A Molécula da Vida

Os cromossomos de células eucarióticas são formados 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 nucleicos denominados ribonucleicos, que comandarão a síntese de proteínas.

Estrutura

A molécula de DNA é constituída por uma sequência de nucleotídeos, que por sua vez é formado por três diferentes tipos de moléculas:

• Um açúcar (pentose = desoxirribose)
• Um grupo fosfato
• Uma base nitrogenada

Sabendo-se como são feitas as ligações entre os nucleotídeos, formando assim a fita de DNA, podemos analisar a estrutura tridimensional do DNA.

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.

Na dupla hélice as duas fitas de DNA estão em direções opostas, isto significa que são antiparalelas.

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.

Duplicação do DNA

Replicação do DNA é o processo de duplicação do material genético mantendo assim o padrão de herança ao longo das gerações.

A molécula do DNA vai-se abrindo ao meio, por ação de uma enzima chamada DNA polimerase. Essa enzima quebra as ligações de pontes de hidrogênio existentes entre as duas bases nitrogenadas das cadeias complementares de nucleotídeos.

Ao mesmo tempo que o DNA polimerase vai abrindo a molécula de DNA, outra enzima chamada DNA ligase vai ligando um grupo de nucleotídeos que se pareiam com os nucleotídeos da molécula mãe.

Além da capacidade de duplicação o DNA também é responsável pela síntese de outro ácido nucleico muito importante para a célula: o ácido ribonucleico ou RNA. Da mesma forma que o DNA, o RNA também é uma molécula grande formada por várias partes menores chamadas nucleotídeos. Por isso diz-se que tanto DNA como RNA são polinucleotídios.

RNA

O RNA (ácido ribonucleico) é o ácido nucleico formado a partir de um modelo de DNA.

Os nucleotídeos 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 pirimídica, chamada uracila (U).

Assim, o DNA e o RNA diferem quanto à pentose e quanto às bases nitrogenadas do nucleotídeo.

	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 nucleotídeos, 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 nucleotídeo que possui C pareia com o que possui G e o nucleotídeo 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.
• RNA transportador: Transporta aminoácidos para que ocorra a síntese de proteínas.
• RNA ribossômico: Componentes da maquinaria de síntese de proteínas presente nos ribossomos, 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.

O RNAt move-se do núcleo para o citoplasma, onde se liga a aminoácidos, e deslocando-se até os ribossomos

Cada molécula de RNAt apresenta uma extremidade que se liga a diferentes tipos de aminoácidos e uma região com uma seqüência de três nucleotídeos, o anticódon, que pode parear com um dos códons do RNAm.

TRANSCRIÇÃO

A síntese de RNA ocorre no núcleo e é denominada transcrição. Nesse processo, uma parte da molécula de DNA é tomada como molde, sendo transcrita, ou copiada, em moléculas de RNA.

A molécula de DNA abre-se em determinados pontos, através da ação de uma enzima denominada RNA polimerase. Inicia-se, a seguir, o pareamento de novos nucleotídeos, complementares aos do DNA, dando origem ao RNA. Terminada sua transcrição, o RNA solta-se do DNA, que volta a apresentar o aspecto inicial de dupla hélice.

Biossíntese das proteínas (TRADUÇÃO)

Nos eucariontes, quando há necessidade de uma determinada proteína, forma-se, por transcrição do gene no DNA, um RNAm que contém a "mensagem" para aquela proteína. Os vários tipos de RNA, transcritos do DNA, que vão participar da síntese de proteínas, deslocam-se do núcleo para o citoplasma.

Produzido no núcleo, o RNAm dirige-se para o citoplasma e se liga aos ribossomos.

O RNAt carrega os aminoácidos, levando-os até o ribossomo.

O aminoácido que chega ao ribossomo deve ser reconhecido pelo RNAm para ser incorporado à proteína que está sendo sintetizada. Se não for reconhecido, o aminoácido não será incorporado ao polipeptídio (proteína).

