O DNA é provavelmente a molécula de origem biológica mais conhecida, é encontrado em todos os seres vivos do planeta Terra. Mas… Por que o DNA é tão importante?
O DNA (ácido desoxirribonucleico) contém as instruções necessárias para a vida: dentro do nosso DNA estão codificadas as informações necessárias para fazer todas as proteínas do nosso corpo. As proteínas cumprem uma infinidade de papéis, determinando a estrutura das células e direcionando quase todos os processos metabólicos do corpo.
As diferenças no código genético são responsáveis por uma infinidade de fenômenos observados em humanos e animais: por exemplo, por que algumas pessoas são mais propensas do que outras a desenvolver certas doenças, ou por que os cães têm cola, cores de olhos ou grupos sanguíneos diferentes. Todos os nossos traços físicos e psicológicos são determinados pela genética, embora o ambiente possa influenciar significativamente nosso desenvolvimento.
Todos nós já ouvimos falar do DNA e sabemos do seu papel fundamental no nosso organismo como guardião da informação genética, mas… Existem outras funções? Neste artigo falamos em profundidade sobre o DNA, sua estrutura e todas as suas funções.
O que exatamente é o DNA?
DNA é a sigla usada para ácido desoxirribonucleico. Podemos dizer que o DNA é bloco de construção de todos os seres vivos, ele contém todos os genes necessários para a fabricação de proteínas, moléculas essenciais ao funcionamento do nosso organismo.
O DNA contém nosso material herdado, o que nos torna o que somos, ninguém tem o mesmo DNA que outro: cada pessoa tem um código único contido na longa molécula de DNA. A informação no DNA é passada de pais para filhos e aproximadamente metade do DNA de uma criança é de origem paterna e a outra metade materna.
estrutura do DNA
É descrito no DNA como um polímero de nucleotídeos, ou seja, uma longa cadeia composta de pequenas moléculas.
Os nucleotídeos são as unidades básicas do ácido desoxirribonucleico (DNA). Cada nucleotídeo pode ser dividido em três partes: um carboidrato (2-desoxirribose), uma base nitrogenada e um grupo fosfato (derivado do ácido fosfórico).
Os nucleotídeos são diferenciados por sua base nitrogenada, e é o número da base que é especificado ao apresentar a sequência de DNA, pois os outros dois componentes são sempre os mesmos. Existem quatro bases diferentes:
- Adenina (A)
- citosina (C)
- Guanina (G)
- Timina (T)
O DNA assume a forma de uma dupla hélice, quando se trata de um nível tridimensional; é formado por duas cadeias ligadas por pontes de hidrogênio, formando uma molécula de fita dupla. Os pares de bases formam a espiral em forma de escada e a espinha dorsal de fosfato de açúcar forma os lados de suporte da hélice de DNA.
As bases são alinhadas em ordem sequencial ao longo da cadeia, codificando a informação genética de acordo com o critério de complementaridade: AT e GC. O tamanho da adenina e da guanina é maior que o da timina e da citosina, o que torna necessário esse critério de complementaridade para que o DNA permaneça homogêneo.
Por outro lado, O DNA é encontrado no núcleo celular dos eucariotos, bem como nos cloroplastos e mitocôndrias. Em organismos procarióticos, a molécula fica livre no citoplasma em um corpo de formato irregular chamado nucleóide. Finalmente, deve-se acrescentar que a estrutura do DNA difere entre células procarióticas e eucarióticas. Nas células eucarióticas, tem estrutura linear e as extremidades de cada cadeia são livres; entretanto, nas células procarióticas, o DNA está contido em uma longa fita dupla circular.
Para que serve o DNA?
O DNA tem três funções principais no corpo: armazenar informações (genes e genoma completo), produzir proteínas (transcrição e tradução) e duplicar para garantir a transmissão da informação para as células filhas durante a divisão celular.
As informações necessárias para construir e manter um organismo são armazenadas no DNA, que é passado de pai para filho. O DNA que carrega essa informação é chamado de DNA genômico, e toda a informação genética é chamada de genoma. Temos mais de dois metros de DNA e nossos núcleos são muito menores: O DNA é organizado em moléculas compactas chamadas cromatina, que correspondem à associação de DNA, RNA e proteínas. A cromatina é então montada em cromossomos, estruturas altamente organizadas que permitem a divisão celular.
As categorias e partes do DNA
O DNA pode ser dividido em duas grandes categorias: DNA não codificante e DNA codificante. Vamos ver suas funções específicas.
1. Codificação de DNA
Você não pode falar sobre codificação de DNA sem falar sobre genes. Um gene é uma seção do DNA que influencia um traço ou característica de um organismo., como cor dos olhos ou tipo sanguíneo. Os genes têm regiões de codificação chamadas de quadros de leitura abertos, bem como seções de controle chamadas intensificadores e promotores que influenciam a região de codificação a ser transcrita. A quantidade total de informação contida no genoma de um organismo é chamada de genótipo.
O DNA tem a informação para a fabricação de proteínas, que são chamadas de trabalhadores do organismo, e que cumprem uma infinidade de funções; algumas proteínas são estruturais, como proteínas de cabelo ou cartilagem, enquanto outras são funcionais, como enzimas.
