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A Molécula da Vida
Os cromossomos de células eucarióticas são formado por DNA associado a moléculas de histona, que são proteínas básicas. É na molécula de DNA que estão contidos os genes, responsáveis pelo comando da atividade celular e pelas características hereditárias. Cada molécula de DNA contém vários genes dispostos linearmente ao longo da molécula. Cada gene, quando em atividade, é transcrito em moléculas de outros ácidos nucléicos denominados ribonucléicos, que comandarão a síntese de proteínas.
Estrutura
A molécula de DNA é constituída por uma seqüência de nucleotídeos, que por sua vez é formado por três diferentes tipos de moléculas: · um açúcar (pentose = desoxirribose) · um grupo fosfato · uma base nitrogenada
Devido a esta conformação, a cadeia de DNA fica com uma direção determinada, isto é, em uma extremidade temos livre a hidroxila do carbono-5 da primeira pentose e na outra temos livre a hidroxila do carbono-3 da última pentose. Isto determina que o crescimento do DNA se faça na direção de 5' para 3'.
Sabendo-se como são feitas as ligações entre os nucleotídeos, formando assim a fita de DNA, podemos analisar a estrutura tridimensional do DNA.
James Watson e Francis Crick postularam um modelo tridimensional para a estrutura do DNA baseando-se em estudos de difração de raio-X. O DNA consiste de duas cadeias helicoidais de DNA, enroladas ao longo de um mesmo eixo, formando uma dupla hélice de sentido rotacional à direita.
Ainda com base nestes estudos, concluiu-se que na dupla hélice as duas fitas de DNA estão em direção opostas, isto significa que são anti-paralelas. O termo anti-paralelas deve-se ao fato de que uma das fitas tem a direção exata da sua síntese (5'è3') enquanto que a outra está invertida (3'è5'). Esta conformação em fitas anti-paralelas levará à necessidade de mecanismos especiais para a replicação do DNA.
Com base na estrutura de dupla hélice do DNA e nas características de hidrofobicidade das moléculas, a estrutura do DNA fica da seguinte forma: · O grupo fosfato e o açúcar (parte hidrofílica) - estão localizados na parte externa da molécula. · As bases nitrogenadas (parte hidrofóbica) - estão localizadas na parte interna da molécula. · A relação espacial entre as duas fitas cria um sulco principal e um sulco secundário.
O pareamento das bases de cada fita se dá de maneira padronizada, sempre uma purina com uma pirimidina, especificamente: adenina com timina e citosina com guanina. A proximidade destas bases possibilita a formação de pontes de hidrogênio, sendo que adenina forma duas pontes de hidrogênio com a timina e a citosina forma três pontes com a guanina. A dupla hélice é mantida unida por duas forças: · Por pontes de hidrogênio formadas pelas bases complementares e por interações hidrofóbicas, que forçam as bases a se "esconderem" dentro da dupla hélice.
Mutações Gênicas
Em 1941, os pesquisadores Beadle e Tatum, fazendo experiências com um tipo de bolor de pão, a Neurospora sp, observaram que nem sempre a autoduplicação do DNA ocorria de modo perfeito. O bolor crescia num meio de cultura contendo açúcar e diversos sais inorgânicos. Seus esporos eram submetidos a raios X e alguns deles passavam depois a produzir bolores com novas características. Por exemplo, alguns perdiam a capacidade de fabricar lisina e só conseguiam sobreviver quando aquele aminoácido era acrescentado ao meio de cultura. Essa incapacidade foi relaciona com a falta de uma enzima necessária para a síntese de lisina. Concluíram, então, que os raios X teriam danificado a formação daquele tipo específico de enzima. Como a produção de uma enzima depende de informação codificada no DNA, a conclusão daqueles pesquisadores ficou conhecida como a relação "um gene è uma enzima". Atualmente, fala-se, com maior precisão, na relação "um gene - uma cadeia polipeptídica". A modificação genética induzida através dos raios X é conhecida como mutação. As mutações podem resultar de uma alteração na seqüência dos nucleotídeos, ou de quebras e mudanças de posição dos fragmentos da molécula de DNA. Portanto são mutações as alterações numéricas e estruturais dos cromossomos, que persistem através das autoduplicações, transmitindo-se às células-filhas. Existem também erros que ocorrem no RNA, no momento das transcrições ou das traduções, e afetam somente a própria célula. As mutações são produzidas por agentes mutagênicos, que compreendem principalmente vários tipos de radiação, dentre os quais os raios ultravioleta, os raios X e substâncias que interferem na autoduplicação do DNA ou na transcrição do RNAm, determinando erros nas seqüências dos nucleotídeos. A lista das substâncias mutagênicas tem aumentado muito nos últimos anos, sendo bastante conhecidos o gás mostarda, o ácido nitroso, a bromouracila, o formaldeído, a nicotina. Vários tipos de câncer podem ser produzidos por alterações ocorridas nos ácido nucléicos; por isso os mesmos agentes mutagênicos podem ser também cancerígenos.
