivação do cromossoma X]].<ref>{{Citar periódico | autor=Klose R, Bird A | titulo=Genomic DNA methylation: the mark and its mediators | jornal=Trends Biochem Sci | volume=31 | numero=2 | paginas=89–97 | ano=2006 | pmid=16403636 | doi=10.1016/j.tibs.2005.12.008}}</ref> O nível médio de metilação varia entre organismos - o verme ''[[Caenorhabditis elegans]]'' tem pouca metilação da citosina, enquanto que [[vertebrado]]s têm níveis mais elevados, com até 1% do seu ADNDNA contendo 5-metilcitosina<ref>{{Citar periódico | autor=Bird A | titulo=DNA methylation patterns and epigenetic memory | jornal=Genes Dev | volume=16 | numero=1 | paginas=6–21 | ano=2002 | pmid=11782440 | doi=10.1101/gad.947102}}</ref> Apesar da importância da 5-metilcitosina, esta pode [[Desaminação|desaminar]] transformando-se em timina. Citosinas metiladas são por isso especialmente susceptíveis de sofrer [[mutação|mutações]].<ref>{{Citar periódico | autor=Walsh C, Xu G | titulo=Cytosine methylation and DNA repair | jornal=Curr Top Microbiol Immunol | volume=301 | numero=| paginas=283–315 | ano=2006 | pmid=16570853 | doi=10.1007/3-540-31390-7_11}}</ref> Outras modificações de bases incluem metilação de adeninas em bactérias e [[glicosilação]] do uracilo para produzir a "base-J" em organismos da classe [[Kinetoplastida]].<ref>{{Citar periódico | autor=Ratel D, Ravanat J, Berger F, Wion D | titulo=N6-methyladenine: the other methylated base of DNA | jornal=Bioessays | volume=28 | numero=3 | paginas=309–15 | ano=2006 | pmid=16479578 | doi=10.1002/bies.20342 }}</ref><ref>{{Citar periódico | autor=Gommers-Ampt J, Van Leeuwen F, de Beer A, Vliegenthart J, Dizdaroglu M, Kowalak J, Crain P, Borst P | titulo=beta-D-glucosyl-hydroxymethyluracil: a novel modified base present in the DNA of the parasitic protozoan T. brucei | jornal=Cell | volume=75 | numero=6 | paginas=1129–36 | ano=1993 | pmid=8261512 | doi=10.1016/0092-8674(93)90322-H}}</ref>

=== Danos ao ADNDNA ===

[[Ficheiro:Benzopyrene DNA adduct 1JDG.png|thumb|direita|[[Benzopireno]], o maior mutagénio no [[tabagismo|fumo do tabaco]], ligando-se ao ADNDNA<ref>{{citar web |autor= |url=http://www.rcsb.org/pdb/cgi/explore.cgi?pdbId=1JDG |publicado=Rcsb.org |título=PDB 1JDG }}</ref>]]

