Para Entender o Básico

O corpo humano contém cerca de 100 trilhões de células.

Na maioria das células existe um núcleo, onde se encontra algo essencial: o genoma humano, uma estrutura contendo o projeto de construção e funcionamento do corpo. O genoma é encontrado no núcleo das células sob a forma de 46 filamentos enrolados em pacotes chamados cromossomos, que incluem também moléculas de proteínas associadas.

Se desenrolássemos estes fios e os ligássemos em série, eles formariam um frágil cordão com cerca de 1 metro e meio de comprimento, e apenas 20 trilionésimos de largura! Este

fantástico cordão que encerra o código genético é na verdade constituído por uma gigantesca molécula, conhecida como ácido desoxirribonucléico — o DNA.

 

 

 

A estrutura espacial do DNA, descoberta em 1953 por James Watson e Francis Crick, através de estudos de difração de raios-X, tem a forma de uma dupla hélice, a famosa "escada helicoidal".

É como se fosse uma escada flexível formada por duas cordas torcidas, ligadas por degraus muito estreitos. Cada "corda" é um arranjo linear de unidades semelhantes que se repetem, chamadas nucleotídeos, e se compõem de açúcar, fosfato e uma base nitrogenada. Existem quatro bases nitrogenadas no DNA, as quais se unem aos pares para formar os "degraus" da escada: adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C). Um dado fundamental no mecanismo de funcionamento do DNA é o fato de que A e T se atraem mutuamente, da mesma forma que C e G. Elas obedecem rigorosamente à regra de que só podem se unir destas duas maneiras: A se liga a T e G se liga a C. Não pode existir no DNA um par de bases formado de adenina e citosina, ou de timina e guanina, por exemplo. A ordem particular em que as bases se alinham ao longo da cadeia de açúcar e fosfato é chamada a seqüência nucleotídica do DNA. Essa seqüência é característica para cada organismo e encerra milhões de sinais que a célula consegue interpretar como instruções para a fabricação de proteínas, como veremos a seguir.

Como funciona o Código Genético

O corpo humano conta com 20 aminoácidos diferentes, que se unem em diferentes seqüências, para constituir as diferentes proteínas necessárias à sua estrutura e funcionamento. O organismo humano pode sintetizar milhares de diferentes proteínas.

A instrução para que as células fabriquem uma proteína específica é dada por um segmento da cadeia de DNA contendo uma seqüência específica de bases. Isso é o que constitui o gene: um segmento de DNA que contém a mensagem completa para a síntese de uma proteína. Na linguagem química do código genético, um gene funciona como uma "sentença", cujas letras seriam as quatro bases A, C, G e T. Cada conjunto de 3 bases (codons), na seqüência ao longo da "corda" do DNA, seriam as "palavras", as quais sinalizam às células um determinado aminoácido a ser usado na síntese da proteína. Por exemplo, a seqüência de bases ATG codifica o aminoácido metionina. Um fragmento do

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DNA com a seqüência GAGATGGCA codifica uma seqüência de três aminoácidos, que são, respectivamente, ácido glutâmico, metionina e alanina.

Desvendar o seqüenciamento das bases dentro do DNA, para cada organismo, é desvendar o seu código genético, o "segredo" de sua formação e de seu funcionamento, pois o DNA é o "manual de instruções" usado pela célula.

Os Números da Genética

Estimava-se que o padrão genético da espécie humana -- o genoma humano -- contivesse de 60 a 100 mil genes, cada um deles contendo instruções sobre como as células devem produzir um determinado tipo de proteína. Entretanto, em fevereiro de 2001, duas equipes independentes anunciaram simultaneamente a transcrição quase completa do código genético humano e o número de genes calculado revelou-se bem menor: os pesquisadores do Projeto Genoma Humano - projeto desenvolvido por um consórcio de instituições públicas - anunciaram a existência de cerca de 31 mil genes, e os pesquisadores da Celera - empresa privada americana - anunciaram a existência de cerca de 39 mil genes.

Uma vez que 3 bases codificam um aminoácido, uma proteína codificada por um gene de tamanho médio (contendo 3 mil pares de bases, por exemplo), conterá mil aminoácidos.

O número total de pares de bases é o que geralmente determina o tamanho do genoma: o genoma do homem contém aproximadamente 3 bilhões de pares de bases; o de uma levedura, cerca de 15 milhões; e o da bactéria Escherichia coli, cerca de 4,5 milhões.

Os cientistas calculam que a diferença entre o DNA do homem e o DNA do chimpanzé é de apenas 5%.

