Introdução

O DNA (ácido desoxirribonucléico) é a parte mais importante de cada célula. Ele contém informações vitais que passam de uma geração à outra. O DNA coordena sua fabricação, assim como a de outros componentes das células, como as proteínas. Pequenas alterações do DNA podem ter conseqüências graves, e a sua destruição leva à morte celular.

Mudanças no DNA das células em organismos multicelulares produzem variações nas características da espécie. Durante muito tempo, a seleção natural age sobre essas variações paradesenvolver ou mudar a espécie. 

O que é DNA e como foi descoberto ?

O DNA é um ácido nucléico. Os ácidos nucléicos foram originalmente descobertos em 1868 por Friedrich Meischer, um biólogo suíço, que isolou o DNA das células do pus em bandagens. Embora Meischer suspeitasse que os ácidos nucléicos pudessem conter informações genéticas, ele não tinha como confirmar sua idéia.

Em 1943, Oswald Avery e seus colegas na Rockefeller University, mostraram que alterações no DNA de uma bactéria como oStreptococcus pneumoniaepoderia transformar bactérias não infecciosas em infecciosas. Esses resultados indicaram que o DNA era a parte da célula que guardava as informações sobre suas características. O papel das informações do DNA foi melhor estudado em 1952, quando Alfred Hershey e Martha Chase demonstraram que para produzir novos vírus, um vírus bacteriófago injetou DNA, não proteína, na célula hospedeira .

Então, os cientistas criaram a teoria sobre o papel informativo do DNA, mas ninguém sabia como essas informações eram codificadas e transmitidas. Muitos cientistas achavam que a estrutura da molécula era importante para esse processo. Em 1953, James D. Watson e Francis Crick desvendaram a estrutura do DNA na Cambridge University. A história foi descrita no livro de James Watson “A dupla espiral” e levada às telas no filme “The Race for the Double Helix”. Basicamente, Watson e Crick usaram as técnicas e os dados de modelagem molecular de outros pesquisadores (incluindo Maurice Wilkins, Rosalind Franklin, Erwin Chargaff e Linus Pauling) para decifrar a estrutura do DNA. Watson, Crick e Wilkins receberam o Prêmio Nobel de Medicina pela descoberta da estrutura do DNA (Franklin, que foi a colaboradora de Wilkins e forneceu uma peça chave dos dados que revelou sua estrutura a Watson e Crick, faleceu antes de o prêmio ser entregue).

Como funciona ?

Embora possa parecer complicado, o DNA em uma célula é simplesmente um padrão feito de quatro partes diferentes, chamadas nucleotídeos. Imagine um conjunto de blocos que possui somente quatro formas, ou um alfabeto com apenas quatro letras. O DNA é uma longa fileira desses blocos ou letras. Cada nucleotídeo consiste de um açúcar (desoxirribose) ligado a um lado para um grupo de fosfato e ligado ao outro lado para uma base de nitrogênio.

Existem duas classes de bases de nitrogênio chamadas purinas (estruturas aneladas duplas) e pirimidinas (estruturas aneladas simples). As quatro bases no alfabeto do DNA são:

• adenina (A)- uma purina
• citosina (C)- uma pirimidina
• guanina (G)- uma purina
• timina (T)- uma pirimidina

O fosfato de um nucleotídeo é ligado covalentemente (uma ligação na qual um ou mais pares de elétrons é compartilhado por dois átomos) ao açúcar do próximo nucleotídeo. As ligações de hidrogênio entre os fosfatos fazem o filamento do DNA se torcer. As bases de nitrogênio apontam para dentro da escada e formam pares com bases no outro lado, como degraus. Cada par de bases é formado por dois nucleotídeos complementares (purina com pirimidina) presos juntos por ligações de hidrogênio. Os pares de base no DNA são adenina com timina e citosina com guanina.

Onde se encontra ?

Os organismos complexos, como as plantas e os animais, possuem de 50 mil a 100 mil genes em muitos cromossomos diferentes (os seres humanos possuem 46 cromossomos). Nas células desses organismos, o DNA é enrolado ao redor de proteínas semelhantes a bolhas chamadas histonas. As histonas também são enroladas firmemente para formarem os cromossomos, que estão localizados no núcleo da célula. 

Como é repassado ?

Quando uma célula se reproduz, os cromossomos (DNA) são copiados e distribuídos para cada célula descendente, ou célula-filha. As células não-sexuais possuem duas cópias de cada cromossomo copiado, e cada célula-filha recebe duas cópias (mitose). Durante a meiose, as células precursoras possuem duas cópias de cada cromossomo copiado e distribuído igualmente para quatro células sexuais. As células sexuais (espermatozóide e óvulo) têm apenas uma cópia de cada cromossomo. Quando o espermatozóide e o óvulo unem-se na fertilização, os descendentes possuem duas cópias de cada cromossomo.

O que é RNA ?

