Ácido desoxirribonucleico: diferenças entre revisões
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{{Artigo principal|[[Quadrúplex-G]]}}
[[Ficheiro:Parallel telomere quadruple.png|thumb|esquerda|Estrutura de um quadrúplex de ADN formado por repetições [[telómero|teloméricas]]. A conformação do esqueleto de ADN é diferente da típica estrutura helicoidal.<ref>{{citar web |autor=
Nas extremidades do cromossomas lineares estão zonas especializadas do ADN 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 ADN 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 ADN, e evitam que o sistema de [[reparo de DNA|reparação de ADN]] 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>
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Um gene é uma sequência de ADN 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 ADN 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 ARN mensageiro pela [[ARN polimerase]]. Esta cópia de ARN é depois descodificada por um [[ribossoma]] que lê a sequência de ARN emparelhando o ARN mensageiro com o [[ARN 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 |arquivourl = https://web.archive.org/web/20100901020352/http://learn.genetics.utah.edu/content/begin/dna/transcribe/ |arquivodata = 2010-09-01 |urlmorta = yes }}</ref>
=== Replicação ===
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[[Ficheiro:Chromosomal Recombination.svg|thumb|esquerda|A recombinação implica a rotura e reunião de dois (M e F) para produzir dois cromossomas novos, reorganizados (C1 e C2).]]
Uma hélice de ADN normalmente não interage com outros segmentos de ADN. Nas células humanas os diferentes cromossomas ocupam áreas separadas no [[núcleo celular]] denominadas “territórios cromossómicos”.<ref>{{Citar periódico |autor=Cremer T, Cremer C |titulo=Chromosome territories, nuclear architecture and gene regulation in mammalian cells | jornal=Nat Rev Genet |volume=2 |numero=4 | páginas=292–301 |ano=2001 |pmid=11283701 | doi = 10.1038/35066075}}</ref> A separação física dos diferentes cromossomas é importante para que o ADN mantenha a sua capacidade de funcionar como um armazém estável de informação. Um dos poucos momentos em que os cromossomas interagem é durante o [[sobrecruzamento cromossómico]] (''chromosomal crossover'', em inglês), durante o qual se [[recombinação genética|recombinam]]. O sobrecruzamento cromossómico ocorre quando duas hélices de ADN se rompem, sofrem intercâmbio e se unem novamente.<ref>{{Citar web |título = Chromosomal crossover |língua = inglês |acessodata = 7 de outubro de 2010 |url = http://www.sciencedaily.com/articles/c/chromosomal_crossover.htm |publicado = Sciencedaily.com |arquivourl = https://web.archive.org/web/20110521193810/http://www.sciencedaily.com/articles/c/chromosomal_crossover.htm |arquivodata = 2011-05-21 |urlmorta = yes }}</ref>
A recombinação permite aos cromossomas trocar informação genética e produzir novas combinações de genes, o que aumenta a eficiência da [[selecção natural]] e pode ser importante na evolução rápida de novas proteínas.<ref>{{Citar periódico |autor=Pál C, Papp B, Lercher M |titulo=An integrated view of protein evolution | jornal=Nat Rev Genet |volume=7 |numero=5 | páginas=337–48 |ano=2006 |pmid=16619049 | doi = 10.1038/nrg1838}}</ref> Durante a profase I da [[meiose]], uma vez que os cromossomas homólogos estão perfeitamente emparelhados formando estruturas que se denominam bivalentes, produz-se o fenómeno de sobrecruzamento ou entrecruzamento ''(crossing-over)'', no qual os cromatídeos homólogos não irmãos (procedentes do pai e da mãe) trocam material genético. A recombinação genética resultante faz aumentar em grande medida a variação genética entre a descendência de progenitores que se reproduzem por via sexual. A recombinação genética também pode estar implicada na [[reparação do ADN]], em particular na resposta celular às roturas da dupla cadeia (''double-strand breaks'').<ref>{{Citar periódico |autor=O'Driscoll M, Jeggo P |titulo=The role of double-strand break repair - insights from human genetics | jornal=Nat Rev Genet |volume=7 |numero=1 | páginas=45–54 |ano=2006 |pmid=16369571 | doi = 10.1038/nrg1746}}</ref>
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[[Ficheiro:Friedrich Miescher.jpg|thumb|esquerda|[[Johann Friedrich Miescher|Friedrich Miescher]].]]
