Citologia: DNA e RNA

Centro de controle

Todo ovo é uma célula. A gema do ovo de galinha é uma das raras células visíveis a olho nu. E, como é uma célula eucariótica, tem diferenciado o núcleo, minúsculo e invisível a olho nu, em meio ao citoplasma amarelo, ou seja, a gema.

O núcleo é uma parte importantíssima da célula. É nele que ficam guardados os genes, que carregam as informações fundamentais para o funcionamento da célula e, por consequência, de todo o organismo. São os genes, também, que transmitem as características da espécie, de uma geração a outra, na reprodução. Em outras palavras, o núcleo é o centro de controle da célula (veja ao lado).

Cromossomos

É a forma espiralada em que o DNA se condensa, no início da divisão celular. O conjunto de características dos cromossomos de uma espécie é chamado cariótipo. Cada espécie tem um número fixo de cromossomos no núcleo de todas as células somáticas, ou seja, aquelas que não são reprodutivas.

Na maioria dos seres vivos, as células somáticas são diploides, isto é, os  cromossomos aparecem em pares compostos de cromossomos homólogos. Isso significa que os cromossomos de um par apresentam genes para as mesmas características, nos mesmos trechos de DNA (o chamado locus gênico). Indicamos que uma célula é diploide pela anotação 2n.

Em seres mais simples, como musgos, algumas algas e alguns fungos, as células têm apenas um cromossomo de cada tipo. Essas células são chamadas de haploides (n). Gametas de animais e esporos de plantas também são haploides.

Os dois ácidos nucleicos

DNA é a sigla que designa o ácido desoxirribonucleico, um dos ácidos nucleicos. O outro ácido nucléico é o RNA (ácido ribonucléico). São moléculas muito compridas, formadas pelo encadeamento de unidades que se repetem, chamadas nucleotídeos. Cada nucleotídeo é composto de três substâncias químicas: fosfato, base nitrogenada e um açúcar de cinco átomos de carbono (pentose). O DNA tem a forma de uma escada em espiral formada de duas cadeias de nucleotídeos. Os corrimão correspondem aos fosfatos e pentoses, e os degraus são representados pelas bases nitrogenadas, que interligam as duas cadeias. O RNA é formado apenas por uma cadeia de nucleotídeos (veja abaixo).

Carteiro químico

Para organizar e comandar o funcionamento de uma célula, o DNA, no núcleo, precisa receber sinais do exterior e enviar ordens para o citoplasma. Essa comunicação é feita por meio da síntese de proteínas, ou seja, da produção de proteínas.

Suponha que você tenha comido um doce. O nível de glicose no sangue aumenta e, para que a glicose seja usada, seu pâncreas deve produzir e secretar o hormônio insulina. A ordem para que isso aconteça parte de alguns genes que estão no DNA, no núcleo das células do pâncreas, e tem de ser transmitida aos ribossomos, que estão no citoplasma, que sintetizarão o hormônio. Quem faz as vezes de carteiro químico é o RNA. Esse ácido nucléico participa das duas etapas do processo de síntese de proteínas, a transcrição e a tradução (veja os infográficos).

Da cortiça à Dupla hélice

O núcleo foi o primeiro componente de uma célula a ser identificado, no século XVIII. No entanto,  revelar os mistérios do seu interior levou bem mais tempo. Só na segunda metade do século XIX foram descobertos os ácidos nucleicos. E os pesquisadores começaram a desconfiar de que esses ácidos tinham alguma coisa a ver com a transmissão de caracteres hereditários apenas no fim dos anos 1920.

A estrutura do DNA – importante para definir as combinações químicas dessa molécula – só foi desvendada em 1953. Naquele ano, os biólogos James Watson e Francis Crick publicaram cinco artigos científicos propondo um modelo para a molécula do DNA: a dupla hélice. Desde então, os estudos em biologia passaram a ter grande ênfase na bioquímica, ou seja, no comportamento das moléculas.

Tudo depende das proteínas

O que diferencia duas moléculas de DNA é apenas a sequência de bases nitrogenadas. Ou seja, é a ordem em que as bases nitrogenadas (A, T, C e G) aparecem na molécula que determina os tipos de proteínas sintetizadas por um organismo e, daí, as características e o funcionamento desse organismo.

Proteínas são cadeias de aminoácidos. E cada aminoácido é codificado por uma trinca de bases nitrogenadas, chamada códon. Se combinarmos as quatro bases do DNA (A, T, C e G), de três em três, para formar um códon, teremos, ao final, 64 possíveis códons. Mas todas as proteínas existentes em todos os seres vivos são compostas da combinação de apenas 20 aminoácidos. Isso significa que um mesmo aminoácido pode ser codificado por dois ou mais códons. E existem, ainda, códons que, em vez de codificar um aminoácido, apenas determinam que o processo de tradução chegou ao fim.

Assim, o código genético nada mais é do que a linguagem que determina a ordem na qual os aminoácidos são ligados para produzir as proteínas de um organismo. O código genético é considerado universal porque os códons têm o mesmo significado na maioria dos organismos. Mutação é o termo usado para qualquer alteração numa base nitrogenada do DNA – quer ela provoque, quer não, mudanças na sequência de aminoácidos de uma proteína.

Gene, pra que te quero

Gene é qualquer segmento do DNA que contenha o código que define a síntese de uma determinada proteína. Esse segmento também pode ser chamado de cístron. Em organismos mais complexos, como o do ser humano, os cístrons podem intercalar regiões codificadoras – os chamados éxons – com outras regiões, que não codificam nada – os íntrons. Aparentemente inúteis, os íntrons são como lixo genético. Até pouco tempo atrás, os pesquisadores imaginavam que os íntrons fossem resquícios genéticos dos primórdios da evolução humana ou restos de informação genética do início da vida na Terra, sem nenhuma utilidade. Atualmente, eles suspeitam que a manutenção dessas áreas inoperantes na molécula de DNA, no decorrer de centenas de milhares ou milhões de anos, possa estar relacionada a alguma adaptação evolucionária. Os íntrons podem, até, ter ainda alguma função que não tenha sido identifcada pelos geneticistas.

Quando o RNA-m copia as informações do DNA, na etapa da transcrição, ele recolhe tanto íntrons quanto éxons, esses dados para os ribossomos, a molécula de RNA-m passa por uma limpeza nesse material, deixando apenas os éxons, funcionais, ou seja, os trechos que efetivamente codificam alguma coisa. Esse processo de eliminação da parte
inútil do RNA-m se chama splicing, que pode ser traduzido por “edição”.

Ciranda da hereditariedade

Para transmitir a herança genética, a molécula de DNA tem de se replicar, ou seja, se duplicar. Essa replicação segue os seguintes passos:

• Quando a célula está prestes a se dividir, um grupo de enzimas especiais quebra as pontes de hidrogênio que unem as bases nitrogenadas;

• As fitas da molécula de DNA se separam;

• Por ação da enzima DNA polimerase, as bases de cada uma das fitas ligam-se a outras bases, que se encontram soltas na cariolinfa. Essa combinação não é aleatória, mas forma sempre pares certos: adenina (A) com timina (T) e citosina (C) com guanina (G). Assim, se um filamento tiver a sequência AACGGCT, o outro, que se ligará a ele, terá, necessariamente, a sequência TTGCCGA.

No final do processo, haverá duas moléculas de DNA idênticas, cada uma delas formada pela sequência original de bases e pela nova sequência complementar. Esse processo se chama replicação semiconservativa.