E ai povão? Prontos para saber mais sobre o DNA? Sobre as tretas da ciência? Sobre como uma molécula tão simples faz de nós seres humanos e ao mesmo tempo indivíduos com características únicas? Vamos lá!
Os ácidos nucléicos estão presentes nas células de todos os seres vivos: bactérias, fungos, plantas e animais. O DNA é um ácido nucleico e está localizada no núcleo de células eucarióticas (células que possuem núcleo compartimentalizado). O DNA é capaz de armazenar informações e traduzi-las fazendo com que os organismos se mantenham vivos! Essas informações são hereditárias, ou seja, são passadas dos pais para os filhos. Dentro do nosso corpo, quando uma célula se divide, o DNA também é passado da célula-mãe para as células filhas. As informações são armazenadas em estruturas chamadas de genes.
Do que é feito o DNA?
Os nucleotídeos são os componentes mais básicos do DNA. São compostos de açúcares que contém cinco carbonos, chamada de desoxirribose, associados a um fosfato e a uma base nitrogenada. A desoxirribose é um carboidrato da família das pentoses que sofreu uma substituição de uma hidroxila (OH), no segundo carbono, por um hidrogênio. O grupamento fosfato confere a característica ácida ao DNA e consiste em um átomo de fósforo que realiza três ligações simples e uma ligação dupla a átomos de oxigênio. As bases nitrogenadas podem ser purinas, que possuem um anel duplo de átomos de carbono derivado da purina ou pirimidinas, que possuem um anel simples. Existem quatro tipos de bases nitrogenadas no DNA: adenina, timina, citosina e guanina. As bases púricas são adenina e guanina e as pirimídicas são timina e citosina. Quando essas bases nitrogenadas estão associadas à desoxirribose e ao fosfato, são chamadas de nucleotídeos (A, T, C e G).
Os nucleotídeos se ligam uns aos outros através do grupamento fosfato, formando uma cadeia ou fita de DNA.
Em 1950, Erwin Chargaff observou a proporção de nucleotídeos A, T, C e G em diversos organismos e descobriu que a proporção de nucleotídeos é diferente em cada espécie, porém em todas as espécies a quantidade de A era igual a de T e a quantidade de G era igual a C.
Como é a estrutura dessa molécula e quem a descobriu?
Imaginem que na década de 1940 e 1950, diversos pesquisadores estavam tentando montar um quebra-cabeças ou um lego de apenas quatro peças para formar uma estrutura tridimensional.
Entre 1947 e 1950, Rosalind Franklin realizou experimentos de cristalografia de raio-x para determinar a estrutura do DNA. Essa técnica permite determinar a estrutura atômica e molecular de uma molécula previamente cristalizada. Um feixe de raios x é incidido sobre o cristal e os ângulos e intensidade de difração podem ser quantificados. A partir desses parâmetros é possível produzir uma foto da densidade dos elétrons dentro do cristal e determinar a estrutura tridimensional de uma molécula. A partir desses dados é possível determinar a posição dos átomos no cristal e as ligações químicas. A partir desses dados, Maurice Wilkins conseguiu estimar a largura do DNA e Rosalind Franklin determinou o grau de hidratação da molécula. Mais tarde, essa foto seria determinante para Watson e Crick determinarem a estrutura do DNA.
A estrutura do DNA foi publicada em 1953 na revista Nature e representou um grande marco na ciência! James Watson e Francis Crick descreveram que a estrutura do DNA possui duas cadeias de nucleotídeos antiparalelas que formam uma dupla fita que se enrola em uma estrutura helicoidal. Cada uma das fitas é formada por sequências de quatro nucleotídeos: A, T, C e G. Esses nucleotídeos interagem através de ligações de hidrogênio (um tipo de interação entre moléculas) em pares, A – T e C – G, unindo as duas fitas. Esse conhecimento foi revolucionário, porque possibilitou compreender como essa molécula tão simples é responsável pela hereditariedade.