A história do ADN começa no final da [[década de 1860]], com a chegada do médico suíço [[Johann Friedrich Miescher|Friedrich Miescher]] ([[1844]]-[[1895]]) à [[Universidade de Tübingen]], uma pacata cidade no sul da [[Alemanha]]. O jovem pesquisador estava disposto à dedicar-se ao estudo da química da célula e escolheu essa universidade porque nela o químico [[Felix Hoppe-Seyler]] (1825-1895) havia inaugurado um importante laboratório de [[química fisiológica]]. Na época floresciam ideias a respeito das origens e funções das células, após a queda da teoria da [[Abiogênese|geração espontânea]]. A teoria celular estabelecia-se como um dos pilares da Biologia. Por tudo isso, as células atraíam a atenção de estudantes entusiasmados, como Miescher.<ref name="dahm">{{Citar periódico|autor=Dahm R|data=Janeiro de 2008|formato=PDF|titulo=Discovering DNA: Friedrich Miescher and the early years of nucleic acid research|jornal=Human Genetics|volume=122|numero=6|páginas=565–581|doi=10.1007/s00439-007-0433-0|pmid=17901982|url=http://vanguardia.udea.edu.co/cursos/Ingenieria%20genetica/Clase%20Nov11/Historia%20de%20los%20acidos%20nucleicos/Friedrich%20Miescher-1.pdf|acessodata=2010-08-25|arquivourl=https://web.archive.org/web/20120119013517/http://vanguardia.udea.edu.co/cursos/Ingenieria%20genetica/Clase%20Nov11/Historia%20de%20los%20acidos%20nucleicos/Friedrich%20Miescher-1.pdf|arquivodata=2012-01-19|urlmorta=yes}}</ref>
Felix Hoppe-Seyler foi quem primeiro descreveu as interações entre a [[hemoglobina]], a proteína responsável pela cor do sangue, e o gás [[oxigênio]]. Seu trabalho levou-o a interessar-se pela composição bioquímica dos [[linfócito]]s. Mas Miescher enfrentou dificuldades para obter amostras com linfócitos em quantidade e grau de pureza adequados. Por sugestão de Hoppe-Seyler, Miescher começou a estudar a química das células do pus; o material para a pesquisa era abundante, pois dezenas de bandagens com material purulento eram diariamente descartadas por um hospital próximo à universidade. Miescher desenvolveu técnicas adequadas para o isolamento das células presentes em pus das bandagens e para a sua análise química. O objetivo inicial era investigar as proteínas celulares, um grupo de substâncias descoberto cerca de trinta anos antes.<ref name="dahm" />
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A investigação sobre o ADN tem um impacto significativo, especialmente no âmbito da [[medicina]], mas também na agricultura e pecuária, com objectivos de domesticação, selecção e de cruzamentos dirigidos. A moderna biologia e bioquímica fazem uso intensivo da [[tecnologia]] do [[ADN recombinante]], introduzindo genes de interesse em organismos, com o objectivo de expressar uma proteína recombinante concreta, que pode ser:
* isolada para seu uso posterior: por exemplo, podem-se transformar [[microorganismo]]s para produzir grandes quantidades de substâncias úteis, como a insulina, que posteriormente se isolam e se utilizam em terapias.<ref>{{Citar periódico |autor=Miller WL. |titulo= Use of recombinant DNA technology for the production of polypeptides |jornal= Adv Exp Med Biol |volume=118 |numero= |páginas=153-74 |ano=1979 |url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/91311?ordinalpos=635&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVDocSum}}</ref><ref name="Leader2008">{{Citar periódico | autor = Leader B, Baca QJ, Golan DE. | ano = 2008 | titulo = Protein therapeutics: a summary and pharmacological classification | jornal = Nat Rev Drug Discov | volume = 7 | numero =1 |paginas=21-39 |url=http://www.nature.com/nrd/journal/v7/n1/abs/nrd2399.html;jsessionid=C9C8F81DAEEF4322DCB64A234B9887E1}}</ref><ref name="Dingermann2008">{{Citar periódico | autor = Dingermann T. | ano = 2008 | titulo = Recombinant therapeutic proteins: production platforms and challenges | jornal = Biotechnol J | volume = 3 | numero = 1 | paginas = 90-7 | url = http://www3.interscience.wiley.com/journal/117351636/abstract?CRETRY=1&SRETRY=0 }}{{Ligação inativa|1={{subst:DATA}} }}</ref>
