Ácido desoxirribonucleico

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Ácido desoxirribonucleico 
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DNA (desambiguação). 
 
 
Estrutura de um ADN. 
 
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O ácido desoxirribonucleico (ADN, em português: ácido desoxirribonucleico; ou 
DNA, em inglês: deoxyribonucleic acid) é um composto orgânico cujas moléculas 
contêm as instruções genéticas que coordenam o desenvolvimento e funcionamento de 
todos os seres vivos e alguns vírus. O seu principal papel é armazenar as informações 
necessárias para a construção das proteínas e ARNs. Os segmentos de ADN que contêm 
a informação genética são denominados genes. O restante da sequência de ADN tem 
importância estrutural ou está envolvido na regulação do uso da informação genética. 
A estrutura da molécula de ADN foi descoberta conjuntamente pelo norte-americano 
James Watson e pelo britânico Francis Crick em 7 de Março de 1953, o que lhes valeu o 
Prêmio Nobel de Fisiologia/Medicina em 1962, juntamente com Maurice Wilkins. 
Do ponto de vista químico, o ADN é um longo polímero de unidades simples 
(monômeros) de nucleotídeos, cuja cadeia principal é formada por moléculas de 
açúcares e fosfato intercalados unidos por ligações fosfodiéster. Ligada à molécula de 
açúcar está uma de quatro bases nitrogenadas. A sequência de bases ao longo da 
molécula de ADN constitui a informação genética. A leitura destas sequências é feita 
através do código genético, que especifica a sequência linear dos aminoácidos das 
proteínas. A tradução é feita por um RNA mensageiro que copia parte da cadeia de 
ADN por um processo chamado transcrição e posteriormente a informação contida 
neste é "traduzida" em proteínas pela tradução. Embora a maioria do ARN produzido 
seja usado na síntese de proteínas, algum ARN tem função estrutural, como por 
exemplo o ARN ribossômico, que faz parte da constituição dos ribossomos. 
Dentro da célula, o ADN 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 através de um processo chamado 
replicação. Eucariontes como animais, plantas e fungos têm o seu ADN dentro do 
núcleo enquanto que procariontes como as bactérias o têm disperso no citoplasma. 
Dentro dos cromossomas, proteínas da cromatina como as histonas compactam e 
organizam o ADN. Estas estruturas compactas guiam as interacções entre o ADN e 
outras proteínas, ajudando a controlar que partes do ADN são transcritas. 
O ADN é responsável pela transmissão das características hereditárias de cada ser vivo. 
Índice 
 1 Propriedades físicas e químicas 
o 1.1 Emparelhamento de bases 
o 1.2 Sulcos 
o 1.3 Senso e antissenso 
o 1.4 Superenrolamento 
o 1.5 Estrutura alternativa da dupla hélice 
o 1.6 Estruturas em quadrúplex 
 2 Modificações químicas 
o 2.1 Modificações de bases 
o 2.2 Danos ao ADN 
 3 Funções biológicas 
o 3.1 Genes e genomas 
o 3.2 Transcrição e tradução 
o 3.3 Replicação 
 4 Interacções com proteínas 
o 4.1 Proteínas que se ligam ao ADN (DNA-binding) 
o 4.2 Enzimas que modificam o ADN 
 4.2.1 Nucleases e ligases 
 4.2.2 Topoisomerases e helicases 
 4.2.3 Polimerases 
 5 Recombinação genética 
 6 Evolução do metabolismo de ADN 
 7 História 
o 7.1 Descoberta 
o 7.2 Elucidação da composição química 
o 7.3 Descoberta da transformação 
o 7.4 Experimento de Hershey-Chase 
 8 Aplicações 
o 8.1 Engenharia genética 
o 8.2 Medicina Forense 
o 8.3 Bioinformática 
o 8.4 Nanotecnologia de ADN 
o 8.5 História e antropologia 
 9 Ver também 
 10 Referências 
 11 Bibliografia 
 12 Ligações externas 
Propriedades físicas e químicas 
 
 
Estrutura química do ADN. 
O ADN é um longo polímero formado por unidades repetidas chamadas 
nucleotídeos.[1][2] A cadeia de ADN tem 2,2 a 2,4 nanómetros de largura, e um 
nucleotídeo possui aproximadamente 0,33 nanómetros de comprimento.[3] Embora os 
monômeros (nucleotídeos) que constituem o ADN sejam muito pequenos, os polímeros 
de ADN podem ser moléculas enormes, com milhões de nucleotídeos. Por exemplo, o 
maior cromossomo humano (cromossomo 1), possui 220 milhões de pares de bases de 
comprimento.[4] Uma molécula de ADN do ser humano possui aproximadamente dois 
metros de comprimento, encapsulada em um núcleo celular de 6 µm, o equivalente a 
acomodar uma linha de 40 km de comprimento em uma bola de tênis.[1] 
Em organismos vivos, o ADN não existe como uma molécula única (cadeia simples), 
mas sim como um par de moléculas firmemente associadas.[5][6] As duas longas cadeias 
de ADN enrolam-se como uma trepadeira formando uma 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 através 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 ADN pode ser referido como um polinucleotídeo. [7] 
 
