DNA: O Código da Vida


O material genético, os ácidos nucleicos (DNA e RNA), relacionam-se com o controle da atividade e da estrutura das células e com os mecanismos da hereditariedade.


 http://www.bioorbis.org/2014/01/codigo-da-vida.html
O DNA. Fonte da imagem: projetodraft.

VAMOS DESCOBRIR...

ESTRUTURA E FUNÇÃO


O conhecimento sobre eles, principalmente a partir da segunda metade do século XX, foi o ponto de partida para a genética molecular e a engenharia genética.

COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS ÁCIDOS NUCLEICOS


Ácidos nucleicos são os maiores e mais complexos biopolímeros (moléculas resultantes do encadeamento de unidades mais simples) naturais. Como todas as macromoléculas orgânicas, os ácidos nucleicos são formados pela união de moléculas menores. Suas unidades constituintes são os nucleotídeos, que, ligados entre si, forma longos filamentos.

Cada nucleotídeo é constituído por um grupo fosfato, uma pentose e uma base nitrogenada (Figura 2).

Fórmula estrutural de um nucleotídio
Figura 2. Fórmula estrutural de um nucleotídio. Fonte da imagem: todamateria.

Grupo fosfato: Origina-se do ácido fosfórico (H3PO4), por perda de átomos de hidrogênio.

Pentose: As pentoses encontradas nos ácidos nucleicos são a ribose (C5H10O5) e a desoxirribose (C5H10O4). O nome desoxirribose indica que essa molécula é semelhante à ribose, mas com um átomo de oxigênio a menos.

Bases nitrogenadas: As bases nitrogenadas são: adenina, guanina, timina, citosina e uracila. Têm estrutura em anela e contêm nitrogênio. Classificam-se em púricas e pirimídicas (Figura 3).

Fórmula estruturais das bases nitrogenadas presentes nos nucleotídios
Figura 3. Fórmula estruturais das bases nitrogenadas presentes nos nucleotídios. Fonte da imagem: ifyouneed.

AÇÃO GÊNICA

O material genético (basicamente o DNA), presente nos cromossomos, participa da determinação de características de forma e funcionamento dos organismos e é transmitido aos descendentes na reprodução.
Ao lado da visão genética clássica do gene como unidade estrutural (porção de material genético capaz de controlar uma característica), surgia outra, a do gene como unidade molecular e funcional (porção de DNA que codifica a produção de uma enzima).

Como nem todas as proteínas são enzimas, desenvolve-se um conceito mais abrangente: um gene é uma porção de DNA que codifica um polipeptídeo, que pode ser enzima, proteína estrutural, hormônio, etc.

DNA
Figura 4. Fonte da imagem: pixabay.

Todavia, sabe-se que o RNA pode ter papel estrutural (por exemplo, nos ribossomos) ou mesmo atuar como catalisador (as ribozimas). Assim, o conceito de gene ampliou-se mais uma vez, e uma porção de DNA que codifica a síntese de RNA (ainda que não se traduza na produção de um polipeptídio) também foi incluída nesse conceito.

TRANSFERÊNCIA DE INFORMAÇÕES


As informações genéticas - que controlam atividades celulares, determinam a estrutura das células e dos organismos e transmitem características hereditárias - estão depositadas em moléculas de DNA, presentes nos cromossomos. O gerenciamento exercido pelo DNA passa pelo controle da produção de polipeptídios: ao participar da síntese de uma proteína, o DNA pode agir, indiretamente, sobre alguma característica do organismo relacionada àquela proteína. Cor dos olhos, dos cabelos e da pele, grupo sanguíneo, altura, tolerância à lactose, entre outras, são características hereditárias associadas a proteínas específicas.

RIBOSSOMOS


A produção de proteínas é realizadas nos ribossomos. Nas células procarióticas, eles estão dispersos no citoplasma; nas eucariotas, encontram-se aderidos à face externa da carioteca e na face citoplasmática das membranas do retículo endoplasmático, formando o retículo endoplasmático granuloso, bastante desenvolvido nas células que produzem proteínas de exportação, ou seja, que serão usadas fora da célula.

SINTETIZANDO PROTEÍNAS


As instruções fornecidas aos ribossomos indicam os tipos de aminoácidos que a proteína irá conter, a quantidade de aminoácidos de cada tipo e em que ordem eles devem ser ligados. Essas informações são transmitidas aos ribossomos pelo RNA mensageiro.

Nas células eucarióticas, a molécula de RNAm é sintetizada no núcleo, transcrevendo a sequência de bases de uma cadeia de DNA. Pelos grandes poros do envoltório nuclear, o RNAm passa para o citoplasma.

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Figura 5. Síntese de proteínas. Fonte da imagem: sobiologia.

No RNAm, cada grupo de três bases que codifica um aminoácido é chamado de códon. Dessa maneira, uma proteína com cem aminoácidos tem sua produção comandada por um segmento de RNAm com 300 bases, ou seja, 100 códons.

No citoplasma, o RNAm liga-se a ribossomos, que dão início à tradução (Figura 5), que é a síntese de proteínas baseada na leitura das mensagens codificadas no RNAm. Quando um ribossomo se desloca ao longo do RNAm, a cada sequência de três bases, uma molécula de RNA transportador (RNAt), com um aminoácido preso a ela, liga-se momentaneamente ao códon por seu anticódon, que é uma sequência de três bases complementares às do códon.

CÓDIGO DE BARRAS DA VIDA


O código de barras (Figura 7) sugerido por Hebert é parte de um gene denominado CO1, que ajuda na produção de ATP (Adenosina Tri Fosfato), uma molécula portadora de energia.


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Figura 6. Foto do DNA através de um microscópio eletrônico. Fonte da imagem: hypescience.

O gene CO1 está presente em todo o organismo multicelular. No entanto, há tanta variação em sua seqüência (cada um dos cerca de 600 pontos na área do código de barras que poderiam ser preenchidos por quaisquer das quatro bases diferentes do DNA) que raramente duas espécies têm a mesma configuração. Hoje em dia, tais diferenças podem ser escaneadas por máquinas. A equipe de Hebert já definiu códigos para 40 mil espécies de mariposa e borboleta (Figura 8).
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Figura 7. Fonte da imagem: resistenciaverde

Além dos insetos, outras classes recebem os códigos, assim como plantas e fungos. Com a aprovação das Nações Unidas, que declarou 2010 o Ano Internacional da Biodiversidade, cientistas de 25 países pretendem identificar dessa maneira 500 mil espécies, no total, há 1,7 milhão delas nomeadas hoje, até 2015.

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Figura 8. Fonte da imagem: biotechniques

Nem todos os biólogos demonstram tanto entusiasmo. Para alguns, a identificação por código de barrar, que diz respeito basicamente a espécie já descritas, pode acabar desviando recursos preciosos que seriam mais bem usados na descrição de espécies novas. Hebert, contudo, acha que a técnica contribui para a biodiversidade (Figura 9) em uma época na qual ela vem minguando.

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Figura 9. Fonte da imagem: biotechniques

No prazo de uma década, acredita ele, a tecnologia será tão corriqueira quanto o GPS, pois logo alguém vai produzir codificadores portáteis.

Referências
FAVARETTO, José Arnaldo. Biologia - unidade e diversidade Volume 1. 1. ed. São Paulo: Saraiva, 2013.

National Geographic Brasil, edição Maio 2010.

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