RNA
O RNA (ácido ribonucléico) é o ácido nucléico formado a partir de um modelo de DNA.
Os nuçleotídeos do RNA possuem os mesmos constituintes fundamentais do DNA:
· uma molécula de ácido fosfórico; · uma molécula de açúcar; · uma base nitrogenada.
O açúcar do RNA também é uma pentose, mas não a desoxirribose e sim a ribose.
As bases púricas do RNA são as mesmas que as do DNA; quanto às bases pirimídicas, o RNA possui a citosina, porém não possui a timina. Em vez da timina, possui uma outra base pirimidica, chamada uracila (U). Assim, o DNA e o RNA diferem quanto à pentose e quanto às bases nitrogenadas do nucleotideo.
DNA RNA Bases púricas Adenina (A) Guanina (G)
Adenina (A) Guanina (G) Bases Pirimídicas Citosina (C) Timina (T)
Citosina (C) Uracila (U) Pentose Desoxirribose Ribose
A molécula de RNA é formada por uma única cadeia de nudeotídeos, não tendo, portanto, aspecto de dupla hélice.
Essa cadeia de nucleotídeos pode, porém, em determinados pontos, enrolar-se sobre si mesma, assumindo o aspecto de espiral. Quando isto ocorre, as bases complementares pareiam e se ligam através de pontes de hidrogênio. O pareamento é semelhante ao que acontece no DNA: o nucleotideo que possui C pareia com o que possui G e o nucleotideo que possui A, como não pode parear com T, pois esta base não existe no RNA, pareia com a outra base, que é U.
DNA RNA
A = T
C = G
A = U
C = G
O DNA não é molde direto da síntese de proteínas. Os moldes para síntese de proteínas são moléculas de RNA. Os vários tipos de RNA transcritos do DNA são responsáveis pela síntese de proteínas no citoplasma. Existem três tipos de RNAs: RNA mensageiro: Contêm a informação para a síntese de proteínas.
Os RNAm representam cerca de 4% do RNA celular total. RNA transportador: Transporta aminoácidos para que ocorra a síntese de proteínas.
Os RNAt correspondem a 10% do RNA total da célula, e são denominados de adaptadores. RNA ribossômico: Componentes da maquinaria de síntese de proteínas presente nos ribossomos.
Os RNAr correspondem a 85 % do RNA total da célula, e são encontrados nos ribossomos (local onde ocorre a síntese protéica). Todas as formas de RNA são sintetizadas por enzimas (RNA polimerases) que obtêm informações em moldes de DNA. O RNAr é produzido pelo DNA da região organizadora do nucléolo e, associado a proteínas, vai constituir os nucléolos. Depois passa ao citoplasma para formar os ribossomos. O RNAm leva para o citoplasma as informações para a síntese das proteínas. Existe um tipo de RNAm para cada tipo de cadeia polipeptídica, que vai constituir uma proteína. O RNAm transporta a informação genética na forma de códons, copiados do DNA; um códon consiste em uma seqüência de três nucleotídeos.