 
Uma cadeia de ADN. 
A cadeia principal do ADN é formada por fosfato e resíduos de açúcar, dispostos 
alternadamente. O açúcar no ADN é 2-desoxirribose, uma pentose (açúcar com cinco 
carbonos). Os açúcares são unidos por grupos fosfato que formam ligações fosfodiester 
entre o terceiro e quinto átomos de carbono dos anéis de açúcar adjacentes. Estas 
ligações assimétricas significam que uma cadeia de ADN 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 ADN é designado antiparalelo. As terminações 
assimétricas das cadeias de ADN são designadas terminais 5' (cinco linha) e 3' (três 
linha). Uma das diferenças principais entre o ADN e o ARN encontra-se no açúcar, com 
a substituição da 2-desoxirribose no ADN pela ribose no ARN.[1] 
A dupla hélice do ADN é estabilizada por pontes de hidrogênio entre as bases presas às 
duas cadeias. As quatro bases encontradas no ADN são a adenina (A), citosina (C), 
guanina (G) e timina (T). Estas quatro bases ligam-se ao açúcar/fosfato para formar o 
nucleotídeo completo.[1] 
Estas bases são classificadas em dois tipos; a adenina e guanina são compostos 
heterocíclicos chamados purinas, enquanto que a citosina e timina são pirimidinas. Uma 
quinta base (uma pirimidina) chamada uracila (U) aparece no ARN 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 ADN, só ocorrendo como um produto da 
decomposição da citosina.[1] Exceções para esta regra são os fagos AR9, 3NT, I10, bem 
como o PBS1 (muito utilizado em pesquisas), que contém uracila no seu ADN, em vez 
de timina.[8] 
 
 
No topo, pareamento GC com três pontes de hidrogênio. Em baixo, AT com duas 
pontes de hidrogênio. 
Emparelhamento de bases 
Cada tipo de base numa cadeia forma uma ligação com apenas um tipo de base na outra 
cadeia. Este comportamento é designado de 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 ADN.[9] Como as pontes de hidrogênio não 
são ligações covalentes, podem ser quebradas e reunidas com relativa facilidade. Desta 
forma, as duas fitas da dupla hélice de ADN podem ser separadas como um zíper (fecho 
de correr) por força mecânica ou altas temperaturas.[10] Como resultado desta 
complementariedade, toda a informação contida numa das cadeias de ADN está também 
contida na outra, o que é fundamental para a replicação do ADN.[1] 
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 ADN determina a força de interação entre as duas cadeias. [11] 
Uma parte da dupla cadeia de ADN que precisa de ser separada facilmente, tal como a 
TATAAT Caixa de Pribnow nos 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 Tm). Quando todos os pares de base numa dupla hélice 
de ADN quebram as suas ligações, as duas cadeias separam-se e existem em solução 
como duas moléculas completamente independentes. Estas moléculas de ADN de 
cadeia simples não têm uma única forma comum, mas algumas conformações são mais 
estáveis do que outras.[12] 
Sulcos 
O ADN 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.[13] 
Há dois tipos de sulcos na superfície da dupla hélice: um com 22 Å denominado sulco 
maior e um com 12 Å designado de sulco menor.[14] 
A principal função dos sulcos do ADN 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.[15] 
Senso e antissenso 
Uma sequência de ADN é chamada de senso se possui a mesma sequência do ARNm. A 
cadeia oposta (complementar) à cadeia "senso" é denominada sequência antissenso. 
Como a ARN polimerase sintetiza um ARN que é complementar à fita molde, então 
podemos dizer que ela utiliza a cadeia anti-senso como molde para produzir um ARN. 
As sequências senso e anti-senso podem existir em diferentes partes da mesma cadeia 
de ADN, 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 
ARN.[16] Nas bactérias, a sobreposição pode estar envolvida da regulação da 
transcrição.[17] 
Nos vírus, a sobreposição aumenta a capacidade do armazenamento de informações em 
pequenos genomas virais.[18] 
Superenrolamento 
O ADN pode ser torcido num processo denominado superenrolamento. No estado 
relaxado do ADN, uma fita normalmente dá uma volta completa ao eixo da dupla hélice 
a cada 10,4 pares de base, mas se o ADN está torcido, as cadeias ficam mais ou menos 
enroladas.[19] 
Se o ADN 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 ADN apresenta um ligeiro superenrolamento negativo que é causado pela 
ação da enzima topoisomerase.[20] 
Estas enzimas também são necessárias para aliviar o estresse de torção causado no ADN 
durante os processos de transcrição e replicação.[21] 
Estrutura alternativa da dupla hélice 
 
 
Da direita para a esquerda, a estrutura do ADN A, B e Z. 
O ADN pode existir em muitas formações diferentes. As formações mais comuns são: 
ADN-A, ADN-B, ADN-C, ADN-D,[22] ADN-E,[23] ADN-H,[24] ADN-L,[22] ADN-P,[25] e 
ADN-Z.[26] 
Porém, só as formações de ADN A, B e Z foram encontradas em sistemas biológicos 
naturais. A formação que o ADN adopta depende de vários fatores da própria sequência 
de ADN: a intensidade e direção do superenrolamento, modificações químicas das bases 
e a solução na qual o ADN está presente (ex.: concentração de metais, iões e 
poliaminas).[27] 
Das três formações referidas, a forma “B” é a mais comum nas condições encontradas 
nas células.[28] 
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 ADN desidratadas, enquanto na célula pode ser produzida 
por pareamento híbrido de ADN e ARN ou pelo complexo enzima-ADN.[29][30] 
Em segmentos de ADN onde as bases foram quimicamente modificadas por metilação, 
o ADN pode sofrer uma grande modificação na sua formação e adoptar a forma ADN-
Z. A cadeia gira sobre o eixo da dupla hélice para a esquerda, o oposto da forma mais 
comum – ADN-B.[31] 
Esta estrutura é rara e pode ser reconhecida por proteínas especificas de ligação com o 
ADN-Z. Pode estar envolvida na regulação da transcrição.[32] 
Estruturas em quadrúplex 
 