* necessária para substituir a expressão de um gene endógeno danificado que seja causador de uma patologia, o que permitiria o restabelecimento da actividade da proteína perdida e eventualmente a recuperação do estado fisiológico normal, não patológico. Este é o objectivo da [[terapia genética]], um dos campos em que se está a trabalhar activamente em medicina, analisando vantagens e inconvenientes de diferentes sistemas de administração do gene (virais e não virais) e os mecanismos de selecção do ponto de integração dos elementos genéticos (distintos para os vírus e transposões) no genoma alvo.<ref name="Voigt2008">{{Citar periódico | autor = Voigt K, Izsvák Z, Ivics Z. | ano = 2008 | titulo = Targeted gene insertion for molecular medicine | jornal =J Mol Med | volume = Jul 8. |url=http://www.springerlink.com/content/1582j3582v627028/}}</ref> Neste caso, antes de apresentar-se a possibilidade de realizar uma terapia génica numa determinada patologia, é fundamental compreender o impacto do gene de interesse no desenvolvimento de dita patologia, para o qual é necessário o desenvolvimento de um modelo animal, eliminando ou modificando dito gene num animal de laboratório, mediante a técnica ''[[Nocaute de genes|nocaute]]''.<ref>{{Citar periódico |autor=Houdebine L |titulo=Transgenic animal models in biomedical research |jornal=Methods Mol Biol |volume=360 |numero= |páginas=163–202 |ano=2007 |pmid=17172731}} [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17172731?ordinalpos=6&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVDocSum}}</ref> Só no caso de os resultados no modelo animal serem satisfatórios poderá ser analisada a possibilidade de restabelecer o gene danificado mediante terapia génica.
* utilizada para enriquecer um alimento: por exemplo, a composição do leite (que é uma importante fonte de proteínas para o consumo humano e animal) pode modificar-se mediante transgénese, adicionando genes exógenos e inactivando genes endógenos para melhorar o seu valor nutricional, reduzir infecções nas glândulas mamárias, proporcionar aos consumidores proteínas antipatogénicas e preparar proteínas recombinantes para o uso farmacêutico.<ref name="Soler2006">{{citar jornal | autor = Soler E, Thépot D, Rival-Gervier S, Jolivet G, Houdebine LM. | ano = 2006 | titulo = Preparation of recombinant proteins in milk to improve human and animal health | jornal = Reprod Nutr Dev. | volume = 46 | numero = (5) 579-88}} [http://rnd.edpsciences.org/index.php?option=article&access=doi&doi=10.1051/rnd:2006029] {{Wayback|url=http://rnd.edpsciences.org/index.php?option=article&access=doi&doi=10.1051%2Frnd%3A2006029 |date=20090703201026 }}</ref><ref name="chávez2003">{{citar jornal | autor = Chávez A, Muñoz de Chávez M. | ano = 2003 | titulo = Nutrigenomics in public health nutrition: short-term perspectives | jornal = Eur J Clin Nutr. | volume = 57 | numero = Suppl 1 S97-100}} [http://www.nature.com/ejcn/journal/v57/n1s/abs/1601809a.html]</ref>
* útil para melhorar a resistência do organismo transformado: por exemplo, em plantas podem-se introduzir genes que conferem resistência a agentes patogénicos (vírus, insectos, fungos), assim como a agentes estressantes abióticos (salinidade, seca, metais pesados).<ref name="Vasil2007">{{Citar periódico | autor = Vasil IK. | ano = 2007 | titulo = Molecular genetic improvement of cereals: transgenic wheat (Triticum aestivum L.) | jornal = Plant Cell Rep. | volume = 26 | numero = 8 |paginas= 1133-54|url=http://www.springerlink.com/content/b326421272852332/}}</ref><ref>{{Citar periódico |autor=Daniell H, Dhingra A |titulo=Multigene engineering: dawn of an exciting new era in biotechnology |jornal=Curr Opin Biotechnol |volume=13 |numero=2 |páginas=136–41 |ano=2002 |pmid=11950565 |doi=10.1016/S0958-1669(02)00297-5}}</ref><ref>{{Citar periódico |autor=Job D |titulo=Plant biotechnology in agriculture |jornal=Biochimie |volume=84 |numero=11 |páginas=1105–10 |ano=2002 |pmid=12595138 |doi=10.1016/S0300-9084(02)00013-5}}</ref>
