Constituição Do Código Da Vida – O DNA

No artigo sobre a célula, falei por alto sobre o DNA (ácido desoxirribonucleico), mas não expliquei bem o que era esta macromolécula. Vamos lá então falar de como é constituído o “código da vida”, chamado DNA.

Uma das coisas que referi foi que o DNA forma uma espécie de plano para construir tudo o que a célula precisa para sobreviver no meio em que vive. Ou seja, o que produzir, quando produzir, como se reproduz, etc., basicamente todas as atividades que a célula desenvolve ao longo da sua vida estão aqui “gravadas”, prontas para serem descodificadas durante o processo de Síntese Proteica. Esta informação toda está codificada nos genes como sequências de 4 moléculas (as 4 “peças” do DNA), os nucleótidos, formando uma cadeia em dupla hélice, a estrutura que toda a gente já viu (Figura 1). A totalidade desta informação numa célula chama-se um genoma (que contem todos os genes). [1]

 

Figura 1 – Representação da estrutura do DNA e como esta está organizada. Um nucleótido, constituído por uma base e um açúcar com um grupo funcional fosfato ligados entre si, liga-se covalentemente (uma ligação forte) a outros dois nucleótidos, ao seu lado, pelo açúcar de um lado e o fosfato do outro. E emparelha-se com o nucleótido à sua frente, na cadeia paralela, por pontes de hidrogénio (ligações mais fracas).  Imagem de [3].
Figura 1 – Representação da estrutura do DNA e como esta está organizada. Um nucleótido, constituído por uma base e um açúcar com um grupo funcional fosfato ligados entre si, liga-se covalentemente (uma ligação forte) a outros dois nucleótidos, ao seu lado, pelo açúcar de um lado e o fosfato do outro. E emparelha-se com o nucleótido à sua frente, na cadeia paralela, por pontes de hidrogénio (ligações mais fracas). Imagem de [2].

 

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Os genes estão codificados de tal maneira que o programa do genoma humano contém informação suficiente para, quando convertida em palavras, ocupar milhões de folhas. [1]

Tudo isto, guardado no núcleo de uma célula, com cerca de 5µm de diâmetro (0,005mm, ou seja, 200 vezes mais pequeno que um milímetro). [3]

Cada um destes nucleótidos é formado por um açúcar (a desoxirribose) ligado a um grupo fosfato (que formam uma espécie de “espinha dorsal” do DNA) e uma de quatro bases: Adenina (A), Timina (T), Guanina (G) ou Citosina (C). [2]

 

Há dois tipos de bases,

as purinas (adenina e guanina) com um duplo anel de átomos de Carbono e Azoto (representados na Figura 2 por C e N, os seus símbolos químicos, não confundir com a base citosina) e as pirimidinas (citosina e timina) que têm apenas um anel (Figura 2). [2] As bases ligam-se sempre como a Figura 2 mostra: uma adenina emparelha sempre com uma timina (no RNA, o intermediário entre a proteína e o DNA, é diferente) e uma guanina sempre com uma citosina, ou seja, sempre uma purina e uma pirimidina (ao conjunto de duas bases ligadas desta forma chama-se um par de bases, bp).

 

Figura 2 – Representação dos nucleótidos. Mostra como os átomos estão ligados entre si para formar estas moléculas. A roxo estão marcadas as pontes de hidrogénio que as bases formam entre si, a preto as ligações de uns átomos aos outros e a laranja e amarelo as desoxirriboses e os grupos fosfato, “encaixados” (na realidade ligados covalentemente) uns aos outros. Imagem de [2] 

 

Entretanto, deves ter reparado que em ambas as figuras estão um 3’ e um 5’ junto à “espinha dorsal” do DNA. Estes dois números correspondem aos carbonos 3’ e 5’ da desoxirribose [4] e servem para indicar a direção em que este DNA vai ser descodificado ou copiado (por enzimas específicas, falarei delas mais tarde). O fosfato está sempre ligado “à sua” desoxirribose no carbono denominado 5’e a desoxirribose liga-se ao fosfato do nucleótido seguinte no carbono 3’ (Figura 3). A maior parte das operações feitas à cadeia de DNA, como a replicação (cópia) e a transcrição (formação de uma molécula mensageira que, mais tarde vai servir para descodificar o DNA) ocorrem de 5’ para 3’. [2]

