Como o DNA é constituído?

Vamos ver agora como é constituída a molécula de DNA. Se você leu a postagem anterior já sabe que o DNA carrega toda a informação necessária para ditar as nossas características, que são expressas na forma de proteínas através dos processos de transcrição e tradução, mas como essas informações estão “escritas”? Agora você vai começar a ver que a genética não é tão simples como nas séries policiais.

Os cromossomos são a forma como o DNA está organizado.

Muitos de vocês já devem ter visto alguma representação gráfica do DNA, ele é composto por dois filamentos que estão organizados em uma dupla hélice, similar a uma escada em caracol. Esses filamentos são compostos por uma cadeia de materiais estruturais chamados de nucleotídeos, e CADA nucleotídeo possui um grupamento fosfato, uma pentose – açúcar desoxirribose no DNA, e uma base nitrogenada, que pode ser uma das quatro bases nitrogenadas diferentes, adenina (A), timina (T), citosina (C) ou guanina (G). Por isso, no post anterior eu havia dito que o nosso “livro de receitas” possui somente as letras A, T, C, G, pois são as letras iniciais das bases nitrogenadas que servem para designar um dos quatro nucleotídeos. Um gene corresponde a uma sequência específica desses nucleotídeos, que será posteriormente transcrito e traduzido para dar origem a uma proteína.

Os componentes do nucleotídeo: grupo fosfato, açúcar
pentose (desoxirribose no DNA) e base nitrogenada
(A, T, C ou G)

Os carbonos da pentose do nucleotídeo são numerados, como você pode ver na figura acima, de 1’ até 5’ (os números são seguidos por apóstrofo mesmo). No DNA, os nucleotídeos são conectados uns aos outros nas posições 3’ e 5’, assim, a cadeia de nucleotídeos possui uma polaridade, com uma ponta tendo o grupo fosfato 5’ e outra um grupo 3’ OH. O fosfato e o açúcar são ligados através de ligações fosfodiéster e a base nitrogenada se liga à pentose por uma ligação glicosídica. Para que os dois filamentos fiquem pareados o outro filamento deve ficar no sentido oposto para que as bases nitrogenadas se liguem, por isso os filamentos tem polaridade contrária, enquanto um está no sentido 5’ – 3’, o outro estará no sentido 3’ – 5’.

Figura ilustrando a constituição da molécula de DNA (CÉZAR e SEZAR).

As bases nitrogenadas são mantidas juntas por ligações de hidrogênio, que são ligações fracas. Porém elas não se ligam aleatoriamente, há um pareamento específico para as bases nitrogenadas. A adenina pareia-se apenas com timina, e a guanina apenas com a citosina, ou seja, as bases são complementares. Além disso, as bases são classificadas de duas maneiras, em púricas ou pirimídicas. As bases púricas são aquelas que possuem dois anéis de carbono, compreendendo a adenina e a guanina, e as bases pirimídicas são as que possuem somente um anel de carbono, sendo a citosina e a timina. Uma base púrica específica sempre irá se parear com uma base pirimídica específica. Por isso, A – T e C – G, o contrário também é válido, T – A e G – C.

Referência:
GRIFFITHS, A.J.F. et al. Introdução a Genética, 7ed. Rio de Janeiro: Ed. Guanabara Koogan S.A., 2002, 786p.

Obs.: sempre vou referenciar os textos, caso alguém queira se aprofundar no assunto ou ler mais a respeito.

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Genética?

De uma forma ou de outra, várias áreas da biologia vão de encontro com a genética em algum momento.

Apesar de termos tantas pesquisas e descobertas relacionadas à genética ela é uma área nova, com menos de 150 anos de existência. Mas o que É a genética? O mais comum é relacioná-la à hereditariedade, mas o estudo dos fenômenos hereditários já vem sendo feito há muito tempo na humanidade, um exemplo disso é o ato de selecionar os melhores animais de produção e vegetais para se reproduzirem em busca de resultados mais satisfatórios nas próximas gerações, descartando aqueles que não corresponderem às “expectativas”. Na verdade, o objeto central de estudo na genética são os genes. Seja a nível molecular, celular, de organismo, familiar, populacional ou evolutivo, no final das contas, os genes são o foco. Foi em 1865, que um monge agostiniano, Gregor Johann Mendel (imagem acima), fez uma série de experimentos utilizando ervilhas-de-jardim que indicaram a existência de elementos que transmitiam as características dos pais (parentais) para os filhos (prole), hoje conhecemos esses “elementos” como genes. A partir daí então, a genética como um conjunto de princípios e procedimentos analíticos teve início, mas os resultados que Mendel conseguiu   com seus experimentos ficaram "engavetados" e só foram redescobertos em 1900, quando aí sim foi reconhecida a sua contribuição e importância para a ciência através da repetição destes mesmos experimentos por três cientistas, que obtiveram resultados  idênticos independentemente.

           

O que é material genético?

