DNA (ou ADN, como usam em Portugal e algumas correntes no Brasil) é uma abreviação de ácido desoxirribonucleico, molécula que contém a informação genética dos seres vivos. O interesse em pesquisas sobre o DNA é fundamental para compreender os aspectos químicos que determinam não apenas as características e a formação dos indivíduos, mas também evitar e lidar com deformidades, doenças congênitas e problemas de desenvolvimento.
Exceto pelos vírus, que não possuem estrutura celular, todos os seres vivos são formados por células. Cada célula é um mecanismo independente, que funciona de forma só ou dentro de um conjunto, porém com autonomia no seu metabolismo. O comando desse metabolismo e de todos os processos celulares utiliza um único “manual” – o DNA.
Função do DNA
A função do DNA é controlar todas as atividades do organismo, além de transmitir as informações de como proceder aos descendentes, por meio de um código formulado por uma sequência de nucleotídeos. Esses elementos disparam a produção de certas proteínas e aminoácidos.
A molécula de DNA exerce esse controle comandando a síntese de proteínas. Essas proteínas têm papéis diversos no organismo: enzimas, hormônios, anticorpos, composição estrutural, trocas químicas. Elas são fundamentais no metabolismo celular e do organismo como um todo.
Como as proteínas determinam todo o comportamento, a estrutura e até mesmo a aparência dos seres vivos, o código presente no DNA comanda todos esses aspectos, e essa molécula é então tida como a molécula de comando da vida.
Onde se encontra o DNA?
Existem dois tipos de células: as procariontes e as eucariontes. Nas procariontes, que não possuem um núcleo distinto do citoplasma, ou seja, não possuem uma membrana nuclear, o DNA fica disperso no interior da célula. Nas células eucariontes, contudo, com núcleo diferenciado – como as nossas células, dos animais e vegetais, além de micro-organismos como os protozoários – o DNA fica no interior do núcleo.
Também existe DNA nas mitocôndrias das células animais e vegetais, assim como nos cloroplastos das células vegetais. Esse traço faz com que cientistas acreditem que, inicialmente, mitocôndrias e cloroplastos eram células procariontes independentes, que passaram em algum momento a operar dentro de células eucariontes maiores, numa relação de simbiose.
Estrutura
A molécula de DNA é longa e delgada, formada por dois filamentos ligados entre si e entrelaçados, constituindo uma dupla hélice. Pode-se dizer que se trata de uma estrutura helicoidal.
Cada filamento do DNA é composto por unidades chamadas nucleotídeos, que por sua vez são formados por três elementos químicos: fosfato, base nitrogenada e pentose. No caso do DNA, a pentose é a desoxirribose, por isso o nome de ácido desoxirribonucleico.
Existem apenas quatro bases nitrogenadas, sendo elas divididas em duas categorias distintas: as bases púricas e as pirimídicas. Na codificação do DNA, elas são representadas pelas letras A, G, C e T (adenina e guanina, bases púricas, e citosina e timina, bases pirimídicas). Os nucleotídeos ligam-se uns aos outros, formando sequências longas.
Para “montar” a molécula final de DNA, duas cadeias de nucleotídeos unem suas bases nitrogenadas por meio de pontes de hidrogênio, sempre seguindo um pareamento específico – a adenina liga-se à timina e a citosina à guanina. Após ligar-se, os pares desenvolvem uma estrutura em espiral.
A dupla hélice do DNA pode ser comparada a uma escada caracol. Os corrimãos da escada seriam formados pelo fosfato unido à pentose, enquanto que os degraus seriam formados pelos pares de bases nitrogenadas.
Nos organismos eucariontes, as extremidades diferem em cada um dos filamentos que compõem a molécula de DNA. Uma das extremidades termina com um grupo fosfato, sendo conhecida como 5′, e a extremidade oposta termina com uma pentose, sendo conhecida como 3′. O outro filamento complementar do DNA segue a mesma lógica. Assim sendo, as fitas são antiparalelas, ou seja, a extremidade 5′ de um dos filamentos permanece em par com a extremidade 3′ do filamento complementar, e vice-versa.
Desse modo, olhando um dos filamentos, podemos prever a constituição do filamento que estará em par. Considere um filamento de DNA com esta sequência de nucleotídeos:
3′ ATA CGG ATG ATT CGA 5′
Quando colocado em pareamento, o filamento irá encontrar outro filamento que apresente a seguinte característica:
3′ ATA CGG ATG ATT CGA 5′
5′ TAT GCC TAC TAA GCT 3′
As bases nitrogenadas se repetem milhares de vezes na cadeia de DNA, sempre em pares A-T ou C-G. Na espécie humana, existem cerca de 30 mil genes, organizados para compor o nosso código genético. Cada espécie de ser vivo possui um número específico de genes – e não necessariamente esse número é maior quanto mais evoluído é o organismo – ervilhas e a pulga d’água (um crustáceo) possuem mais genes que o ser humano.