 

Figura 3 – Estrutura molecular do DNA. Nos anéis, todas as arestas sem símbolos químicos representam um carbono. A laranja estão marcados os carbonos 5’ e 3’ e na citosina estão indicados todos os carbonos (o que está ligado à base é o 1’ e segue a cadeia de carbonos todos seguidos). Imagem de [5].
Figura 3 – Estrutura molecular do DNA. Nos anéis, todas as arestas sem símbolos químicos representam um carbono. A laranja estão marcados os carbonos 5’ e 3’ e na citosina estão indicados todos os carbonos (o que está ligado à base é o 1’ e segue a cadeia de carbonos todos seguidos). Imagem de [5].

 


Artigo Relacionado: Descodificando O Código Da Vida – Os 6 Tipos de RNA


As duas cadeias de DNA ligam-se entre si com as desoxirriboses viradas em direções contrárias, disposição que se denomina antiparalela, como podes ver na Figura 3, os nucleótidos da cadeia da esquerda estão virados na direcção contrária dos da direita. Só assim se conseguem emparelhar os nucleótidos de forma estável para formarem os pares de bases, ou seja, para que as adeninas possam emparelhar com as timinas e as guaninas com as citosinas. [6] Por esta razão, a mensagem numa cadeia de DNA é a mesma que na outra cadeia, o que significa que ambas as cadeias de uma molécula de DNA são complementares, encaixam como um fecho eclair que só fecha quando cada dente encaixa perfeitamente e exclusivamente no da frente.  [2]

Já referi antes para que é que o DNA serve, e muito do que ele faz está ligado aos genes. Mas o que são realmente os genes?

Bem, os genes são, basicamente, “blocos”, sequências específicas de nucleótidos que, quando descodificados, dão origem às muitas proteínas de todos os organismos vivos, cada um codificando, pelo menos, uma proteína. 

Frequentemente, um gene codifica mais que uma proteína, dependendo do local onde se encontra. Por exemplo, no ser humano todas as células têm o mesmo genoma, mas, para além de expressarem umas proteínas mais que outras em tecidos diferentes, também codificam proteínas diferentes a partir do mesmo gene, processo a que se chama splicing alternativo.

As proteínas são moléculas que efetuam uma grande quantidade de funções na célula, desde funções estruturais, de transdução (transmissão) de sinais, interpretação do próprio DNA [que leva a uma pergunta do género: o que apareceu primeiro? O ovo (gene) ou a galinha (proteína)? E qual armazena a informação o DNA, o RNA ou a proteína? – chama-se a isto o dogma central da biologia molecular], etc.

Efetivamente, as proteínas são os principais fatores na determinação das características de qualquer organismo, da bactéria mais pequena, ao ser humano.

Posto isto, agora já sabes como é constituída esta macromolécula chamada DNA e podes passar ao próximo passo:

Já vai ser mais fácil entenderes o COMO é que os genes codificam as proteínas. Sabes como isso acontece? Clica no link para leres o artigo sobre como é que se produzem proteínas a partir dos genes (processo chamado Síntese Proteica).


Artigo Relacionado: Descodificando O DNA – Síntese Proteica


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Se quiseres saber mais sobre o DNA subscreve em baixo, que isto é apenas uma pequena parte.

 

Referências

  1. Karp, G., Cell and Molecular Biology Concepts and Experiments. 7th ed. 2013, United States of America: John Wiley and Sons.
  2. Alberts, B., et al., The Structure and Function of DNA, in Molecular Biology of the Cell. 2002, Garland Science: New York.
  3. Metzler, D., Biochemistry: The Chemical Reactions of Living Cells, Volume 1. 2001: Academic Press. 968 pp.
  4. Reusch, W. Naming Organic Compounds. 2013; Available from: https://www2.chemistry.msu.edu/faculty/reusch/virttxtjml/nomen1.htm.
  5. Sturm, N. Nucleotides: Composition and Structure. 2014 [cited 2016; Available from: http://chemistry.gravitywaves.com/CHEMXL153/NucleotidesCompandStruc.htm.
  6. Mitton, K. P. These are the base pairs in double stranded (DNA dsDNA), 1998 [cited 2016]; Available from: http://www.madsci.org/posts/archives/1998-11/910892899.Mb.r.html.

 

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