DNA - Cromossomos, genes, genoma e RNA . Parte 1

DNA é a sigla para ácido desoxirribonucleico, um aglomerado de moléculas que contém o material genético dos seres vivos. Toda a informação genética de um organismo está armazenada no DNA, e essas informações são transmitidas aos seus descendentes.

Responsável por orientar as células na produção de proteínas, o DNA é fundamental para a formação e funcionamento dos seres vivos.

A molécula de DNA é composta por uma fita dupla de nucleotídeos formados por 4 letras – A, T, C e G – que representam as quatro bases nitrogenadas: adenina, timina, citosina e guanina.

As várias e diferentes combinações desses compostos (que podem alcançar mais de 3 bilhões em cada célula) produzem a variabilidade dos seres vivos.

DNA e RNA: Estrutura dos Ácidos Nucleicos

O nome ácido nucleico indica que as moléculas de DNA e RNA (ácido ribonucleico) são ácidas e foram inicialmente identificadas no núcleo das células.

Hoje sabemos que o DNA é encontrado no núcleo, formando os cromossomos e parte dos nucléolos, e também em pequena quantidade na mitocôndria e no cloroplasto. O RNA é encontrado no nucléolo, nos ribossomos, no citosol, nas mitocôndrias e nos cloroplastos.

Tanto o DNA quanto o RNA são formados pelo encadeamento de um grande número de moléculas menores, os nucleotídeos, que são compostos por três tipos de substâncias químicas:

• Uma base nitrogenada (uma cadeia de carbonos que contém nitrogênio);
• Uma pentose (um açúcar simples com cinco átomos de carbono);
• Um fosfato, íon do ácido fosfórico (pela retirada de três íons hidrogênio).

Fosfato

O fosfato e a base nitrogenada ligam-se ao açúcar para formar um nucleotídeo.

Base Nitrogenada

A união da base nitrogenada com o açúcar forma um nucleosídeo. Existem cinco principais bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina, timina e uracila.

As duas primeiras (adenina e guanina) possuem um duplo anel de átomos de carbono e derivam de uma substância chamada purina, sendo, por isso, denominadas bases purínicas. As outras três (citosina, timina e uracila) derivam de outro composto com apenas um anel de carbono, chamado pirimidina, e são denominadas bases pirimidínicas.

Na molécula de DNA, aparecem quatro tipos de bases (A, T, C e G). A uracila (U) é encontrada apenas no RNA, enquanto a timina é exclusiva do DNA.

Pentose

As pentoses são de dois tipos: ribose e desoxirribose. O DNA recebe esse nome por ter apenas desoxirribose na cadeia, enquanto o RNA contém ribose.

Nos ácidos nucleicos, os nucleotídeos estão sempre unidos entre si, formando longos filamentos, os polinucleotídeos. A ligação é entre o fosfato de uma unidade e a pentose da unidade vizinha. Assim, a longa cadeia apresenta uma sequência de pentoses e fosfatos alternados, com as bases nitrogenadas ligadas às pentoses.

Descoberta do DNA

O histórico de descobrimento do DNA começa em 1869, com o bioquímico suíço Johann Friedrich Miescher. Com o objetivo de identificar os componentes químicos do núcleo celular, Miescher descobriu uma substância desconhecida até então, rica em átomos de fósforo e nitrogênio.

Essa substância foi denominada nucleína e, posteriormente, ácido nucleico. Por volta de 1920, os estudiosos já sabiam que os ácidos nucleicos eram constituídos por três tipos de substâncias químicas: os açúcares, o ácido fosfórico e as bases nitrogenadas. Nessa mesma época, o RNA também foi descoberto.

Estrutura do DNA

Em 1952, na Inglaterra, os pesquisadores Maurice Wilkins e Rosalind Franklin examinavam o DNA com uma técnica conhecida como difração de raios X.

Utilizando essas observações, o inglês Francis Crick e o estadunidense James Watson começaram a construir um modelo para a molécula que explicasse a imagem obtida pelos raios X e os dados da química, como o fato do número de adeninas ser igual ao número de timinas e o de citosinas ser igual ao de guaninas.

O modelo da molécula de DNA elaborado pelos cientistas ficou conhecido como modelo de dupla hélice.

Dupla Hélice

Segundo esse modelo, a molécula de DNA possui duas cadeias ou fitas de polinucleotídeos, ligadas uma à outra pelas bases nitrogenadas. Elas estão torcidas, formando uma hélice dupla, e emparelhadas em sentidos opostos. Se em uma extremidade de uma fita há uma pentose, na fita oposta há um fosfato.

Comparando a molécula de DNA a uma escada torcida no espaço, cada lateral da escada seria formada por uma sequência de pentoses alternadas com fosfatos, e cada degrau corresponderia a um par de bases. A ligação entre as bases das duas fitas é feita por ligações de hidrogênio.

No modelo da molécula de DNA, a base timina (T) se liga sempre à base adenina (A) por meio de duas ligações de hidrogênio, e a base citosina (C) liga-se à guanina (G) por meio de três ligações de hidrogênio.

Como consequência desse emparelhamento específico, a sequência de bases de uma fita determina a sequência de bases da outra. Portanto, se em uma fita houver a sequência AATCCATGT, na outra a sequência será TTAGGTACA. Assim, as duas fitas não são iguais, mas complementares.