 
Estrutura de um quadrúplex de ADN formado por repetições teloméricas. A 
conformação do esqueleto de ADN é diferente da típica estrutura helicoidal.[33] 
Nas extremidades do cromossomas lineares estão zonas especializadas do ADN 
chamadas telómeros. 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.[34] Estas tampas de cromossoma especializadas também ajudam a 
proteger as extremidades do ADN, e evitam que o sistema de reparação de ADN 
elimine estas regiões como erros que precisassem de ser corrigidos.[35] Em células 
humanas, os telómeros têm normalmente vários milhares de repetições de uma 
sequência simples (TTAGGG).[36] 
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 ADN. 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.[37] Estas estruturas são 
estabilizadas por pontes de hidrogénio entre as margens das bases e por quelação de um 
ião metálico no centro de cada unidade de quatro bases.[38] 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.[39] 
Além destas estruturas empilhadas, os telómeros também formam grandes estruturas em 
forma de laço chamados telomere loops ou T-loops. O ADN de cadeia simples enrola-se 
à volta de um círculo grande estabilizado por proteínas que se ligam a telómeros.[40] 
Mesmo no fim dos T-loops, o ADN de cadeia simples do telómero é mantido sobre uma 
região de ADNde cadeia dupla pela cadeia do telómero que desestabiliza o ADN de 
dupla hélice e o emparelhamento de bases de uma das duas cadeias. Esta estrutura de 
cadeia tripla é chamada de laço de deslocamento ou D-loop.[37] 
Modificações químicas 
 
 
citosina 5-metilcitosina timina 
Estrutura da citosina com e sem o grupo 5-metil. Depois de desaminação, a 5-metilcitosina tem a mesma 
estrutura da timina 
Modificações de bases 
A expressão de genes é influenciado pela maneira como o ADN 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.[41] O nível médio de metilação varia entre organismos - o verme 
Caenorhabditis elegans tem pouca metilação da citosina, enquanto que vertebrados têm 
níveis mais elevados, com até 1% do seu ADN contendo 5-metilcitosina[42] Apesar da 
importância da 5-metilcitosina, esta pode desaminar transformando-se em timina. 
Citosinas metiladas são por isso especialmente susceptíveis de sofrer mutações.[43] 
Outras modificações de bases incluem metilação de adeninas em bactérias e glicosilação 
do uracilo para produzir a "base-J" em organismos da classe Kinetoplastida.[44][45] 
Danos ao ADN 
 
 
Benzopireno, o maior mutagénio no fumo do tabaco, ligando-se ao ADN[46] 
O ADN pode ser danificado por muitos tipos diferentes de mutagénios, que alteram a 
sequência de ADN. Estes incluem agentes oxidantes, agentes alquilantes e também por 
radiação electromagnética de grande energia tal como luz ultravioleta e raios-X. O tipo 
de dano ao ADN produzido depende do tipo de mutagénio. A luz ultravioleta, por 
exemplo, pode danificar o ADN produzindo dímeros de timina, que são ligações 
cruzadas entre pirimidinas.[47] Por outro lado, oxidantes como radicais livres ou 
peróxido de hidrogénio produzem múltiplos tipos de danos, incluindo modificações de 
bases, em particular guanosina, e quebras das cadeias duplas.[48] Em cada célula 
humana, cerca de 500 bases podem sofrer danos por oxidação por dia.[49][50] As quebras 
da cadeia dupla são lesões oxidativas de difícil reparação, que podem produzir mutações 
pontuais, inserções e delecções, assim como translocações cromossómicas.[51] 
Muitos mutagénios encaixam entre o espaço entre dois pares de bases adjacentes, na 
chamada intercalação. A maioria dos intercaladores são 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 ADN, causando toxicidade e mutações. 
Como resultado, os intercaladores de ADN são muitas vezes carcinogénicos. 
Benzopireno, acridinas, aflatoxina e brometo de etídio são exemplos bem 
conhecidos.[52][53][54] 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.[55] 
Funções biológicas 
O ADN ocorre normalmente como cromossomas 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.[56] A informação transportada pelo ADN 
está contida nas sequências de ADN chamados genes. A 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 
ADN é copiado para uma sequência de ARN complementar através da atracção entre o 
ADN e os nucleotídeos de ARN correctos. Esta cópia de ARN pode ser depois usada 
para compor uma sequência proteica correspondente no processo de tradução, que 
depende da mesma interacção entre nucleotídeos de ARN. Alternativamente, uma célula 
pode simplesmente copiar a sua informação genética num processo chamado replicação 
do ADN. 
Genes e genomas 
 
 
T7 ARN polimerase (azul) produzindo um ARNm (verde) a partir de um molde de 
ADN (laranja).[57] 
O ADN genómico está localizado no núcleo celular dos eucariontes, assim como em 
pequenas quantidades em mitocôndrias e em cloroplastos. Em procariontes, o ADN está 
dentro de um corpo de forma irregular no citoplasma chamado nucleóide.[58] 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 ADN que influencia uma característica particular 
num organismo. Genes contêm uma fase aberta de leitura que pode ser transcrita, assim 
como sequências reguladoras tais como promotores ou acentuassomos, que controlam a 
transcrição da fase aberta de leitura. 
Em muitas espécies, apenas uma pequena fracção da sequência total do genoma codifica 
uma proteína. Por exemplo, apenas 1,5% do genoma humano consiste de exões (que 
codificam proteínas), com mais de 50% do ADN humano consistindo de sequências 
repetitivas.[59] As razões para a presença de tanto ADN não-codificante em genomas 
eucarióticos e as extraordinárias diferenças no tamanho do genoma, ou valor C, entre 
espécies representam um enigma conhecido por enigma do valor C.[60] Contudo, 
sequências de ADN que não codificam proteínas podem ainda codificar moléculas de 
ARN não-codificante funcional, que estão envolvidas na regulação da expressão 
génica.[61] 
Algumas sequências de ADN não-codificante têm um papel estrutural nos 
cromossomas. Os telómeros e centrómeros contêm tipicamente poucos genes, mas são 
importantes para a função e estabilidade dos cromossomas.[35][62] Uma forma abundante 
de ADN não codificante em humanos são os pseudogenes, que são cópias de genes que 
foram desabilitados por mutação.[63] Estas sequências são usualmente apenas fósseis 
moleculares, apesar de poderem servir ocasionalmente como material genético em bruto 
para a criação de novos genes através do processo de duplicação de genes e 
divergência.[64] 
Transcrição e tradução 
 