O ADNDNA pode ser danificado por muitos tipos diferentes de [[mutagénio]]s, que alteram a sequência de ADNDNA. Estes incluem [[oxidante|agentes oxidantes]], [[Alquilação|agentes alquilantes]] e também por [[radiação electromagnética]] de grande energia tal como luz [[ultravioleta]] e [[Raio-X|raios-X]]. O tipo de dano ao ADNDNA produzido depende do tipo de mutagénio. A luz ultravioleta, por exemplo, pode danificar o ADNDNA produzindo [[dímero de timina|dímeros de timina]], que são ligações cruzadas entre pirimidinas.<ref>{{Citar periódico | autor=Douki T, Reynaud-Angelin A, Cadet J, Sage E | titulo=Bipyrimidine photoproducts rather than oxidative lesions are the main type of DNA damage involved in the genotoxic effect of solar UVA radiation | jornal=Biochemistry | volume=42 | numero=30 | paginas=9221–6 | ano=2003 | pmid=12885257 | doi=10.1021/bi034593c }}</ref> Por outro lado, oxidantes como [[Radical (química)|radicais livres]] ou [[peróxido de hidrogénio]] produzem múltiplos tipos de danos, incluindo modificações de bases, em particular guanosina, e quebras das cadeias duplas.<ref>{{Citar periódico | autor=Cadet J, Delatour T, Douki T, Gasparutto D, Pouget J, Ravanat J, Sauvaigo S | titulo=Hydroxyl radicals and DNA base damage | jornal=Mutat Res | volume=424 | numero=1–2 | paginas=9–21 | ano=1999 | pmid=10064846}}</ref> Em cada célula humana, cerca de 500 bases podem sofrer danos por oxidação por dia.<ref>{{Citar periódico | autor=Shigenaga M, Gimeno C, Ames B | titulo=Urinary 8-hydroxy-2′-deoxyguanosine as a biological marker of ''in vivo'' oxidative DNA damage | url=http://www.pnas.org/cgi/reprint/86/24/9697 | jornal=Proc Natl Acad Sci U S A | volume=86 | numero=24 | paginas=9697–701 | ano=1989 | pmid=2602371 | doi=10.1073/pnas.86.24.9697 }}</ref><ref>{{Citar periódico | autor=Cathcart R, Schwiers E, Saul R, Ames B | titulo=Thymine glycol and thymidine glycol in human and rat urine: a possible assay for oxidative DNA damage | url=http://www.pnas.org/cgi/reprint/81/18/5633.pdf | jornal=Proc Natl Acad Sci U S A | volume=81 | numero=18 | paginas=5633–7 | ano=1984 | pmid=6592579 | doi=10.1073/pnas.81.18.5633}}</ref> As quebras da cadeia dupla são lesões oxidativas de difícil reparação, que podem produzir [[mutação pontual|mutações pontuais]], [[inserção (genética)|inserções]] e [[Delecção|delecções]], assim como [[translocação cromossómica|translocações cromossómicas]].<ref>{{Citar periódico | autor=Valerie K, Povirk L | titulo=Regulation and mechanisms of mammalian double-strand break repair | jornal=Oncogene | volume=22 | numero=37 | paginas=5792–812 | ano=2003 | pmid=12947387 | doi=10.1038/sj.onc.1206679 }}</ref>

Muitos mutagénios encaixam entre o espaço entre dois pares de bases adjacentes, na chamada ''[[intercalação (química)|intercalação]]''. A maioria dos intercaladores são [[Aromaticidade|aromáticos]] e moléculas planas e incluem [[brometo de etídio]], [[daunomicina]], [[doxorrubicina]] e [[talidomida]]. Para que um intercalador encaixe entre pares de bases, as bases têm de se separar, abrindo a cadeia dupla. Isto inibe a transcrição e a replicação do ADNDNA, causando toxicidade e mutações. Como resultado, os intercaladores de ADNDNA são muitas vezes [[carcinogénico]]s. [[Benzopireno]], [[acridina]]s, [[aflatoxina]] e brometo de etídio são exemplos bem conhecidos.<ref>{{Citar periódico | autor=Ferguson L, Denny W | titulo=The genetic toxicology of acridines | jornal=Mutat Res | volume=258 | numero=2 | paginas=123–60 | ano=1991 | pmid=1881402}}</ref><ref>{{Citar periódico | autor=Jeffrey A | titulo=DNA modification by chemical carcinogens | jornal=Pharmacol Ther | volume=28 | numero=2 | paginas=237–72 | ano=1985 | pmid=3936066 | doi=10.1016/0163-7258(85)90013-0}}</ref><ref>{{Citar periódico | autor=Stephens T, Bunde C, Fillmore B | titulo=Mechanism of action in thalidomide teratogenesis | jornal=Biochem Pharmacol | volume=59 | numero=12 | paginas=1489–99 | ano=2000 | pmid=10799645 | doi=10.1016/S0006-2952(99)00388-3}}</ref> No entanto, devido à sua capacidade de inibir a transcrição e replicação, estas toxinas também são usadas em [[quimioterapia]] para inibir o crescimento rápido de células tumorais.<ref>{{Citar periódico | autor=Braña M, Cacho M, Gradillas A, de Pascual-Teresa B, Ramos A | titulo=Intercalators as anticancer drugs | jornal=Curr Pharm Des | volume=7 | numero=17 | paginas=1745–80 | ano=2001 | pmid=11562309 | doi=10.2174/1381612013397113}}</ref>

