Desde o início do século XX, com o advento da genética como ciência, incumbiu-se aos cientistas o trabalho de decifrar a composição dos genes. Essa incógnita derivou-se da necessidade de desvendar a molécula capaz de ser tão precisa nas informações e, ao mesmo tempo, possuir uma capacidade ilimitada de replicações sem erros, além é claro, de direcionar o desenvolvimento do organismo.
As respostas começaram aparecer na década de 1940, com estudos em fungos, onde se observou que as informações genéticas consistem, em suma, de instruções para a construção de uma proteína. Além disso, na mesma época ocorreu a identificação do ácido desoxirribonucléico (DNA, em inglês, ou ADN, em português) como provável molécula armazenadoras das informações genéticas.
James Watson e Francis Crick (direita), criadores do modelo dupla hélice, com Maclyn McCarty (esquerda).Ainda nos meados do ano de 1940, uma série de experimentos concluiu que o DNA era a constituição básica do material genético. E, finalmente, no ano de 1953, os cientistas James Watson e Francis Crick desvendaram a estrutura do DNA, abrindo caminho para o entendimento da replicação, transcrição e hereditariedade.
O DNA é uma molécula simples, porém grande, feita a partir de quatro unidades estruturais básicas semelhantes, denominados nucleotídeos. Ao se analisar a molécula de DNA, através de um experimento envolvendo difração de raios X, apontou que este é formando a partir de duas fitas enroladas em forma de hélice. Sendo assim, a informação genética está codificada na sequência de nucleotídeos que compões os dois filamentos, complementares, de DNA. Além disso, devido às regras de complementaridade de bases, a seqüência de um dos filamentos determina a seqüência de seu complementar, isto é, do outro filamento.
A estrutura do DNA lembra uma escada em espiral. Os degraus são bases nitrogenadas unidas por pontes de hidrogênio e o corrimão é formado pelo complexo de açúcar-fosfato.Os nucleotídeos do DNA são formados a partir de um açúcar, a desoxirribose, ligada a um único grupo fosfato e a uma base, podendo ser esta: adenina (A), citosina (C), guanina (G) ou timina (T). Os nucleotídeos são covalentemente ligados por em uma cadeia por meio de fostatos e açucares. Com base nessa estrutura, podemos imaginar que o DNA é semelhante a uma escada-caracol, onde os degraus seriam as bases nitrogenadas e o corrimão seria formado pelo complexo de açúcar-fosfato de cada uma dessas bases.
As duas cadeias contorcidas, que unidas formam a dupla hélice, são mantidas através de interações químicas do tipo ligação de hidrogênio. Um fato importante a notar é que dependendo da qualidade química da base nitrogenada ela pertencerá a certa classificação: a adenina e a guanina são compostos orgânicos heterocíclicos pertencentes à família das purinas, já a citosina e a timina, com composição semelhante ao benzeno, são da família das piramidinas. Isso implica que uma piramidina sempre formará ligação com uma purina para formar a dupla-hélice, ou seja, adenina sempre se combinará com a timina e a guanina, com a citosina. Esse pareamento especial faz com que os pares de bases nitrogenados, bem como a cadeia da molécula de DNA, tenham um arranjo energético favorável. Esse aspecto é conhecido como complementariedade do DNA.
Outro aspecto interessante do DNA é que a formação de cada uma das cadeias que o compõe segue um arranjo químico onde os carbonos 3 e 5 do açúcar que compõe os nucleotídeos seja o local de ligação com o nucleotídeo anterior ou posterior, sendo assim, temos uma sequência 3’ -> 5’ das ligações químicas. Isso implica que uma das cadeias de DNA terá uma polaridade 3’-> 5’ e a outra 5’ -> 3’, esse aspecto é caracterizado como cadeias antiparalelas.
Pensamento lógico: Relação de Chargaff
Devido aos quatro pareamentos possíveis em uma molécula de DNA (A – T, T – A, C – G, G – C), Chargaff concluiu que a soma de uma purina com uma piramidina, não complementar, deveria ser igual à soma da outra purina com piramidina, também não complementar, isto é:
(A + G) = (T + C)
De uma forma geral chega-se a conclusão que o DNA é formado por nucleotídeos, sendo este estruturado com uma base nitrogenada, um açúcar e um fosfato. Além disso, possui a característica de ser uma dupla-hélice, com cadeias antiparalelas e onde sua conformação segue um padrão de complementariedade.
Como dito anteriormente, o DNA contém as informações necessárias para o processamento de uma nova proteína. Entretanto, esse processamento requer algumas moléculas intermediárias, sendo uma delas o RNA (ácido ribonucléico).
A molécula de RNA nada mais que uma complementariedade de uma região do DNA. Sua molécula é composta de uma única cadeia composta como nucleotídeos. Porém, diferentemente do DNA, as bases nitrogenadas do RNA são adenina (A), guanina (G), citosina (C) e uracila (U). Observe atentamente que não há a presença de timina (T) no RNA.
Outra característica marcante da molécula de RNA é que o açúcar que compõe seu nucleotídeo é uma ribose, isto é, o grupamento açúcar contem uma ligação –OH a mais.
Dentro do contexto RNA, esta molécula pode ter duas classes:
(UFRS) Considere as seguintes etapas da síntese de proteínas.
I - Transcrição do código genético do DNA em códons do RNA mensageiro.
II - Ligação dos códons de RNA mensageiro aos anticódons correspondentes dos RNAs transportadores.
III - Fixação do RNA mensageiro aos ribossomos.
Qual a sequência correta dessas etapas durante o processo?
(MACKENZIE) Assinale a(s) alternativa(s) corretas.
(FUVEST) A tabela mostra a composição das bases nitrogenadas púricas, adenina e guanina, nos DNAs do homem e do boi.
| Animal | Adenina | Guanina |
|---|---|---|
| Homem | 30,4% | ? |
| Boi | ? | 21,0% |
As porcentagens que estão faltando para o homem e para o boi são, respectivamente:
(CEFET) Do melhoramento genético passando pela engenharia genética, processos de clonagem e transgênicos, os conhecimentos sobre os ácidos nucléicos têm gerado tecnologias de grande utilidade para a humanidade. Assinale a alternativa que contém uma proposição incorreta acerca do funcionamento dos ácidos nucléicos.
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