O que significa DNA e como funciona?

O que é DNA e como funciona? Você não precisa de um diploma em genética para entender. Aqui, daremos uma visão geral do DNA e responderemos a perguntas como estas: O que significa DNA? De que é feito e qual a sua função nos seres vivos? Como estudamos a estrutura molecular do DNA? E por que falam tanto sobre isso? CSI?

O que é DNA?

O DNA é a base molecular da hereditariedade, as características herdadas que passam entre gerações na árvore genealógica de uma pessoa. Incorporado na sequência de pares de bases, o DNA transporta informações entre gerações de seres vivos. Presentes em quase todas as células vivas, as moléculas de DNA estão entre as maiores moléculas conhecidas pela ciência.

O DNA é um biopolímero linear, uma biomolécula composta na forma de uma dupla hélice. Os polímeros são feitos de monômeros e, no DNA, esses monômeros são chamados de nucleotídeos ou nucleobases. As enzimas que lidam com as moléculas de DNA são frequentemente chamadas de “polimerases”, mas o –OK sufixo denota uma enzima.

Quando não estão em replicação, as moléculas de DNA flutuam livremente no citoplasma de uma célula. Isto os torna disponíveis para as moléculas acessórias que organizam e reparam o DNA. No entanto, quando as células estão se replicando, o DNA forma estruturas organizadas chamadas cromossomos. Membros da mesma espécie geralmente têm DNA semelhante o suficiente para terem os mesmos cromossomos e autossomos (cromossomos que não codificam características ligadas ao sexo).

Em sua estrutura, o DNA contém um padrão para a produção de aminoácidos, proteínas, lipídios, açúcares e todas as outras biomoléculas que um organismo produz. As partes de uma molécula de DNA que possuem essas instruções são chamadas genes. O genoma de um indivíduo é a soma total de seus genes.

Do que é feito o DNA?

As fitas de DNA e RNA variam em comprimento, de menos de duas dúzias de pares de bases a mais de 200 milhões. Os nucleotídeos são a combinação de um açúcar de cinco carbonos, ribosejuntamente com um grupo fosfato e uma das cinco nucleobases possíveis: adenina, guanina, citosina, timinav uracila. (Onde o DNA usa timina, o RNA usa uracila.)

Dois nucleotídeos juntos formam um par de bases; os açúcares e fosfatos formam uma “espinha dorsal”, ao longo da qual os pares de bases são amarrados. Totalmente montada, a sequência de pares de bases é uma molécula composta chamada ácido nucleico.

Os organismos vivos estão constantemente construindo novas células ou reparando as antigas. Para fazer isso, eles precisam fazer cópias de seu material genético, que as células descompactam, copiam e depois compactam novamente usando proteínas funcionais chamadas enzimas. Mas as enzimas muitas vezes funcionam com ATP, uma moeda energética que pode ser escassa – por isso, em vez de ligações covalentes, que são mais permanentes porque requerem mais energia para se decomporem, as cadeias de ADN são mantidas unidas por delicadas ligações de hidrogénio entre as bases de um par de bases. .

A “dupla hélice” do DNA refere-se à forma física da molécula, uma bobina antiparalela. Imagine um zíper enrolado em uma bobina como um fio telefônico antigo. Nesta analogia, os nucleotídeos são os dentes do zíper; a espinha dorsal do açúcar-fosfato é o tecido ao qual os dentes estão presos.

Devido ao formato das nucleobases – e às enzimas que as manipulam – existem regras estritas sobre quais nucleobases podem emparelhar com quais. Adenina e guanina são moléculas de anel duplo chamadas purinas, mas citosina, timina e uracila são todas pirimidinas: anéis únicos. Para manter sua estrutura ordenada, os anéis simples em um fio só podem se unir aos anéis duplos do outro. Isso mantém a molécula de DNA na forma de uma fita de largura consistente.

O que significa DNA?

ADN significa ácido desoxirribonucleico. Os ácidos nucleicos são nomeados de acordo com o local onde são encontrados – dentro dos núcleos das células – e pelos grupos fosfato ácidos descobertos em solução onde quer que o DNA esteja presente. O DNA e o RNA usam o mesmo açúcar de cinco carbonos, a ribose, em sua estrutura.

O desoxi– significa que em um lado do par de bases há um local onde outro par de bases pode se fixar por meio de um grupo funcional complementar, como peças de Lego, ou uma fechadura e chave.

Quem descobriu o DNA? Como e quando foi descoberto?

No final do século XIX, cirurgiões e investigadores médicos, olhando através dos seus microscópios, identificaram algo dentro dos núcleos das células de bandagens e amostras de tecido, apelidando-o de “nucleína”. Os bioquímicos logo descobriram que o nucleico era composto por uma mistura de açúcares, grupos fosfato e um tipo totalmente diferente de biomolécula: os nucleotídeos.

Quando eclodiu a Segunda Guerra Mundial, os cientistas usavam a difração de raios X, que estuda os padrões elaborados nos quais diferentes moléculas espalham a luz, para estudar a estrutura do DNA.