O ADNDNA ocorre normalmente como [[cromossoma]]s lineares em eucariotas e como cromossomas circulares em procariotas. O conjunto dos cromossomas numa célula perfazem o seu [[genoma]]; o [[genoma humano]] tem aproximadamente 3 mil milhões de pares de base dispostos em 46 cromossomas.<ref>{{Citar periódico | autor=Venter J, ''et al.'' | titulo=The sequence of the human genome | jornal=Science | volume=291 | numero=5507 | paginas=1304–51 | ano=2001 | pmid=11181995 | doi=10.1126/science.1058040}}</ref> A informação transportada pelo ADNDNA está contida nas [[sequência de DNA|sequências]] de ADNDNA chamados [[gene]]s. A [[transmissão (genética)|transmissão]] da informação dos genes é conseguida pela complementaridade do emparelhamento das bases. Por exemplo, na transcrição, quando uma célula usa a informação num gene, a sequência de ADNDNA é copiado para uma sequência de ARNRNA complementar por meio da atracção entre o ADNDNA e os nucleotídeos de ARNRNA correctos. Esta cópia de ARNRNA pode ser depois usada para compor uma sequência proteica correspondente no processo de [[tradução (biologia)|tradução]], que depende da mesma interacção entre nucleotídeos de ARNRNA. Alternativamente, uma célula pode simplesmente copiar a sua informação genética num processo chamado replicação do ADNDNA.

[[Ficheiro:T7 RNA polymerase at work.png|thumb|esquerda|[[T7 ARN polimerase|T7 RNA polimerase]] (azul) produzindo um ARNmRNAm (verde) a partir de um molde de ADNDNA (laranja).<ref>{{citar web |autor=Criada a partir de |url=http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=1MSW |publicado=Rcsb.org |título=PDB 1MSW}}</ref>]]

O ADNDNA genómico está localizado no [[núcleo celular]] dos eucariontes, assim como em pequenas quantidades em [[mitocôndria]]s e em [[cloroplasto]]s. Em procariontes, o ADNDNA está dentro de um corpo de forma irregular no citoplasma chamado [[nucleóide]].<ref>{{Citar periódico|autor=Thanbichler M, Wang S, Shapiro L |titulo=The bacterial nucleoid: a highly organized and dynamic structure | jornal=J Cell Biochem |volume=96 |numero=3 | páginas=506–21 |ano=2005 |pmid=15988757 | doi = 10.1002/jcb.20519 }}</ref> A informação genética num genoma está nos genes, e o conjunto completo desta informação num organismo é chamado o seu [[genótipo]]. Um gene é a unidade básica da [[hereditariedade]] e é uma região do ADNDNA que influencia uma característica particular num organismo. Genes contêm uma [[fase aberta de leitura]] que pode ser transcrita, assim como [[sequência reguladora|sequências reguladoras]] tais como [[promotor (genética)|promotores]] ou [[acentuassomo]]s, que controlam a transcrição da fase aberta de leitura.

