Desnaturação e Renaturação

O DNA, ácido desoxirribunucleico, é a molécula presente no núcleo das células de todos os seres vivos, e é onde esta carregada toda a informação genética do organismo. É formado por uma fita dupla em forma espiral, fitas essas compostas por nucleotídeos. Sobre sua estrutura, o DNA é constituída por três substâncias químicas, sendo elas:

  • Bases nitrogenadas – Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) e Guanina (G).
  • Pentose – Açúcar que apresenta moléculas formadas por cinco átomos de carbono;
  • Fosfato – radical de ácido fosfático.

Sabendo disso, podemos começar a abordar os processos de desnaturação e renaturação, abordando o como esses fenômenos físicos agem junto ao DNA.

O que é a desnaturação?

Desnaturação e renaturação são fenômenos físicos fundamentais para os processos de replicação, transcrição e recombinação da molécula de DNA. A desnaturação ocorre quando as pontes de hidrogênio entre as cadeias complementares se rompem e as fitas se separam. O inverso é chamado de renaturação, e permite que todas as propriedades originais da molécula sejam restabelecidas.

Soluções de DNA, em pH = 7,0 e temperatura ambiente, são altamente viscosas. A desnaturação da estrutura secundária do DNA pode ser obtida em solução por aumento da temperatura, por titulação com ácidos ou álcalis e por agentes desnaturantes, como a formamida e o dimetil-sulfóxido (DMSO).

Em altas temperaturas ou pH extremos o DNA sofre desnaturação, isto porque ocorre ruptura das pontes de hidrogênio entre os pares de bases. Esta desnaturação faz com que diminua a viscosidade da solução de DNA. Durante a desnaturação nenhuma ligação covalente é desfeita, ficando, portanto as duas fitas de DNA separadas.

Quando o pH e a temperatura voltam ao normal, as duas fitas de DNA espontaneamente se enrolam formando novamente o DNA dupla fita. Este processo envolve duas etapas: uma mais lenta, pois envolve o encontro casual das fitas complementares de DNA, formando um curto segmento de dupla hélice; e outra mais rápida, envolvendo a formação das pontes de hidrogênio entre as bases complementares, reconstruindo a conformação tridimensional.

Os ácidos protonizam os anéis nitrogenados de A, G e C, enquanto os álcalis desprotonizam os anéis nitrogenados de U e T. Esses tratamentos geram grupos carregados no interior da hélice, rompendo as pontes de hidrogênio entre as bases.

Através da medida da absorbância da luz ultravioleta no espectrofotômetro, é possível acompanhar a desnaturação da molécula de DNA.  A medida de absorção da luz UV a 260nm é máxima, e ocorre quando as fitas da dupla hélice estão completamente separadas e as bases expostas ao meio. A absorbância também aumenta com o aumento da temperatura, desnaturando a molécula.

Entendendo os agentes desnaturantes

Os agentes desnaturantes têm maior facilidade em romper as duas pontes de hidrogênio que ligam as bases A e T, do que as três pontes de hidrogênio que ligam as bases C e G. Portanto, são necessárias temperaturas mais elevadas, pH mais alcalino e maiores concentrações de agentes desnaturantes para romper as bases C e G, do que as bases A e T.

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