Determinando a produção de proteínas, esses genes contêm toda a informação de hereditariedade passada às células-filhas durante os processos de divisão celular.
Duplicação do DNA
A característica fundamental do DNA é ser capaz de se duplicar – isso é o que, inicialmente, possibilitou a vida. Uma molécula capaz de produzir cópias de si mesma. Para que isso ocorra, uma série de elementos, especialmente enzimas, catalisam o processo, como a DNA-polimerase. Com a duplicação, as células originadas possuem cópias do DNA da célula-mãe, mantendo as características originais do organismo na “cópia”.
Quando o DNA se duplica, cada um dos dois filamentos serve como molde para a formação de uma nova cadeia. As pontes de hidrogênio se quebram e os dois filamentos do DNA original começam a se separar. Após o processo, nucleotídeos livres começam a se ligar em cada um dos filamentos, sempre mantendo a lógica de ligação A-T e C-G e reconstituindo as pontes de hidrogênio. Ao final do processo, formam-se duas cadeias de DNA idênticas à primeira.
- Aprenda mais: Duplicação, transcrição e tradução.
Mutação
Uma mutação ocorre quando, ao longo do processo de DNA, ocorre um erro. Com isso, o DNA originado apresentará diferenças em relação ao original. Desse modo, células-filhas terão características diferentes da célula que as originou. Enzimas podem reparar alguns desses erros, contudo nem sempre o reparo funciona.
Mutações envolvem desde pequenas mudanças na sequência de bases nitrogenadas até a perda ou duplicação de cadeias inteiros do DNA. Esse tipo de alteração é chamada mutação gênica.
Se a mutação ocorrer em células germinativas (células que darão origem aos gametas), essas alterações acabam sendo transmitidas aos descendentes – isso porque as novas células germinadas terão o novo DNA, alterado, e não o original, sem mutações. Essas mutações podem gerar uma série de implicações.
Mutações podem ser fatais quando determinam a ausência de proteínas essenciais ao metabolismo. Em outros casos, doenças crônicas podem ocorrer pelo mesmo motivo. Contudo, há casos em que as mutações acabam por produzir mudanças positivas – ou até mesmo corrigir processos defeituosos no organismo original. Um erro durante a duplicação induz a uma variabilidade genética fundamental para o processo evolutivo. Toda mudança evolutiva parte de uma mutação – e na seleção dos organismo sobreviventes, aqueles que apresentam a mutação acabam por prevalecer, perpetuando o “erro” inicial de forma positiva.
Diferença entre DNA, genes e cromossomos
O DNA é a substância química da qual os genes são feitos – a molécula que o forma. Genes, por outro lado, são pedaços de DNA capazes de determinar uma certa síntese protéica. Os cromossomos, finalmente, são longas moléculas de DNA ligadas a proteínas. Cada ser vivo possui um número específico de cromossomos, assim como um número de genes em particular.
O conjunto de cromossomos de uma espécie é chamado de genoma. O genoma humano é extremamente complexo, sendo constituído de mais de 30 mil genes localizados em 23 pares de cromossomos homólogos. Contudo, está longe de ser o genoma mais complexo – uma série de espécies animais e vegetais possui um número de cromossomos muito superior ao humano. Os cromossomos de um indivíduo são formados em pares – metade deles é herdado da mãe e a outra metade do pai – o que permite que informações da mãe e do pai sejam passadas à próxima geração.
Exame de DNA
O DNA é único para cada indivíduo dentro de uma espécie. Nos seres humanos, testes de DNA vêm sendo há décadas utilizados para determinar uma série de fatores – são usados para identificar indivíduos de forma precisa. Fios de cabelo, amostras de sangue, esperma, saliva – com eles, laboratórios podem detectar a sequência do DNA e identificar o “proprietário” da amostra.
As aplicações do exame de DNA são mais conhecidas pela determinação de paternidade e também pela ciência forense – com traços do DNA, crimes são investigados e seus autores identificados. Mas os exames de DNA, mais recentemente, com um conhecimento mais amplo do genoma humano, demonstram enorme potencial no sentido de prever e evitar doenças hereditárias, mal-formações e condições clínicas geneticamente herdadas.
Por: Carlos Artur Matos