O aminoácido só será incorporado se o RNAm tiver um código para ele. Esse código depende da seqüência de bases nitrogenadas do DNA que formou o RNAm. É imperioso lembrar que o primeiro códon a ser traduzido será, obrigatoriamente, o AUG, que decodifica a Metionina, também chamado aquele de códon de iniciação. Os códons UAA, UAG E UGA são chamados de códons de paradas, pois encerram a Tradução.

O RNAr, inicialmente armazenado nos nucléolos, passa para o citoplasma e , associado a proteínas, forma os ribossomos, que se prendem às membranas do retículo endoplasmático. Os ribossomos dispõem-se enfileirados, constituindo os polirribossomos ou polissomos, junto dos quais as proteínas vão ser sintetizadas. Cada polissomo é também denominado unidade de tradução, pois permite a síntese de um tipo de polipeptídeo.

CÓDON E CÓDIGO GENÉTICO

A seqüência das bases que codificam um aminoácido no RNAm é chamada códon e é composta por três bases nitrogenadas. Cada códon codifica apenas um aminoácido. Entretanto, um mesmo aminoácido pode ser codificado por mais de um códon, existindo, assim, códons sinônimos.

Em função da existência de códons sinônimos é que se diz que o código genético é degenerado, isto é, um mesmo aminoácido pode ser codificado por mais de um códon.

Código genético universal: estabelecido pelas trincas de bases do RNAm (códons), transcritas do DNA. É constituído for 64 trincas diferentes (códons e seus aminoácidos correspondentes). Uma trinca codifica apenas um aminoácido, mas um mesmo aminoácido pode ser codificado por mais de uma trinca, havendo, portanto, códons sinônimos. Dos 64 códons, apenas 3 não especificam aminoácidos particulares, representando sinais de parada que determinam o final da cadeia polipeptidlca.

Cada três bases no RNAm (códon) determinará um aminoácido específico, e a proteína formada apresentará a seqüência de aminoácidos de acordo com a ordem estabelecida pelos códons no RNAm.

Caso ocorra uma substituição incorreta de uma base nitrogenada durante a duplicação do DNA, pode-se ter a formação de uma proteína diferente ou, então, da mesma proteína, pois um mesmo aminoácido pode ser codificado por mais de um códon.

ANTICÓDON

Os códons do RNAm são reconhecidos pelo RNAt. Todo RNAt tem um filamento livre de sua molécula composto pela seguinte seqüência de bases nitrogenadas: ACC. É nesse local que ocorre a

associação com o aminoácido. Em outra região da molécula existe uma seqüência de três bases, denominada anticòdon, que reconhece a posição do aminoácido no RNAm, unindo o seu anticódon ao còdon do RNAm.

O RNAt desloca-se para o citoplasma, onde se liga a aminoácidos, deslocando-os até pontos de síntese protéica. Numa determinada região, a molécula de RNAt apresenta um trio especial de nucleotídeos, o anticódon, correspondente a um códon do RNAm. Uma das extremidades da molécula de RNAt só se liga a um tipo de aminoácido.

Sobre um mesmo RNAm podem se deslocar vários ribossomos, que mantêm entre si uma determinada distância. Dessa forma, podem ser formadas várias proteínas iguais sobre o mesmo RNAm.

Mutações Gênicas

Nem sempre a autoduplicação do DNA ocorria de modo perfeito e isto é chamado mutação.

As mutações podem resultar de uma alteração na sequência 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 e substâncias que interferem na autoduplicação do DNA ou na transcrição do RNAm, determinando erros nas sequências dos nucleotídeos.
As mutações de ponto são as que ocorrem com a mudança de uma única base. Há dois tipos de mutações de ponto:
- Transição: uma purina substitui outra purina, e uma pirimidina substitui outra pirimidina, ou seja, um adenina substitui uma guanina e vice-versa, e uma timina substituiu uma citosina e vice-versa (neste último caso, pode o ocorrer a troca de uma uracila por uma guanina e vice-versa em uma molécula de RNA);
 - Transversal: uma purina substitui uma pirimidina e vice-versa.

Vários tipos de câncer podem ser produzidos por alterações ocorridas nos ácidos nucleicos; por isso os mesmos agentes mutagênicos podem ser também cancerígenos.