=== Medicina Forense ===
A [[Medicina Forense]] pode utilizar o ADN presente no [[sangue]], no [[sémen]], na [[pele]], na [[saliva]] ou em pelos existentes na cena de um crime para identificar o responsável. Esta técnica denomina-se [[impressão genética]] ou ''perfil de ADN''. Ao realizar a impressão genética, compara-se o comprimento de secções altamente variáveis do ADN repetitivo, como os [[microssatélite (genética)|microssatélites]], entre pessoas diferentes. Este método é muito fiável para identificar um criminoso.<ref>{{Citar periódico |autor=Collins A, Morton N |titulo=Likelihood ratios for DNA identification | url=http://www.pnas.org/cgi/reprint/91/13/6007.pdf |formato=PDF | jornal=Proc Natl Acad Sci USA |volume=91 |numero=13 | páginas=6007–11 |ano=1994 |pmid=8016106 |doi=10.1073/pnas.91.13.6007}}</ref> No entanto, a identificação pode complicar-se se a cena do crime estiver contaminada com ADN de pessoas diferentes.<ref>{{Citar periódico |autor=Weir B, Triggs C, Starling L, Stowell L, Walsh K, Buckleton J |titulo=Interpreting DNA mixtures | jornal=J Forensic Sci |volume=42 |numero=2 | páginas=213–22 |ano=1997 |pmid=9068179}}</ref> A técnica da impressão genética foi desenvolvida em 1984 pelo geneticista britânico Sir [[Alec Jeffreys]],<ref>{{Citar periódico |autor=Jeffreys A, Wilson V, Thein S |titulo=Individual-specific 'fingerprints' of human DNA | jornal=Nature |volume=316 |numero=6023 | páginas=76–9 |ano=1985|pmid=2989708 |doi=10.1038/316076a0}}</ref> e utilizada pela primeira vez para condenar [[Colin Pitchfork]] por causa dos assassinatos de Narborough (Reino Unido) em 1983 e 1986.<ref>{{Citar web |url=http://www.forensic.gov.uk/html/media/case-studies/f-18.html |publicado=Forensic.gov.uk |título=Colin Pitchfork — first murder conviction on DNA evidence also clears the prime suspect Forensic Science Service |acessodata=23 de dezembro de 2006 |língua=inglês |arquivourl=https://web.archive.org/web/20120110062057/http://www.forensic.gov.uk/html/media/case-studies/f-18.html |arquivodata=2012-01-10 |urlmorta=yes }}</ref> Pode-se requerer às pessoas acusadas de certos tipos de crimes que cedam uma amostra de ADN para ser introduzida numa base de dados. Isto tem facilitado o trabalho dos investigadores na resolução de casos antigos, onde só se obteve uma amostra de ADN da cena do crime, em alguns casos permitindo exonerar um convicto. A impressão genética também pode ser utilizado para identificar vítimas de acidentes em massa,<ref>{{Citar web |url=http://massfatality.dna.gov/Introduction/ |publicado=Massfatality.dna.gov |título=DNA Identification in Mass Fatality Incidents |acessodata= |data=setembro 2006 |obra=National Institute of Justice |arquivourl=https://web.archive.org/web/20061112000837/http://massfatality.dna.gov/Introduction/ |arquivodata=2006-11-12 |urlmorta=yes }}</ref> ou para realizar provas de consanguinidade.<ref>{{citar web |autor=Bhattacharya, Shaoni. |url=http://www.newscientist.com/article.ns?id=dn4908 |publicado=Newscientist.com |título=Killer convicted thanks to relative's DNA'' |data=20 de Abril de 2004|acessodata=22 de dezembro de 2006}}</ref>
=== Bioinformática ===
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*{{Link|en|2=http://pipe.scs.fsu.edu/displar.html|3=DISPLAR: Predição de sítios de ligação ao ADN em proteínas}}
*{{Link|en|2=http://www.dnalc.org/|3=Dolan DNA Learning Center}}
*{{en}} [[Robert Olby|Olby, R.]] (2003) [https://web.archive.org/web/20070207145444/http://chem-faculty.ucsd.edu/joseph/CHEM13/DNA1.pdf "Quiet debut for the double helix"] ''Nature'' '''421''' (January 23): 402–405.
*{{Link|en|2=http://www.blackwellpublishing.com/trun/artwork/Animations/cloningexp/cloningexp.html|3=guia básico animado de clonagem de ADN}}
*{{Link|en|2=http://nobelprize.org/educational_games/medicine/dna_double_helix/|3=DNA the Double Helix Game |4=- Do sítio oficial do Prémio Nobel}}
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