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O que torna o homem tão diferente dos animais?

 

Chegamos a acreditar que a diferença entre o DNA de homens e chimpanzés seria menor que 2%. Isso era o que indicava a técnica desenvolvida por Dave Kohne e Roy Britten, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), nos EUA. Porém, segundo um trabalho posterior do próprio Britten, publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (2002), a diferença genética entre homens e chimpanzés seria um pouco maior, algo em torno de 5%. Ainda assim, é muito pouca diferença para explicar características tão diversas entre as duas espécies. Britten diz que a explicação poderia estar em regiões do DNA que controlam toda uma cadeia de genes.

Os chimpanzés constituem a espécie mais próxima dos humanos. Logo, a análise comparativa do genoma humano e do genoma do chimpanzé pode trazer informações preciosas, impossíveis de se obterem comparando o genoma humano com o de outros animais.

Uma pesquisa coordenada por Eric Green, diretor do Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano (EUA), publicada em agosto de 2003, comparou o material genético do homem com pedaços de DNA de chimpanzé, babuíno, gato, cachorro, vaca, porco, rato, camundongo, galinha, paulistinha (um tipo de peixe) e duas espécies de baiacu (outro peixe) e concluiu que o homem e o chimpanzé estão mais próximos de roedores, como o rato, do que de carnívoros, como o cão e o gato. O estudo mostra também que os genes não seriam os únicos trechos ativos do material genético. Descobriu-se que há outros trechos que controlam os genes e que talvez tenham até mais funções. "Parece que 5 por cento do nosso DNA possui importância funcional, porém apenas um terço desse total é de genes," disse Green.

Afinal, o que torna o homem tão diferente dos outros animais?

O cientista sueco Svante Paabo, do Instituto Max Plank de Antropologia Evolutiva, na Alemanha tenta dar algumas respostas iniciais para essa pergunta.O cientista julga ter achado um indício de que somos diferentes dos outros primatas pela forma como os genes se expressam em nosso cérebro. Temos basicamente os mesmos genes que o chimpanzé, mas em nós eles se expressam de forma diferente. "Estudamos a expressão dos genes no sangue, no fígado e no cérebro. Observamos que o homem e os primatas, principalmente o chimpanzé, possuem estruturas genéticas semelhantes no fígado e no sangue. Mas, quando analisamos o cérebro, tudo muda de figura. Identificamos 165 genes que se expressam ativamente somente no cérebro humano, apesar de a maior parte deles também existir nos outros primatas". Espera-se que o seqüenciamento do genoma do chimpanzé contribua para acelerar as pesquisas no sentido de elucidar o assunto. Em dezembro de 2003, uma primeira versão da seqüência genômica do chimpanzé foi anunciada pelo National Human Genome Research Institute (NHGRI). Acompanhe o progresso desses estudos no site da instituição: http://www.genome.gov

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O que é Engenharia Genética????

Engenharia Genética é o termo usado para descrever algumas técnicas modernas em biologia molecular que vêm revolucionado o antigo processo da biotecnologia.  

O que é biotecnologia?

Biotecnologia envolve manipulação do processo biológico natural de microorganismos, plantas e animais. O homem tem se utilizado da biotecnologia há centenas de anos: feitio de pão, cerveja e queijo por exemplo. Entretanto, as modernas técnicas da biologia molecular, em particular a engenharia genética, têm apresentado novas possibilidades, principalmente a nível industrial.  

A tecnologia da engenharia genética:

Todas as células vivas são controladas pelas suas características genéticas, que são transmitidas de uma geração a outra. Essas instruções gênicas são dadas por um sistema de códigos baseados numa substância chamada DNA ( ácido desoxirribonucleico) que contém mensagens intrínsecas a sua estrutura química.

A engenharia genética, de uma maneira geral, envolve a manipulação dos genes e a consequente criação de inúmeras combinações entre genes de organismos diferentes. Os primeiros experimentos envolveram a manipulação do material genético em animais e plantas com a transferência (transfecção) dos mesmos para microorganismos tais como leveduras e bactérias, que crescem facilmente em grandes quantidades. Produtos que primariamente eram obtidos em pequenas quantidades originados de animais plantas, hoje podem ser produzidos em grandes escala através desses organismos recombinantes.

Outros benefícios também foram obtidos com as técnicas da engenharia genética:

A inserção de genes de uma determinada espécie em outra não correlacionada, pode vir a melhora esta última, que passa a apresentar determinadas características outrora não existentes.