Em 1955, Frederick Sanger relatou que as proteínas eram criadas de acordo com um padrão. Francis Crick assistiu às palestras de Sanger e, em 1958, Crick publicou o argumento de que a sequência de nucleotídeos em uma molécula de DNA era um modelo essencial para a construção de aminoácidos e proteínas funcionais. Hoje, os cientistas dispõem de uma enorme base de dados pública de genomas totalmente sequenciados de todos os ramos da árvore da vida, graças a décadas de trabalho de investigadores como William Astbury, Rosalind Franklin, Raymond Gosling, James Watson e Francis Crick.

Como o DNA é usado para resolver crimes?

Quase todas as células vivas contêm DNA e cada ser vivo tem seu próprio genoma. Como o DNA é tão específico, o DNA de dois indivíduos não será uma combinação perfeita – mesmo gêmeos idênticos têm sequências ligeiramente diferentes, com variações chamadas polimorfismos de nucleotídeo único, ou SNPs. Onde quer que vamos, deixamos pequenos vestígios de material genético em cabelos soltos e nas bordas das xícaras de café.

É possível amplificar uma pequena quantidade de material genético em uma amostra muito maior, fornecendo nucleobases brutas e uma amostra de DNA modelo para enzimas de replicação de DNA de bactérias. Como as enzimas são pequenas máquinas moleculares, o ciclo térmico é suficiente para que façam o trabalho de replicação do DNA. O processo é chamado de reação em cadeia da DNA polimerase (PCR). (Se parece familiar, é porque os testes COVID baseados em PCR tornaram-se famosos durante a pandemia.)

Evidências de DNA podem ser usadas para identificar vítimas de acidentes ou incidentes com vítimas em massa, comparando amostras de DNA com membros da família.

O que é sequenciamento de DNA?

O sequenciamento de DNA é o processo de determinação da sequência de pares de bases em uma amostra de DNA. Os cientistas usam várias abordagens para sequenciar uma amostra de DNA, incluindo sequenciamento Sanger, sequenciamento shotgun e o método nanopore.

Diferentes métodos de sequenciamento de DNA têm diferentes pontos fortes. O sequenciamento Sanger usa eletroforese para desenhar moléculas de DNA através de um filtro de gel, produzindo “impressões digitais” características de acordo com seu comprimento. No entanto, a eletroforese em gel não possui a resolução de outros métodos que podem sequenciar um genoma por pares de bases individuais. O sequenciamento shotgun pode remontar um genoma bastante fragmentado a partir de segmentos de DNA sobrepostos de vários comprimentos – mas tem dificuldade com os fragmentos maiores, com dezenas de milhares de pares de bases de comprimento.

Métodos de sequenciamento mais recentes, como a técnica nanopore, podem ler sequências de DNA muito mais longas. No sequenciamento de nanoporos, sensores monitoram a carga elétrica através de uma membrana semipermeável repleta de nanotubos de carbono que formam minúsculos poros. À medida que uma molécula de ADN passa através de um nanoporo, cada nucleobase provoca uma flutuação característica na corrente, resultando num pequeno flash de luz numa das quatro cores correspondentes às quatro nucleobases numa molécula. Em comparação, em vez de medir a corrente elétrica, o sequenciamento da Illumina usa indicadores químicos fluorescentes espalhados por um chip microfluídico.

O que é o epigenoma?

Como nem todos os genes estão “ligados”, apenas algumas regiões do genoma podem ser traduzidas em proteínas. O resto está firmemente enrolado em estruturas finas chamadas centrômeros. No entanto, o DNA exposto ao citoplasma é exposto a qualquer outra coisa que esteja circulando no citoplasma. Algumas pequenas moléculas se ligarão ao DNA ativo, formando uma espécie de registro químico, como escrever notas na margem de um livro. Esses minúsculos marcadores químicos e os genes que eles anotam são chamados coletivamente de epigenoma (“epi” = ao redor)

Entre gerações, alguns marcadores epigenéticos são eliminados, mas alguns são preservados. É possível usar a epigenética para tirar conclusões sobre os ambientes bioquímicos em que um organismo vivia, observando quais dos seus genes estavam activos simultaneamente.

O que o DNA tem a ver com a evolução?

Cada vez que uma célula replica uma nova molécula de DNA, ela tem uma nova chance de cometer um erro. Às vezes, esses erros são benéficos; mais frequentemente, eles são bobagens que resultam em proteínas quebradas e perda de função. Mas sempre deixam um registro da mudança na sequência genética.

Como quase tudo o que produz ou utiliza ADN também produz proteínas de reparação de ADN, é possível retroceder o relógio evolutivo observando a taxa de mutações de ADN que se acumulam entre gerações numa espécie. O DNA fornece evidências da evolução e permite aos cientistas rastrear mudanças nas espécies ao longo do tempo.

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Dna Extremetech explica biologia genética

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