O Projeto Genoma Humano, lançado em 1990 com um orçamento de US $ 3 bilhões, tem como objetivo geral mapear as bases químicas que produzem nosso DNA e identificar todos os genes presentes no genoma da espécie humana. O sequenciamento foi concluído em 2003, 13 anos depois.
Graças a essa tarefa titânica de corte molecular e genético, sabemos agora que o genoma humano contém cerca de 3.000 milhões de pares de bases e cerca de 20.000 a 25.000 genes. No entanto, ainda há muito a ser descrito, pois as funções de cada seção de informação genética que codificamos em cada uma de nossas células são desconhecidas.
À medida que os cientistas estudam, a população em geral está se tornando cada vez mais consciente do que é a genética, da ciência que estuda esse alfabeto de moléculas que organizam e codificam a herança e cada uma de nossas funções. Não somos nada sem nossos genes e, mesmo que eles não sejam visíveis a olho nu, todo material vivo “é” graças a eles. Como não podemos adquirir conhecimento sem começar do início, neste artigo apresentamos a você a estrutura básica que codifica nossa existência: nucleotídeos de DNA.
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O que é um nucleotídeo
Um nucleotídeo é definido como uma molécula orgânica formada pela ligação covalente de um nucleosídeo (pentose + base nitrogenada) e um grupo fosfato.
Uma sequência de nucleotídeos é uma palavra genética em si, pois sua ordem codifica a síntese de proteínas pela maquinaria celular e, conseqüentemente, o metabolismo dos seres vivos. Mas não vamos mais longe: primeiro vamos nos concentrar em cada uma das partes que dão origem a essa molécula única.
1.pentosis
Pentoses são monossacarídeos, carboidratos simples (açúcares), formados por uma cadeia de 5 átomos de carbono unidades que desempenham uma função estrutural clara. A pentose pode ser ribose, dando origem a um ribonucleosídeo, a estrutura básica do RNA. Por outro lado, se a ribose perde um átomo de oxigênio, surge a desoxirribose, a pentose que faz parte do desoxirribonucleosídeo, estrutura principal do DNA.
2. Base de nitrogênio
Como já dissemos, a pentose e uma base nitrogenada dão origem a um ribonucleosídeo ou desoxirribonucleosídeo, mas o que é uma base? As bases nitrogênicas são compostos orgânicos cíclicos que contêm pelo menos dois átomos de nitrogênio. neles é a chave do código genético, pois dão um nome específico a cada um dos nucleotídeos dos quais fazem parte. Existem 3 tipos desses compostos heterocíclicos:
Bases de nitrogênio puro: adenina (A) e guanina (G). Ambos fazem parte do DNA e do RNA. Bases de nitrogênio da pirimidina: citosina (C), timina (T) e uracila (U). A timina é única no DNA, enquanto o uracil é único no RNA.
Bases nitrogênicas isoaloxacina: flavina (F). Não é DNA nem RNA, mas executa outros processos.
Portanto, se um nucleotídeo contém uma base de timina, ele é chamado diretamente de (T). São as bases nitrogênicas que dão a essas sequências um nome que todos nós já vimos no quadro-negro ou em material científico popular em algum momento de nossas vidas. Por exemplo, Gattaca é um exemplo de sequência de DNA com 7 nucleotídeos, cada um com uma base que lhe dá o nome..
3. Grupo Fosfato
Já temos o nucleosídeo inteiro, como descrevemos na pentose, que está ligado por uma ligação glicosídica a uma das bases A, G, C e T. por completo: o grupo fosfato.
Um grupo fosfato é um íon poliatômico composto de um átomo de fósforo central (P) rodeado por quatro átomos de oxigênio idênticos com um arranjo tetraédrico. Essa combinação de átomos é essencial para a vida, pois faz parte dos nucleotídeos do DNA e do RNA, mas também daqueles que carregam energia química (ATP).
Nucleotídeo: nucleosídeo (base + pentose) + grupo fosfato
Decifrando a vida usando nucleotídeos de DNA
Todas essas informações químicas são boas, mas como colocá-las em prática? Bem, em primeiro lugar, temos que ter em mente que cada um dos três nucleotídeos codificadores forma uma frase diferente para fornecer informações sobre cada um dos acoplamentos que dão origem a uma proteína. Vamos dar um exemplo:
- ATT: adenina, timina e timina
- ACT: adenina, citosina e timina
- ATA: adenina, timina e adenina
Essas três sequências de nucleotídeos codificadas no núcleo do DNA da célula contêm as instruções de acoplamento para o aminoácido isoleucina, que é um dos 20 aminoácidos usados para a síntese de proteínas funcionais. Esclarecemos o seguinte: Não é que todas as três sequências sejam necessárias para acoplar a isoleucina, mas que todas as três são intercambiáveis porque todas codificam esse aminoácido (redundância).