Produção de vacinas, melhora de características agrônomicas de plantas e da qualidade dos animais de corte, por exemplo, perfazem um quadro das melhoras trazidas com a utilização da tecnologia do DNA recombinante ou da chamada engenharia genética.

O código genético:

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Antes do cientistas poderem se utilizar das técnicas do DNA recombinante, eles precisaram decifrar o código genético. Descobriram que o DNA se constitui numa molécula formada por uma dupla fita em espiral, formando uma hélice (fig-1). Cada gene é um segmento da fita de DNA que transcreve ou decodifica uma determinada proteína. Existem 20 aminoácidos diferentes que formam as proteínas. O tamanho das proteínas, bem como a ordem dos aminoácidos que as formam, variam enormemente. Se imaginarmos que em média uma proteína contém 100 aminoácidos, existem 10020 possibilidades distintas (1,27 x 10130 proteínas).

Figura 1

O código genético dado pela dupla fita de DNA é traduzido em sequências de aminoácidos codificando as proteínas. Esse passo (DNA proteínas) exige um intermediário que é dado pela molécula de RNA mensageiro ( mRNA), molécula similar ao DNA, mas que se constitui de uma única fita helicoidal e com composição distinta.

O corpo humano processa cerca de 60.000 tipos de proteínas, tendo cada uma diferente e específica função. Esta função pode ser fisiológica ou estrutural. A proteína hemoglobina, por exemplo, carrega oxigênio no sangue. O colágeno é uma proteína estrutural encontrada em diversas partes do nosso organismo incluindo nariz e os lobos das orelhas. Actina e miosina interagem para dar os movimentos musculares. A insulina controla o teor de açúcar no sangue e no interior das células.

Assim, para se poder trabalhar com a chamada engenharia genética, controlando as características das proteínas a serem produzidas nos organismos, foi de importância crucial o conhecimento do código genético.  

A mólecula de DNA:

A molécula de DNA contém subunidades chamadas nucleotídeos. Cada nucleotídeo é formado por um açúcar (desoxirribose), um componente fosfato e uma das quatro diferentes bases, dadas pelas purinas [ adenina (A) e guanina (G)], e pelas pirimidinas [ citosina (C) e timina (T)] (Fig. 2 e 3). Cientistas descobriram que o DNA é formado por duas fitas de nucleotídeos complementares, que são ligadas por pontes de hidrogênio (a base A pareia-se com T; a base C pareia-se com G). A estrutura total do DNA assemelha-se a uma escada. O corrimão é estruturado pelo açúcar e pelos grupos fosfatos; os degraus são estruturados pelas bases.

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Dentro das células cada sequência de três bases na fita do DNA há a decodificação de um dos 20 aminoácidos. A união desses aminoácidos perfaz uma proteína.  

A tradução do código:

Para se obter uma proteína a partir da sequência de DNA, as fitas se separam e a maquinaria celular faz cópias de partes relevantes do DNA na forma da simples fita do RNA mensageiro (mRNA) (Fig.4). Este mRNA move-se pelas "fábricas" da célula chamado ribossomo. Nos ribossomos o mRNA serve como "molde" para a produção das proteínas. Essas proteínas são traduzidas de acordo com a sequência de bases no mRNA, sendo os aminoácidos adicionados a proteína um a um. Esses aminoácidos são alinhados sobre o mRNA. Neste ponto torna-se importante o chamado RNA transportador ( tRNA), que auxilia de maneira específica o transporte de um determinado aminoácido para uma sequência específica do mRNA.

Estudiosos têm conhecimentos detalhados da sequência de aminoácidos de muitas proteínas. Hoje, conhecem-se as sequência de bases no DNA que transcrevem determinados aminoácidos, podendo-se identificar os genes nos cromossomos.    

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A tecnologia do DNA recombinante:

A identificação dos genes não é tudo. O próximo passo nessa tecnologia faz-se pela cópia dos mesmos e a sua inserção em outras células. Essas céluas podem ser bactérias ou outros microorganismos que crescem facilmente; ou células de plantas e animais, onde o determinado gene inserido traduz uma proteína requerida pelo organismo. Para esse trabalho, os cientistas se utilizam de novas técnicas bioquímicas, usando enzimas que quebram a fita de DNA em pontos específicos. Com isso o DNA pode ser manipulado, pois o fragmento quebrado pode ser inserido em outra fita de DNA (em outro organismo, por exemplo, que também tenha sofrido a quebra do seu DNA). A inserção de genes dentro de diferentes organismos pode ser feito facilmente com a utilização de plasmídios bacterianos _ pequenos círculos de DNA que são muito menores que o cromossômo bacteriano. Alguns desses plasmídios podem pasar facilmente de uma célula para a outra. Esses plasmídios são capazes de sintetizar a proteína desejada, mediante a inserção de uma sequência específica de DNA. A insulina humana utilizada no tratamento da diabete pode agora ser produzida desta maneira (Fig. 6):