 
Replicação de ADN. A dupla hélice é desdobrada por uma helicase e por uma 
topoisomerase. Em seguida, uma ADN polimerase produz uma cópia da cadeia líder. 
Outra ADN polimerase liga-se à cadeia atrasada. Esta enzima produz segmentos 
descontínuos (chamados fragmentos de Okazaki) antes de a ADN ligase os juntar. 
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 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 aminoácidos de uma proteína é determinada pelas regras de tradução, 
conhecidas colectivamente como o código genético. O código genético consiste de 
'palavras' de três letras chamadas codões formadas por uma sequência de três 
nucleótidos (p.e. ACU, CAG, UUU).[65] 
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 ( 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.[66] 
Replicação 
A divisão celular é essencial para que um organismo cresça, mas quando uma célula se 
divide tem de replicar o ADN do seu genoma para que as duas células-filha tenham a 
mesma informação genética que a célula parental. A estrutura em dupla-hélice do ADN 
fornece um mecanismo simples para a sua replicação. As duas cadeias são separadas e 
sequências de ADN complementares a cada uma das cadeias são recriadas por uma 
enzima chamada ADN polimerase. Esta enzima constrói a cadeia complementar 
encontrando a base correcta através de emparelhamento com a base complementar, e 
ligando-a à cadeia original. Como as polimerases de ADN só conseguem fazer a 
extensão de uma cadeia de ADN na direcção 5' para 3', outros mecanismos são usados 
para copiar a cadeia antiparalela da dupla hélice.[67] 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 ADN. 
Interacções com proteínas 
Todas as funções do ADN 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 ADN. Algumas enzimas também se podem ligar ao ADN. 
Destas, as polimerases que copiam as sequências de ADN na transcrição e replicação 
são particularmente importantes. 
Proteínas que se ligam ao ADN (DNA-binding) 
 
Interacção do ADN com histonas (mostrado em branco, em cima). Os aminoácidos 
básicos destas proteínas (em baixo à esquerda, em azul) liga-se aos grupos fosfato do 
ADN (em baixo à direita, em vermelho). 
Proteínas estruturais que se ligam ao ADN são exemplos bem estudados de interacções 
não-específicas ADN-proteínas. Nos cromossomas, o ADN está ligado a proteínas 
estruturais formando complexos. Estas proteínas organizam o ADN numa estrutura 
compacta, a cromatina. Em eucariontes esta estrutura envolve a ligação do ADN a um 
complexo de pequenas proteínas básicas chamadas histonas, enquanto que em 
procariontes estão envolvidas vários tipos de proteínas.[68][69] As histonas formam um 
complexo em forma de disco, o nucleossoma, que contém duas voltas completas de 
ADN de cadeia dupla à sua volta. Estas interacções não-específicas formam-se quando 
os resíduos básicos das histonas fazem ligações iónicas ao esqueleto açúcar-fosfato 
acídico do ADN, e por isso são largamente independentes da sequência de bases.[70] 
Modificações químicas nestes resíduos de amino-ácidos incluem metilação, fosforilação 
e acetilação.[71] Estas mudanças químicas alteram a força da interacção entre o ADN e 
as histonas, tornando o ADN mais ou menos acessível a factores de transcrição e 
mudando a taxa de transcrição.[72] Outras proteínas com ligação a ADN não-específicas 
incluem o grupo de proteínas de alta mobilidade, que se ligam a ADN dobrado ou 
distorcido.[73] Estas proteínas são importantes pois dobram conjuntos de nucleossomas e 
organizam-nos em estruturas maiores que constituem os cromossomas.[74] 
Um grupo distinto destas proteínas são as que se ligam especificamente a ADN de 
cadeia simples. Nos humanos, a proteína de replicação A é o membro desta família mais 
bem compreendido e é usado em processos onde a dupla hélice é separada, incluindo 
durante a replicação do ADN, recombinação e reparo.[75] Estas proteínas parecem 
estabilizar ADN de cadeia dupla e protegem-no da formação de hairpin loops e da 
degradação por nucleases. 
 
 
O factor de transcrição do hélice-volta-hélice lambda repressor ligado ao seu alvo de 
ADN.[76] 
Em contraste, outras proteínas evoluíram de modo a ligar-se a sequências de ADN 
específicas. Os factores de transcrição são dos mais intensivamente estudados (proteínas 
que regulam a transcrição). Cada factor de transcrição liga-se a um conjunto particular 
de sequências de ADN e activa ou inibe a transcrição de genes que tenham estas 
sequências perto dos seus promotores. Os factores de transcrição fazem isto de duas 
maneiras. Primeiro, podem ligar-se à polimerase do ARN responsável pela transcrição, 
quer directamente quer através de proteínas mediadoras; isto posiciona a polimerase no 
promotor e permite que comece a transcrição.[77] Em alternativa, os factores de 
transcrição podem ligar-se a enzimas que modificam as histonas no promotor; isto muda 
a acessibilidade do molde de ADN à polimerase.[78] 
Como estes locais de ligação podem ocorrer pelo genoma inteiro de um organismo, 
mudanças na actividade de um tipo de factor de transcrição pode afectar milhares de 
genes.[79] Por consequência, estas proteínas são muitas vezes alvo de processos de 
transdução de sinal que controlam respostas a mudanças ambientais ou diferenciação e 
desenvolvimento celular. A especificidade da interacção destes factores de transcrição 
com o ADN provém das proteínas que fazem contactos múltiplos com a extremidade 
das bases de ADN, permitindo a leitura da sequência de ADN. A maior parte destas 
interacções com bases faz-se no sulco maior, onde as bases estão mais acessíveis.[80] 
Enzimas que modificam o ADN 
Nucleases e ligases 
 