Esse conhecimento foi tão importante que em 1962, James Watson, Francis Crick e Maurice Wilkins, ganharam o prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina. Esse prêmio não é fornecido de forma póstuma, dessa forma Rosalind Franklin não ganhou o prêmio Nobel, pois faleceu em 1958. Entretanto, até hoje é especulado o mérito da cientista em relação a esse prêmio, pois a cristalografia de raio-x foi determinante para chegar à conclusão que o DNA é uma dupla hélice.
As regras de Chargaff também foram essenciais para a determinação do pareamento entre a dupla-fita de DNA por Watson Crick. Os nucleotídeos são assimétricos, ou seja, eles possuem tamanhos e formatos diferentes. Sendo assim, a única forma de encaixar o quebra-cabeças é cumprindo essas regras.
Resumindo... o DNA é formado por nucleotídeos, que se ligam através de grupos fosfato formando uma fita. Uma fita interage com outra fita através do pareamento (ligação de hidrogênio) entre os nucleotídeos. Esse pareamento ocorre de forma específica, A pareia com T e C pareia com G. Dessa forma, o DNA se estrutura em uma conformação de dupla hélice!
Mas Ciência Povão, e a tal da hereditariedade? Como o DNA armazena e passa informações para células filhas?
Nós aprendemos então que o DNA é composto por uma dupla fita que é composta por uma sequência de nucleotídeos. Essa sequência determina o nosso código genético. É o que diferencia os humanos dos macacos, dos golfinhos, e até de uma banana!
Vocês sabiam que um humano e um chimpanzé compartilham 98,7% da sequência do DNA, mas compartilhamos apenas 50% do nosso genoma com uma banana?
Essas diferenças na sequência do DNA, nos nossos genes, é que determinam as nossas características. Além disso, essas características são passadas de geração em geração. Por exemplo, você já ouviu alguém falar: Nossa! Fulano é a cara do pai ou da mãe! Isso não é coincidência, nós herdamos 50% do DNA do nosso pai e 50% do DNA da nossa mãe.
Mas como acontece essa herança genética dentro da célula?
Uma célula ao se dividir precisa duplicar ou fazer uma cópia do seu DNA. O primeiro passo é desfazer a dupla-fita de DNA, resultando em duas fitas simples de DNA. Essas fitas simples serão utilizadas como molde para que um sistema muito complexo faça uma cópia dessa sequência de nucleotídeos, gerando assim duas fitas duplas de DNA. Esse processo é conhecido como replicação semi-conservativa, pois cada uma dessas fitas duplas possui uma fita original e uma cópia. Após a divisão da célula-mãe, cada célula-filha ganha uma dupla-fita de DNA.
Alterações no DNA!
O genoma humano possui 3 bilhões de pares de bases nitrogenadas, que são distribuídos em cerca de 20.000 genes que codificam proteínas!
Como vocês já devem estar imaginando, as informações contidas na sequência do DNA são muito preciosas e alterações mínimas neste código podem causar doenças. Para garantir que nada de errado na duplicação, alguns mecanismos de correção atuam o tempo todo para evitar possíveis erros.
Ainda assim, mutações (alterações no código genético) acontecem o tempo todo nas nossas células! O envelhecimento e nossos hábitos de vida, como exposição excessiva à luz solar, alimentação desregulada, privação de sono, álcool e outras drogas, podem causar danos na molécula de DNA e levar à mutações no nosso DNA. Essas mutações podem se acumular causando doenças, como o câncer.
Nem sempre as mutações são ruins! Então podemos virar X-men? Não! Mas as mutações também aumentam a variabilidade genética. Ou seja, elas modificam os nossos genes podendo gerar novas características, que podem ser úteis ou não. Se forem úteis e passadas para próxima geração por muito tempo, pode ocorrer o surgimento de uma nova espécie. Mas isso já é papo para um outro post!
Até logo!
Autora
Stephanie Serafim
Biotecnologa
Mestre e Doutoranda em química Biológica
Referência
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