Qualquer material biológico que possui DNA (Ácido Desoxirribonucleico) ou  RNA (Ácido Ribonucleico) é considerado material genético, são os ácido nucleicos. Mas o que é o “tal” do RNA? O “tal” do RNA é uma cópia unifilamentar de um trecho do DNA (o DNA possui dois filamentos), porém é uma “cópia funcional”, ou seja, enquanto o DNA “guarda” as informações necessárias (imagine um livro de receitas que possui somente as letras A, T, C, G –  letras correspondentes às bases nitrogenadas, que também servem para diferenciar os nucleotídeos) para a síntese de proteínas (leitura da receita e mão na massa para fazer o bolo), o RNA leva essas informações, na forma de RNA mensageiro (mRNA), até o local onde ocorre essa síntese, geralmente nos ribossomos do retículo endoplasmático (Retículo Endoplasmático Granular ou Rugoso) ou nos ribossomos que estão no citoplasma. Há também outro tipo de RNA, o RNA transportador (tRNA), que vai trazer os aminoácidos (monômeros das proteínas) enquanto o ribossomo lê o mRNA e vão sendo formados os polipeptídios, que posteriormente, um ou a união de vários, formarão as proteínas. 

Se você está um pouco confuso não se preocupe, haverá novas postagens com todo esse conteúdo explicado detalhadamente, o que você está lendo aqui é só uma abordagem geral.

Lembra-se dos genes? Eles são trechos da molécula de DNA que carregam as informações para a formação de alguma proteína, sejam estruturais ou componentes ativos no processo celular, como as enzimas. Os genes podem ter várias formas, que são chamadas de alelos; enquanto o gene é um trecho na molécula de DNA o alelo é a forma desse trecho.

Por exemplo, você possui o gene para a característica do tipo de cabelo, e a população apresenta esse gene de duas formas, alelo A (crespos) e a (lisos). Mas nossos genes estão aos pares, pois somos organismos diploides - 2n (cromossomos aos pares), logo, teremos dois alelos do gene para o tipo de cabelo, podendo ser A com A; A com a; e a com a, mas o cabelo crespo é mais comum que o liso, então ele é dominante em relação ao liso, assim, quando você possui dois alelos diferentes A/a (heterozigoto), o A é expresso na forma de cabelos crespos, sendo o alelo dominante, mas o a não, sendo o alelo recessivo. A combinação A/A (homozigoto dominante) também resultará em cabelos crespos e a combinação a/a (homozigoto recessivo) em cabelos lisos.

Em uma heterozigose (A/a) que somente a característica dominante é vista, é sinal de que o alelo é haplossuficiente, ou seja, um único alelo dominante leva ao funcionamento quase normal da característica. Mas quando você possui somente um gene dominante, ele também pode ser regulado para produzir mais daquela proteína, permitindo que você possua uma característica normal. Mas os tipos de dominância é assunto para outra postagem.

Agora podemos começar a imaginar o tamanho da importância do DNA. O conjunto total de informações contidas em todo nosso DNA (genoma), que está organizado na forma de cromossomos, vai ditar as nossas características! Obviamente que o ambiente em que vivemos e outros fatores poderão influenciar na expressividade desses genes, ou seja, se eles vão desempenhar seus papeis plenamente, ou haverá algum problema durante a leitura da “receita” e nosso “bolo” possa sair um pouco diferente do esperado. Quando você olha um organismo, o que você está vendo é proteína ou algo que foi feito por uma proteína, e são os genes que carregam o código da sequência de aminoácidos dessas proteínas.

Resumindo tudo que você acabou de ler: o DNA é transcrito em RNA (TRANSCRIÇÃO) > o mRNA carrega as informações para os ribossomos > o tRNA traz os aminoácidos ao ribossomo de acordo com aquilo que o ribossomo “lê” no mRNA (TRADUÇÃO) > os aminoácidos vão se ligando através de ligações peptídicas para formar os polipeptídios > um ou vários polipeptídios formam uma proteína.

Mais resumido ainda: DNA > TRANSCRIÇÃO > RNA > TRADUÇÃO > PROTEÍNA.

Figura ilustrando o processo de replicação (duplicação), transcrição e tradução (CÉZAR e SEZAR).

Além disso, nosso DNA deve ter a capacidade de ser duplicado para que possamos passar nossas características para as próximas gerações e para que possamos ter uma cópia do nosso material genético em cada célula (a maioria das células tem que ter uma cópia do “livro de receitas” para que ela mesma possa fazer um “bolo”). Esse processo é denominado REPLICAÇÃO e ocorre na fase S do ciclo celular, que veremos posteriormente.

Outra característica que também é atribuída ao DNA é a sua capacidade de MUTAÇÃO, mas espere um momento, mutação? Sim, mutação. Há processos que fazem com que ocorra a variabilidade alélica dos genes, mudando um pouco a "receita do bolo"  de geração em geração(caso contrário todos os "bolos" seriam iguais), isso pode resultar em mutação ou não, surgindo uma nova característica, benéfica ou não, e aumentando a variabilidade da espécie. Além de aumentar a variabilidade, no decorrer do tempo, MUITO tempo, isso também é matéria-prima para a evolução.

Referência:
GRIFFITHS, A.J.F. et al. Introdução a Genética, 7ed. Rio de Janeiro: Ed. Guanabara Koogan S.A., 2002, 786p.

Obs.: sempre vou referenciar os textos, caso alguém queira se aprofundar no assunto ou ler mais a respeito.

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