 
A enzima de restrição EcoRV (verde) num complexo com o seu ADN substrato.[81] 
As nucleases são enzimas que cortam as cadeias de ADN mediante a catálise da 
hidrólise das ligações fosfodiéster. As nucleases que hidrolisam nucleótidos a partir dos 
extremos das cadeias de ADN denominam-se exonucleases, enquanto que as 
endonucleases cortam no interior das cadeias. As nucleases que se utilizam com maior 
frequência em biologia molecular são as enzimas de restrição, endonucleases que 
cortam o ADN em sequências específicas. Por exemplo, a enzima EcoRV, mostrada à 
esquerda, reconhece a sequência de 6 bases 5′-GAT|ATC-3′ e faz um corte em ambas as 
cadeias na linha vertical indicada, gerando duas moléculas de ADN. Outras enzimas de 
restrição geram, no entanto, extremidades coesivas, já que cortam de forma diferente as 
duas cadeias de ADN. Na natureza, estas enzimas protegem as bactérias contra as 
infecções de fagos, ao digerir o ADN do fago quando entra através da parede bacteriana, 
actuando como um mecanismo de defesa.[82] Em biotecnologia, estas nucleases 
específicas utilizam-se na clonagem molecular e na técnica de impressão de ADN ( 
fingerprinting, em inglês). 
As enzimas denominadas ADN ligases podem reunir pedaços de ADN cortados ou 
quebrados.[83] As ligases são particularmente importantes na replicação do ADN da 
cadeia atrasada de ADN, já que unem os fragmentos curtos de ADN gerados no garfo de 
replicação para formar uma cópia completa do molde de ADN. Também se utilizam no 
reparo de ADN e na recombinação genética.[83] 
Topoisomerases e helicases 
As topoisomerases são enzimas que possuem actividade de nuclease e ligase. Estas 
proteínas mudam a quantidade de ADN superenrolado. Algumas destas enzimas 
funcionam cortando a hélice de ADN e permitindo a uma secção que faça rotação, de 
maneira a reduzir o grau de superenrolamento; uma vez feito isto, a enzima volta a unir 
os fragmentos de ADN.[20] Otros tipos de enzimas são capazes de cortar uma hélice de 
ADN e depois passar a segunda cadeia de ADN através desta quebra, antes de reunir as 
hélices.[84] As topoisomerases são necessárias para muitos processos em que intervém o 
ADN, como a replicação e a transcrição.[21] 
As helicases são proteínasque pertencem ao grupo dos motores moleculares. Utilizam 
energia química armazenada nos trifosfatos de nucleósidos, fundamentalmente ATP, 
para romper pontes de hidrógeno entre bases e separar a dupla hélice de ADN em 
cadeias simples. Estas enzimas são essenciais para a maioria dos processos em que as 
enzimas necessitam de aceder às bases do ADN.[85] 
Polimerases 
As polimerases são enzimas que sintetizam cadeias de nucleótidos a partir de trifosfatos 
de nucleósidos. A sequência de seus produtos são cópias de cadeias de polinucleótidos 
existentes, que se denominam moldes. Estas enzimas funcionam adicionando 
nucleótidos ao grupo hidróxilo em 3' do nucleótido anterior numa cadeia de ADN. Por 
consequência, todas as polimerases funcionam na direcção 5′ → 3′.[86] Nos sítios activos 
destas enzimas, o trifosfato de nucleósido que se incorpora emparelha a sua base com a 
correspondente no molde: isto permite que a polimerase sintetize de forma precisa a 
cadeia complementar ao molde. 
As polimerases classificam-se de acordo com o tipo de molde que utilizam: 
 Na replicação do ADN, uma ADN polimerase dependente de ADN realiza uma 
cópia de ADN a partir de uma sequência de ADN. A precisão é vital neste 
processo, por isso muitas destas polimerases possuem uma actividade de 
verificação de leitura (proofreading). Mediante esta actividade, a polimerase 
reconhece erros ocasionais na reacção de síntese, devido à falta de 
emparelhamento entre o nucleótido erróneo e o molde, o que gera um 
desacoplamento (mismatch). Se se detecta um desacoplamento, activa-se uma 
actividade exonuclease na direcção 3′ → 5′ e a base incorrecta é eliminada.[87] 
Na maioria dos organismos, as ADN polimerases funcionam num grande 
complexo denominado replissoma, que contém múltiplas unidades acessórias, 
como helicases.[88] 
 As ADN polimerases dependentes de ARN são uma classe especializada de 
polimerases que copiam a sequência de uma cadeia de ARN em ADN. Incluem a 
transcriptase reversa, que é uma enzima viral implicada na infecção de células 
por retrovírus, e a telomerase, que é necessária para a replicação dos 
telómeros.[34][89] A telomerase é uma polimerase inusual, porque contém o seu 
próprio molde de ARN como parte da sua estrutura.[35] 
 A transcrição é levada a cabo por uma ARN polimerase dependente de ADN que 
copia a sequência de uma das cadeias de ADN em ARN. Para começar a 
transcrever um gene, a ARN polimerase une-se a uma sequência do ADN 
denominada promotor, e separa as cadeias de ADN. Então copia a sequência do 
gene num transcrito de ARN mensageiro até que alcança uma região do ADN 
denominada terminador, onde se detém e se separa do ADN. Como ocorre com 
as ADN polimerases dependentes de ADN em humanos, a ARN polimerase II (a 
enzima que transcreve a maioria dos genes do genoma humano) funciona como 
um grande complexo multiproteíco que contém múltiplas subunidades 
reguladoras e accessórias.[90] 
Recombinação genética 
 