O corpo usa 20 aminoácidos diferentes para produzir cerca de 30.000 proteínas diferentes. A molécula de DNA deve dizer à célula a ordem em que os aminoácidos devem ser unidos.
A hereditariedade determina quais proteínas serão produzidas, usando o DNA como modelo para construí-las. Às vezes, mudanças no código do DNA (mutações) causam mau funcionamento das proteínas, causando doenças. No entanto, em outras ocasiões, as alterações de código causarão mudanças benéficas nos indivíduos, que poderão se adaptar melhor ao seu ambiente.
Um gene tem DNA que é lido e convertido em uma substância de RNA mensageiro. Esse RNA transmite informações entre o DNA do gene e a maquinaria responsável pela produção de proteínas. O RNA atua como um modelo para a maquinaria de produção para que os aminoácidos sejam colocados e conectados na ordem correta para produzir uma proteína.
Embora a transcrição de proteínas seja o papel fundamental do DNA. O dogma central de DNA → RNA → biologia de proteínas mostrou-se errado e, de fato, existem vários processos que influenciam e transferem informações. Alguns vírus usam RNA como material de origem (vírus de RNA), e o processo de passar informações do RNA para o DNA é conhecido como transcrição reversa ou transcrição reversa de DNA. Existem também sequências de RNA não codificantes que são criadas pela transferência de sequências de DNA para RNA, e estas podem ter uma função sem se tornarem proteínas.
2. DNA não codificante
Cerca de 90% do genoma de uma pessoa não codifica proteínas. Esta parte do DNA é chamada de DNA não codificante. O DNA pode ser conceitualmente dividido em duas categorias, genes que codificam proteínas e não genes. Em muitas espécies, apenas uma pequena parte do DNA codifica proteínas – os éxons – e estes representam apenas cerca de 1,5% do genoma humano.
O DNA não codificante, também chamado de DNA lixo ou lixo, é o DNA que não codifica uma proteína: sequências como íntrons, recombinações virais, etc. Até recentemente, esse DNA era considerado inútil até estudos recentes mostrarem que não é. Essas sequências podem regular a expressão gênica porque têm afinidade por proteínas que podem se ligar ao DNA e são chamadas de sequências reguladoras.
Os cientistas identificaram apenas uma pequena porcentagem do total de sequências reguladoras existentes. O motivo da presença grandes quantidades de DNA não codificante em genomas eucarióticos e diferenças no tamanho do genoma entre diferentes espécies ainda é um enigma hoje. Embora mais e mais funções do DNA não codificante sejam conhecidas, tais como:
2.1. elementos repetitivos
Elementos repetitivos de um genoma também são partes funcionais de um genoma, representam mais da metade do total de nucleotídeos. Um grupo de cientistas da Universidade de Yale descobriu recentemente uma sequência de DNA não codificante que se acredita desempenhar um papel em permitir que os humanos desenvolvam a capacidade de usar ferramentas.
2.2. Telômeros e centrômeros
Além disso, certas sequências de DNA são responsáveis pela estrutura dos cromossomos. Telômeros e centrômeros contêm poucos ou nenhum gene codificador, mas eles são cruciais para manter a estrutura cromossômica unida.
2.3. DNA para RNA
Alguns genes não codificam proteínas, mas são transcritos em moléculas de RNA: RNA ribossômico, RNA de transferência e RNA interferente (RNAi).
2.4. Emenda alternativa
O arranjo de íntrons e éxons em certas sequências de genes é importante porque permite splicing alternativo de RNA pré-mensageiro, criando diferentes proteínas do mesmo gene. Sem essa capacidade, o sistema imunológico não existiria.
2.5. Pseudogenes
Algumas sequências de DNA não codificantes são de genes perdidos durante a evolução. Esses pseudogenes podem ser úteis porque podem dar origem a novos genes com novas funções.
2.6. Pequenas seções de DNA
Outras sequências de DNA não codificantes surgem da replicação de pequenas seções de DNA, o que também é útil porque o rastreamento dessas seções repetitivas de DNA pode auxiliar nos estudos de filogenia.
conclusão
O DNA é a molécula que contém informações hereditárias em humanos; essa informação, contida no DNA, permite que a célula conheça a ordem em que os aminoácidos que formam as proteínas devem ser montados. As proteínas são responsáveis pela maioria das funções do organismo e um problema na sua produção pode ter consequências importantes para a nossa saúde. No entanto, quando falamos de DNA → RNA → proteína, nos referimos ao grande dogma da biologia e dos genes, esquecendo 90% do DNA. Até recentemente, o papel do DNA, que não codifica uma proteína, era considerado irrelevante, mas estudos recentes descobriram cada vez mais funções dessas sequências não codificantes chamadas reguladoras.
Referências bibliográficas
- Al Aboud NM, et ai. (2021). Genética, dano e reparo do DNA.
- Chatterjee N, et ai. (2017). Mecanismos de dano, reparo e mutagênese do DNA.
- Annunziato, A. (2008). Encapsidação do DNA: nucleossomos e cromatina. Educação da Natureza, 1(1), 26.