O RNA é o outro ácido nucléico. Ele difere do DNA de três formas principais:

• o açúcar é ariboseem vez da desoxirribose
• há apenas um filamento em vez de dois
• o RNA possuiuracila (U)em vez de timina. Assim, os pares de base no RNA sãocitosina com guaninaeadenina com uracila.

Como o DNA se replica ?

1. uma enzima chamada DNA-girase faz um corte na dupla hélice e cada lado se separa
2. uma enzima chamada helicase desenrola o DNA em duplo filamento
3. algumas proteínas pequenas chamadas de proteínas SSB (single strand binding - ligação em um filamento) acoplam-se temporariamente a cada lado e mantêm-se separadas
4. uma enzima complexa chamada DNA-polimerase ”anda” pelos filamentos do DNA e acrescenta novos nucleotídeos a cada filamento. Os nucleotídeos fazem par com os nucleotídeos complementares no filamento existente (A com T, G com C)
5. uma subunidade do DNA-polimerase revisa o novo DNA
6. uma enzima chamada DNA-ligase fecha os fragmentos em um longo filamento contínuo
7. as novas cópias automaticamente se enrolam novamente.

O DNA carrega todas as informações de suas características físicas que, essencialmente, são determinadas pelas proteínas. Dessa forma, o DNA contém as instruções para fazer uma proteína. No DNA, cada proteína é codificada por um gene (uma sequência específica de nucleotídeos do DNA que especificam como uma única proteína será feita). Especificamente, a ordem dos nucleotídeos dentro de um gene determina a ordem e os tipos dos aminoácidos que devem ser colocados juntos para formar uma proteína.

Uma proteína é feita de uma longa cadeia de substâncias químicas chamadas aminoácidos. As proteínas possuem muitas funções:

• enzimas - realizam as reações químicas (como as enzimas digestivas)
• proteínas estruturais - são os materiais de construção (como colágeno e queratina das unhas)
• proteínas de transporte - carregam as substâncias (como a hemoglobina, que carrega o oxigênio no sangue)
• proteínas de contração - que fazem os músculos se comprimirem (como a actina e a miosina)
• proteínas de armazenamento - que agarram-se nas substâncias (como a albumina, nos ovos brancos, e a ferritina, que armazena ferro no baço)
• hormônios - mensageiros químicos entre as células (incluindoinsulina (em inglês), estrogênio (em inglês), testosterona, cortisona, etc.)
• proteínas protetoras - anticorpos do sistema imunológico, proteínas de coagulação do sangue
• toxinas - substâncias tóxicas (como veneno de abelha e de cobra)

Primeiro, vamos analisar o ribossomo. O ribossomo é constituído de RNA chamado RNAr (RNA ribossômico). Nos procariotos, o RNAr é formado no citoplasma; nos eucariotos, o RNAr é formado no nucléolo. O ribossomo possui duas partes, que se ligam em cada lado do RNAm. Dentro da parte maior há dois “espaços” (locais P e A) que terão dois códons adjacentes do RNAm, duas moléculas de RNAt e dois aminoácidos. Inicialmente, o sítio P prende o primeiro códon no RNAm, e o sítio A, o outro códon.

Em seguida, vamos analisar as moléculas de RNAt. Cada RNAt possui um local de ligação para um aminoácido. Em virtude de cada RNAt ser específico a um único aminoácido, ele deve ser capaz de reconhecer o códon no RNAm que se codifica para esse aminoácido específico. Por esse motivo, cada RNAt possui uma seqüência específica de três nucleotídeos chamada de anti-códon, que corresponde ao códon do RNAm apropriado, como fechadura e chave. Por exemplo, se um códon no RNAm possuir a seqüência…-uracila-uracila-uracila-… (UUU), que se codifica para o aminoácido fenilalanina, então, o anti-códon no RNAt da fenilalanina será adenina-adenina-adenina (AAA); lembre-se de que A se liga a U no RNA. As moléculas de RNAt flutuam no citoplasma e se ligam aos aminoácidos livres. Uma vez ligados aos aminoácidos, os RNAts (também chamados de aminoacil-RNAts) procurarão os ribossomos.

Curiosidades :

As mitocôndrias (e os cloroplastos nas plantas) possuem seus próprios anéis pequenos de DNA e se reproduzem sozinhos, independentemente do que acontece no núcleo. Esse DNA se codifica para algumas proteínas mitocondriais, mas outras são fornecidas a partir do DNA armazenado no núcleo. As mitocôndrias assemelham-se à forma inicial das bactérias, que se acreditava terem sido capturadas nas células eucarióticas no início da história da vida na Terra. As bactérias coexistiam com a célula (endossimbiose) e evoluíam nas mitocôndrias. Outro aspecto exclusivo do DNA mitocondrial é que você o recebe por herança somente de sua mãe (as mitocôndrias que existem no óvulo). Embora o espermatozóide que fertiliza o óvulo contenha uma mitocôndria do pai, ela não será liberada nem transmitida.

fonte : http://saude.hsw.uol.com.br/