Em muitas [[espécie]]s, apenas uma pequena fracção da sequência total do genoma codifica uma proteína. Por exemplo, apenas 1,5% do genoma humano consiste de [[exão|exões]] (que codificam proteínas), com mais de 50% do ADNDNA humano consistindo de [[sequência repetitiva (DNA)|sequências repetitivas]].<ref>{{Citar periódico |autor=Wolfsberg T, McEntyre J, Schuler G |titulo=Guide to the draft human genome | jornal=Nature |volume=409 |numero=6822 | páginas=824–6 |ano=2001 |pmid=11236998 | doi = 10.1038/35057000 }}</ref> As razões para a presença de tanto [[ADN não-codificante|DNA não-codificante]] em genomas eucarióticos e as extraordinárias diferenças no [[tamanho do genoma]], ou [[valor C]], entre espécies representam um enigma conhecido por [[Paradoxo do valor C|enigma do valor C]].<ref>{{Citar periódico |autor=Gregory T |titulo=The C-value enigma in plants and animals: a review of parallels and an appeal for partnership | url=http://aob.oxfordjournals.org/cgi/content/full/95/1/133 | jornal=Ann Bot (Lond) |volume=95 |numero=1 | páginas=133–46 |ano=2005 |pmid=15596463 |doi=10.1093/aob/mci009}}</ref> Contudo, sequências de ADNDNA que não codificam proteínas podem ainda codificar moléculas de [[RNA não-codificante|ARN não-codificante]] funcional, que estão envolvidas na regulação da expressão génica.<ref>{{Citar periódico |autor=The ENCODE Project Consortium |titulo=Identification and analysis of functional elements in 1% of the human genome by the ENCODE pilot project |jornal=Nature |volume=447 |numero=7146 | páginas =799–816 |ano=2007 |doi=10.1038/nature05874}}</ref>

Algumas sequências de ADNDNA não-codificante têm um papel estrutural nos cromossomas. Os [[telómero]]s e [[centrómero]]s contêm tipicamente poucos genes, mas são importantes para a função e estabilidade dos cromossomas.<ref name=Nugent/><ref>{{Citar periódico |autor=Pidoux A, Allshire R |titulo=The role of heterochromatin in centromere function | url=http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=1569473 | jornal=Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci |volume=360 |numero=1455 | páginas=569–79 |ano=2005 |pmid=15905142 | doi = 10.1098/rstb.2004.1611 }}</ref> Uma forma abundante de ADNDNA não codificante em humanos são os [[pseudogene]]s, que são cópias de genes que foram desabilitados por mutação.<ref>{{Citar periódico |autor=Harrison P, Hegyi H, Balasubramanian S, Luscombe N, Bertone P, Echols N, Johnson T, Gerstein M |titulo=Molecular fossils in the human genome: identification and analysis of the pseudogenes in chromosomes 21 and 22 | url=http://www.genome.org/cgi/content/full/12/2/272 | jornal=Genome Res |volume=12 |numero=2 | páginas=272–80 |ano=2002 |pmid=11827946 |doi=10.1101/gr.207102}}</ref> Estas sequências são usualmente apenas [[fóssil|fósseis]] moleculares, apesar de poderem servir ocasionalmente como material genético em bruto para a criação de novos genes por meio do processo de [[duplicação de genes]] e [[evolução divergente|divergência]].<ref>{{Citar periódico |autor=Harrison P, Gerstein M |titulo=Studying genomes through the aeons: protein families, pseudogenes and proteome evolution | jornal=J Mol Biol |volume=318 |numero=5 | páginas=1155–74 |ano=2002 |pmid=12083509 |doi=10.1016/S0022-2836(02)00109-2}}</ref>

[[Ficheiro:DNA replication pt.svg|thumb|direita|Replicação de ADNDNA. A dupla hélice é desdobrada por uma [[helicase]] e por uma [[topoisomerase]]. Em seguida, uma [[ADN polimerase|DNA polimerase]] produz uma cópia da ''[[garfo de replicação|cadeia líder]]''. Outra ADNDNA polimerase liga-se à ''cadeia atrasada''. Esta enzima produz segmentos descontínuos (chamados [[fragmento de Okazaki|fragmentos de Okazaki]]) antes de a [[DNA ligase|ADN ligase]] os juntar.]]