 
Estrutura de um intermediário em junção de Holliday na recombinação genética. A 
quatro cadeias de ADN separadas estão coloridas em vermelho, azul, verde e 
amarelo.[91] 
 
 
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”.[92] 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 recombinam. O sobrecruzamento 
cromossómico ocorre quando duas hélices de ADN se rompem, sofrem intercâmbio e se 
unem novamente.[93] 
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.[94] 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).[95] 
A forma mais frequente de sobrecruzamento cromossómico é a recombinação 
homóloga, na qual os dois cromossomas implicados compartilham sequências muito 
similares. A recombinação não-homóloga pode ser danosa para as células, já que pode 
produzir translocações cromossómicas e anormalidades genéticas. A reacção de 
recombinação é catalisada por enzimas conhecidas como recombinases, tais como a 
RAD51.[96] O primeiro passo no processo de recombinação é uma rotura da dupla 
cadeia, causada por uma endonuclease ou por dano no ADN.[97] Posteriormente, uma 
série de passos catalisados em parte pela recombinase conduz à união das duas hélices 
formando pelo menos uma junção de Holliday, na qual um segmento de uma cadeia 
simples é anelada com a cadeia complementar na outra hélice. A junção de Holliday é 
uma estrutura de união tetraédrica que pode mover-se ao longo do par de cromossomas, 
intercambiando uma cadeia por outra. A reacção de recombinação detém-se pelo corte 
da união e a reunião dos segmentos de ADN libertados.[98] 
Evolução do metabolismo de ADN 
O ADN contém a informação genética que permite à maioria dos organismos vivos 
funcionar, crescer e reproduzir-se. No entanto, desconhece-se o intervalo de tempo 
durante o qual ele exerceu esta função nos ~3000 milhões de anos desde a história da 
vida, já que se propôs que as formas de vida mais precoces poderiam ter utilizado ARN 
como material genético.[86][99] O ARN poderia ter funcionado como parte central de um 
metabolismo primordial, já que pode transmitir informação genética e simultaneamente 
actuar como catalisador, formando parte das ribozimas.[100] Este antigo mundo de ARN 
onde os ácidos nucleicos funcionariam como catalisadores e como armazéns de 
informação genética, poderia ter influenciado na evolução do código genético actual, 
baseado em quatro nucleótidos. Isto se deveria a que o número de bases únicas num 
organismo é determinado entre um número pequeno de bases (o que aumentaria a 
precisão da replicação) e um número grande de bases (que por sua vez aumentaria a 
eficiência catalítica das ribozimas).[101] 
Infelizmente, não dispomos de evidência directa dos sistemas genéticos ancestrais, 
porque a recuperação do ADN a partir da maior parte dos fósseis é impossível. O ADN 
é capaz de sobreviver no meio ambiente durante menos de um milhão de anos, e logo 
começa a degradar-se lentamente em fragmentos de menor tamanho em solução.[102] 
Algumas investigações pretendem a obtenção de ADN mais antigo, como no caso do 
isolamento de uma bactéria viável a partir de um cristal salino de 250 milhões de anos 
de antiguidade,[103] mas estes dados são controversos.[104][105] 
No entanto, podem utilizar-se ferramentas de evolução molecular para inferir os 
genomas de organismos ancestrais a partir de organismos contemporâneos.[106][107] Em 
muitos casos, estas inferências são suficientementefiáveis, de maneira que uma 
biomolécula codificada num genoma ancestral pode ser ressuscitada no laboratório para 
ser estudada hoje.[108][109] Uma vez recomposta a biomolécula ancestral, suas 
propriedades poderiam oferecer informações sobre os ambientes primordial, remetendo 
ao campo emergente da paleogenética experimental.[110] Apesar de tudo, o processo de 
trabalho retrospectivo tem limitações inerentes, razão pela qual outros investigadores 
tentam elucidar o mecanismo evolutivo trabalhando desde a origem da Terra até adiante 
no tempo. Dada suficiente informação sobre como as substâncias cósmicas poderiam 
haver-se depositado na Terra e sobre as transformações que poderiam ter tido lugar na 
superfície terrestre, talvez poderíamos ser capazes de desenvolver modelos prospectivos 
de evolução da informação genética. 
História 
Descoberta 
 