Por meio de um processo que não é demais para nós aqui, a maquinaria celular realiza um procedimento chamado transcrição, pelo qual esses tripletos de nucleotídeos de DNA são traduzidos em RNA. Uma vez que a base nitrogenada da timina não faz parte do RNA, cada (T) deve ser substituído por um (U). Portanto, esses tripletos de nucleotídeos seriam assim:
- AUU
- NELES
- AUA
Se a célula requer isoleucina, um RNA transcrito com um desses três tripletos (agora chamados de códons) viajará do núcleo da célula para os ribossomos no citosol da célula, onde serão ordenados para integrar o aminoácido. Isoleucina na proteína sendo construído.
Usando essa linguagem de nucleotídeos à base de nitrogênio, um total de 64 códons podem ser gerados., Que codificam os 20 aminoácidos necessários para construir qualquer proteína nos seres vivos. Deve-se notar que, exceto em raras ocasiões, cada aminoácido pode ser codificado por 2,3,4 ou 6 códons diferentes. No caso que vimos antes da isoleucina, por exemplo, três combinações possíveis de nucleotídeos são válidas.
As proteínas são geralmente compostas de 100 a 300 aminoácidos. Assim, uma proteína composta por 100 deles, fazendo cálculos, será codificada por 300 códons (cada tripleto de base corresponde a um aminoácido, lembre-se), que serão o produto da tradução de 300 nucleotídeos de DNA. Presentes no genoma de a célula.
Uma breve explicação
Entendemos que toda essa explicação pode de repente ser um tanto estonteante, mas garantimos que, com as comparações que apresentamos a seguir, a função dos nucleotídeos do DNA será mais clara para você do que a água.
Precisamos ver o DNA dentro do núcleo da célula como uma enorme biblioteca cheia de livros. Cada um dos livros é um gene, que contém (no caso dos humanos) cerca de 150 letras, que são nucleotídeos ordenados para uma finalidade específica. Portanto, todas as três letras de nucleotídeos formam uma frase curta.
Um bibliotecário incansável, neste caso a enzima RNA polimerase na célula busca transformar as palavras de um dos livros em material tangível. Pois bem, então ele ficará encarregado de buscar o livro específico, a frase específica, e como as palavras não podem ser extraídas das páginas (o DNA não pode ser movido do núcleo), ele copiará as informações relevantes em sua forma para o seu caderno.
“Frases copiadas” nada mais são do que nucleotídeos de DNA convertidos em nucleotídeos de RNA, ou seja, códons. Uma vez que essas informações foram transcritas (transcritas), uma máquina está pronta para reunir as informações contidas em cada uma das palavras de forma coerente. Eles são ribossomos, locais onde as proteínas são sintetizadas a partir de uma sequência de aminoácidos em uma ordem específica. Mais fácil assim, certo?
resumo
Como você deve ter notado, explicar os processos complexos codificados pelo DNA é quase tão complexo quanto entendê-los. No entanto, se quisermos que você mantenha uma ideia concreta de todo esse conglomerado de terminologia, é esta: a ordem dos nucleotídeos no DNA dos seres vivos codifica para a síntese correta de proteínas, Que resulta em vários processos metabólicos e em cada uma das partes do nosso corpo que nos definem, pois representam 50% do peso seco de quase todos os tecidos.
Assim, a expressão do DNA (genótipo) por meio de mecanismos celulares dá origem aos nossos traços externos (fenótipo), características que nos tornam o que somos, tanto no nível do indivíduo como da espécie. Às vezes, a explicação para fenômenos enormes está na compreensão de coisas muito menores.
Referências bibliográficas:
- Ácidos nucléicos, Universidade de Valência.
- Código Genético, Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano (NIH).
- FOX KELLER, EVELYN (2005). De sequências de nucleotídeos à biologia de sistemas. Ciências, (077).
- Spalvieri, MP e Rotenberg, RG (2004). Medicina genômica: aplicações do polimorfismo de nucleotídeos e micromatrizes de DNA. Medicina (Buenos Aires), 64 (6): p. 533-542.