Um gene é uma sequência de ADNDNA que contêm informação genética e pode influenciar o [[fenótipo]] de um organismo. Dentro de um gene, a sequência de bases ao longo de uma cadeia de ADNDNA definem uma cadeia de [[RNA mensageiro|ARN mensageiro]], que por sua vez define uma ou mais sequências proteicas. A relação entre a sequência de nucleótidos de um gene e a sequência de [[aminoácido]]s de uma proteína é determinada pelas regras de [[tradução (biologia)|tradução]], conhecidas colectivamente como o [[código genético]]. O código genético consiste de 'palavras' de três letras chamadas [[Codão|codões]] formadas por uma sequência de três nucleótidos (p.e. ACU, CAG, UUU).<ref>{{Citar web|título = Genetic Code |acessodata = 7 de outubro de 2010 |url=http://www.brooklyn.cuny.edu/bc/ahp/BioInfo/GP/GeneticCode.html |publicado=Brooklyn.cuny.edu }}</ref>

Na transcrição, os codões de um gene são copiados para um ARNRNA mensageiro pela [[ARN polimerase|RNA polimerase]]. Esta cópia de ARNRNA é depois descodificada por um [[ribossoma]] que lê a sequência de ARNRNA emparelhando o ARNRNA mensageiro com o [[ARN de transferência|RNA de transferência]], que carrega aminoácidos. Uma vez que há quatro bases em combinações de 3 letras, há 64 codões possíveis (<math>4^3</math> combinações). Estas codificam os vinte aminoácidos, dando à maioria dos aminoácidos mais do que um codão possível. Há também três codões 'stop' ou 'nonsense' significando o fim da região codificante; estes são os codões UAA, UGA e UAG.<ref>{{Citar web|título = Transcribe and Translate a Gene |acessodata = 7 de outubro de 2010 |url=http://learn.genetics.utah.edu/content/begin/dna/transcribe/ |publicado=Learn.genetics.utah.edu }}</ref>

{{Artigo principal|[[Replicação do ADNDNA]]}}

A [[divisão celular]] é essencial para que um organismo cresça, mas quando uma célula se divide tem de replicar o ADNDNA do seu genoma para que as duas células-filha tenham a mesma informação genética que a célula parental. A estrutura em dupla-hélice do ADNDNA fornece um mecanismo simples para a sua replicação. As duas cadeias são separadas e sequências de ADNDNA complementares a cada uma das cadeias são recriadas por uma [[enzima]] chamada [[ADN polimerase|DNA polimerase]]. Esta enzima constrói a cadeia complementar encontrando a base correcta por intermédio do emparelhamento com a base complementar, e ligando-a à cadeia original. Como as polimerases de ADNDNA só conseguem fazer a extensão de uma cadeia de ADNDNA na direcção 5' para 3', outros mecanismos são usados para copiar a cadeia antiparalela da dupla hélice.<ref>{{Citar periódico |autor=Albà M |titulo=Replicative DNA polymerases | url=http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pubmed&pubmedid=11178285 | jornal=Genome Biol |volume=2 |numero=1 | páginas=REVIEWS3002 |ano=2001 |pmid=11178285 |doi=10.1186/gb-2001-2-1-reviews3002}}</ref> Desta forma, a base presente na cadeia antiga determina que base vai aparecer na nova cadeia e a célula acaba com uma cópia perfeita do seu ADNDNA.

Todas as funções do ADNDNA dependem de interacções com proteínas. Estas interacções com proteínas podem ser não-específicas, ou a proteína pode ligar-se especificamente a uma única sequência de ADNDNA. Algumas enzimas também se podem ligar ao ADNDNA. Destas, as polimerases que copiam as sequências de ADNDNA na transcrição e replicação são particularmente importantes.

=== Proteínas que se ligam ao ADNDNA (''DNA-binding'') ===