 
Friedrich Miescher. 
A história do ADN começa no final da década de 1860, com a chegada do médico suíço 
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 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.[111] 
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 linfócitos. 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.[111] 
Em um dos seus muitos experimentos com células do pus, Miescher obteve um 
precipitado que diferia quimicamente de todas as substâncias protéicas conhecidas. Ele 
descobriu que a nova substância concentrava-se no núcleo celular, na época considerado 
uma estrutura de pouca importância para o funcionamento celular. Aprimorando os 
métodos de extração e purificação da nova substância, Miescher pôde realizar uma 
análise química mais precisa, que mostrou que as quantidades relativas de hidrogênio, 
carbono, oxigênio e nitrogênio presentes diferiam das encontradas em proteínas, além 
de uma quantidade incomum de fósforo. À substância descoberta Miescher denominou 
nucleína, pelo fato de ela estar concentrada no núcleo das células.[111] 
O trabalho sobre nucleína só foi publicado em 1871, após certa resistência do editor da 
revista científica, o próprio Hoppe-Seyler, que, no início, não acreditou nos resultados 
apresentados por Miescher. Mesmo depois da publicação do trabalho, muitos 
pesquisadores continuaram duvidando da existência da nucleína; na opinião deles, o 
achado de Miescher devia ser uma mistura de fosfato inorgânico e proteínas.[111][112] 
Elucidação da composição química 
As desconfianças quanto à real existência da nova substância descrita por Miescher só 
foram superadas por volta de 1889, quando Richard Altmann (1852-1900) obteve 
preparações altamente purificadas de nucleína, sem nenhuma contaminação por 
proteínas. Pelo fato de a substância ter caráter ácido, o que já havia sido detectado por 
Miescher, Altmann sugeriu que ela fosse chamada de ácido nucléico em vez de 
nucleína.[113] 
Outro pesquisador pioneiro na descoberta foi Albrecht Kossel (1853-1927). Em 1877, 
ele juntou-se ao grupo de pesquisa de Hoppe-Seyler, então trabalhando na Universidade 
de Estrasburgo (França), e começou a estudar a composição química das nucleínas. 
Kossel detectou dois tipos de bases nitrogenadas já conhecidas, a adenina e a guanina. 
Em 1893, identificou uma nova base nitrogenada, que era liberada pela degradação de 
nucleína da células do timo; por isso denominou-a timina. Logo em seguida, descobriu 
que a nucleína continha um quarto tipo de base nitrogenada, a qual denominou 
citosina.[114] Em 1894, o grupo liderado por Kossel descobriu que os ácidos nucleicos 
continham também pentose, um açúcar com cinco átomos de carbono.[115] Em 
reconhecimento às suas contribuições na área, foi agraciado em 1910 com o Nobel de 
Fisiologia ou Medicina.[116] 
Em 1909, Phoebus Levene e Walter Abraham Jacobs (1883-1967) conseguiram 
determinar a organização das moléculas de fosfato, de pentose e base nitrogenada no 
ácido nucleico.[117] Esses três componentes estão unidos entre si formando uma unidade 
fundamental, o nucleotídeo. Em 1929, Levene e colaboradores identificaram pentoses 
componente do ácido nucleico das células do timo, que denominaram 2-deoxi-D-ribose, 
pelo fato de ela possuir, no carbono 2 de sua cadeia, um átomo de oxigênio a menos que 
a ribose, uma pentose já conhecida, encontrada pelos pesquisadores em dois tipos de 
ácidos nucléicos: o ácido ribonucleico, ou ribose, e o ácido desoxirribonucléico, ou 
ADN, cujo açúcar é a desoxirribose.[118][119] 
Descoberta da transformação 
 
 
Frederick Griffith em 1936. 
Frederick Griffith fez uma importante observação no curso dos experimentos com a 
bactéria Streptococcus pneumoniae em 1928. Esta bactéria, que causa pneumonia em 
humanos, normalmente é letal em camundongos. Entretanto algumas linhagens desta 
espécie de bactérias eram menos virulentas (menos capazes de causar doenças ou 
morte). Nos experimentos de Griffith, ele usou duas linhagens distinguíveis pelas suas 
colônias quando cultivadas em laboratório. Uma linhagem era um tipo normalmente 
virulento e mortal para a maioria dos animais de laboratório. As células desta linhagem 
estão envoltas em uma cápsula de polissacarídeo, dando às colônias em aspecto liso, 
sendo esta linhagem identificada com S (smooth, em inglês). A outra linhagem de 
Griffith era um tipo mutante não virulento que crescia em camundongos. Nesta 
linhagem, a capa de polissacarídeo está ausente, dando às colônias um aspecto rugoso. 
Esta linhagem é chamada R (rough, em inglês).[120] 
Griffith inativou algumas células virulentas a alta temperatura. Injetou então as células 
mortas por aquecimento nos camundongos. Os camundongos sobreviveram, mostrando 
que os restos das células não causam morte. Entretanto os camundongos injetados com 
uma mistura de células virulentas mortas por aquecimento e células não virulentas vivas 
morreram. Além disso, as células vivas podiam ser recuperadas de camundongos 
mortos. Estas células deram colônias lisas e foram virulentas em uma injeção 
subsequente. De algum modo, os restos das células S aquecidas haviam convertido 
células R vivas em células S vivas.[121] 
 
 
Streptococcus pneumoniae. 
A etapa seguinte era determinar que componente químico das células doadoras mortas 
havia causado esta conversão. Esta substância tinha mudado o genótipo da linhagem 
receptora e portanto podia ser uma candidata a material genético. Este problema foi 
resolvido pelos experimentos feitos em 1944 por Oswald Avery e dois colegas,C M. 
Macleod e M. McCarty. Seu enfoque ao problema foi destruir quimicamente todas as 
principais categorias de substâncias no extrato de células mortas, uma de cada vez, e 
descobrir se o extrato havia perdido a habilidade de conversão. As células virulentas 
possuíam uma capa lisa de polissacarídeo, enquanto as células não virulentas, não. 
Assim os polissacarídeos eram um candidato óbvio a ser o agente responsável. 
Entretanto, quando os polissacarídeos foram destruídos, a mistura ainda era capaz de 
conversão. As proteínas, gorduras e ácido ribonucleico (ARN) foram todos excluídos. A 
mistura só perdia a sua capacidade de conversão quando a mistura doadora era tratada 
com enzima desoxirribonuclease (DNase), que quebra o ADN. Estes resultados 
indicavam fortemente que o ADN era o material genético. Hoje sabemos que os 
fragmentos do ADN transformante que conferem virulência entram no cromossomo 
bacteriano e substituem suas contrapartes que conferem não-virulência.[122] 
Experimento de Hershey-Chase 
 
 
Estrutura do fago T2. 
Os experimentos feitos por Avery e seus colegas foram definitivos, mas muitos 
cientistas mostraram-se muito relutantes em aceitar o ADN (e não as proteínas) como 
material genético.[113] Evidências adicionais foram publicadas em 1952 por Alfred Day 
Hershey e Martha Chase, cujo experimento com o fago T2, um vírus que transfecta na 
bactéria a informação específica para a reprodução viral. Se eles pudessem descobrir 
que material o fago transmitia à bactéria hospedeira, determinariam o material genético 
do fago.[123] 
O fago tem uma constituição molecular relativamente simples. A maior parte de sua 
estrutura é de proteína, com o ADN contido dentro da capa de proteína de sua "cabeça". 
Hershey e Chase decidiram marcar o ADN e a proteína usando radioisótopos, de modo 
que pudessem rastrear os dois materiais durante a infecção. O fósforo não é encontrado 
nas proteínas mas é uma parte integrante do ADN. Contrariamente, o enxofre está 
presente nas proteínas mas nunca no ADN. Hershey e Chase incorporaram o 
radioisótopo de fósforo (32P) no ADN do fago e o enxofre (35S) nas proteínas de uma 
cultura separada de fagos. Eles então infectaram duas culturas de E. coli com muitas 
partículas de vírus por células: uma cultura de E. coli recebeu fagos marcados com 32P e 
a outra recebeu fagos marcados com 35S. Decorrido tempo suficiente para que ocorresse 
a infecção, os cientistas removeram as embalagens de fago (chamadas ghosts) das 
células bacterianas por agitação em um liquidificador. Eles separaram as células 
bacterianas dos envoltórios dos fagos em uma centrífuga e então mediram a 
radioatividade nas duas frações. Quando o fago marcado com 32P foi usado para infectar 
E. coli, a mais alta radioatividade foi encontrada dentro das bactérias, indicando que o 
ADN do fago havia entrado nas células. Quando era usado o fago marcado com 35S, 
maior parte do material radioativo estava nos invólucros dos fagos, indicando que a 
proteína do fago nunca entrava nas bactérias. A conclusão era inevitável: o ADN era o 
material hereditário. As proteínas do fago eram apenas embalagens estruturais 
abandonadas após o ADN viral entrar na bactéria.[123] 
Aplicações 
Engenharia genética 
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 
microorganismos para produzir grandes quantidades de substâncias úteis, como 
a insulina, que posteriormente se isolam e se utilizam em terapias.[124][125][126] 
 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.[127] 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.[128] 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.[129][130] 
 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).[131][132][133] 
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 microssatélites, entre pessoas diferentes. Este método é muito fiável para 
identificar um criminoso.[134] No entanto, a identificação pode complicar-se se a cena do 
crime estiver contaminada com ADN de pessoas diferentes.[135] A técnica da impressão 
genética foi desenvolvida em 1984 pelo geneticista britânico Sir Alec Jeffreys,[136] e 
utilizada pela primeira vez para condenar Colin Pitchfork por causa dos assassinatos de 
Narborough (Reino Unido) em 1983 e 1986.[137] Pode-se requerer às pessoas acusadas 
de certos tipos de crimes que cedam una 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,[138] ou para realizar provas de 
consanguinidade.[139] 
Bioinformática 
A Bioinformática implica a manipulação, busca e extracção de informação dos dados da 
sequência do ADN. O desenvolvimento das técnicas para armazenar e procurar 
sequências de ADN gerou avanços no desenvolvimento de software para computadores, 
com muitas aplicações, especialmente algoritmos de busca de frases, aprendizagem 
automática e teorias de bases de dados.[140] A busca de frases ou algoritmos de 
coincidências, que procuram a ocorrência de uma sequência de letras dentro de uma 
sequência de letras maior, desenvolveu-se para buscar sequências específicas de 
nucleótidos.[141] Em outras aplicações como editores de textos,inclusive algoritmos 
simples podem funcionar, mas as sequências de ADN podem gerar que estes algoritmos 
apresentem um comportamento de quase o pior caso, devido ao baixo número de 
carácteres. O problema relacionado do alinhamento de sequências procura identificar 
sequências homólogas e localizar mutações específicas que as diferenciam. Estas 
técnicas, fundamentalmente o alinhamento múltiplo de sequências, utilizam-se ao 
estudar as relações filogenéticas e a função das proteínas.[142] As colecções de dados que 
representam sequências do ADN do tamanho de um genoma, tais como as produzidas 
pelo Projecto Genoma Humano, são difíceis de utilizar sem notações que marcam a 
localização dos genes e dos elementos reguladores em cada cromossoma. As regiões de 
ADN que têm padrões associados com genes codificantes de proteínas ou ARN podem 
identificar-se por algoritmos de localização de genes, o que permite aos investigadores 
predizer a presença de produtos génicos específicos num organismo mesmo antes que se 
tenha isolado experimentalmente.[143] 
Nanotecnologia de ADN 
A nanotecnologia de ADN utiliza as propriedades únicas de reconhecimento molecular 
de ADN e outros ácidos nucleicos para criar complexos ramificados auto-ensamblados 
com propriedades úteis. Neste caso, o ADN utiliza-se como um material estrutural, mais 
que como um portador de informação biológica.[144] Isto conduziu à criação de lâminas 
periódicas de duas dimensões (ambas baseadas em azulejos, assim como usando o 
método de "ADN origami"), para além de estruturas em três dimensões em forma de 
poliedros.[145] 
História e antropologia 
O ADN armazena mutações conservadas com o tempo e portanto contém informação 
histórica. Comparando sequências de ADN, os geneticistas podem inferir a história 
evolutiva dos organismos, a sua filogenia.[146] O campo da filogenia é uma ferramenta 
potente na biologia evolutiva. Se se compararem as sequências de ADN dentro de uma 
espécie, os geneticistas de populações podem conhecer a história de populações 
particulares. Isto pode-se utilizar numa ampla variedade de estudos, desde ecologia até 
antropologia; por exemplo, evidência baseada na análise de ADN está a ser utilizada 
para identificar as Dez Tribos Perdidas de Israel.[147][148]