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:

Exemplos da utilização da engenharia genética podem ser dados na produção de :

o Melhora da qualidade das vacinas contra as doenças; o Produtos humanos puros e em quantidades comerciais como a

insulina e o hormônio de crescimento; o Produção de antibióticos por meios mais econômicos ou outrora

não existentes; o Plantas mais resitentes a pesticidas, doenças e a insetos; o Plantas com melhora em sua qualidade nutricional.

Animais e Plantas transgênicas

Animais e plantas transgênicas resultam de experimentos de engenharia genética nos quais o material genético é movido de um organismo a outro, visando a obtenção de características específicas.

Em programas tradicionais de cruzamentos, espécies diferentes não se cruzam entre si. Com essas técnicas transgênicas, materiais gênicos de espécies divergentes podem ser incorporados por uma outra espécie de modo eficaz. O organismo transgênico apresenta características impossíveis de serem obtidas por técnicas de cruzamento tradicionais. Por exemplo, genes produtores de insulina humana podem ser transfectados em bactéria E. coli. Essa bactéria passa a produzir grandes quantidades de insulina

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humana que pode ser utilizada com fins medicinais.  

Como funcionam as técnicas transgênicas:

Embora o código genético seja o mesmo em todos os organismos, o mecanismo que regula a ativação dos genes é diferencial. Um gene de uma bactéria não trabalhará de maneira correta caso seja introduzido em uma planta sem as devidas modificações. Assim , a engenharia genética constrói em primeiro lugar um transgene. Este contitui-se num segmento de DNA contendo o gene de interesse e um material extra que serve como regulador do funcionamento deste transgene num novo organismo.

Preparo de um transgene: a ativação dos genes é controlada por segmentos especiais de DNA, também localizados nos cromossomos. Estas regiões são chamadas de regiões promotoras. Quando se cria um transgene, é comum ter que substituir a sequência promotora do gene a ser transferido para outro organismo. No lugar dessa sequência promotora que foi extirpada, coloca-se uma outra sequência capaz de regular e comandar a correta expressão desse gene no organismo que receberá o transgene.

Animais transgênicos: cópias de um transgene são usualmente injetadas diretamente dentro de um ovo fertilizado, o qual é implantado diretamente no trato reprodutivo da fêmea. Entretanto, há dificuldades em se controlar com precisão o local, ao longo do cromossomo, onde ocorrerá a insersão desse transgene. Isso pode causar variação na maneira de expressão do transgene, podendo inclusive destruir um gene já presente no organismo. Percebe-se que este processo é trabalhoso e pouco eficiente. Menos de 5% de todos os embriões manipulados apresentam sucessos. Novos métodos vem sendo estudados.

Plantas transgênicas: todas as células de uma planta apresentam a capacidade de se desenvolver numa planta (são conhecidas como células totipotentes). Assim, a inserção dos trangenes é relativamente simples. O transgene pode ser introduzido dentro de uma única célula através de uma variedade de técnicas físicas e biológicas, incluindo bactérias ou derivados que carregam novos genes dentro das células. Isso acaba por regenerar uma planta transgênica. Técnicas de culturas de tecido permitem que estas células transformadas sejam propagadas de forma a permitir o desenvolvimento de plantas transgênicas  

Como nós podemos usar as técnicas transgênicas?

Melhora da qualidade de vida:

O principal uso dessa tecnologia faz-se pela alteração de animais e plantas que podem crescer mais e com melhores quantidades. A utilização das técnicas transgênicas permite a alteração da bioquímica e do próprio balanço hormonal do organismo transgênico. Hoje muitos criadores de animais, por

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exemplo, dispões de raças maiores e mais resitentes à doenças graças a essas técnicas.Melhoramento de plantas: Atualmente as técnicas de utilização de transgenes vêm sendo amplamente difundidas. Assim um número crescente de plantas tolerantes a herbicidas e à determinadas pragas tem sido encontradas.Uma nova variedade de algodão, por exemplo, foi desenvolvido a partir da utilização de um gene oriundo da bactéria Bacillus thuringensis, que produz uma proteína extremamente tóxica a certos insetos e vermes, mas não a animais a ao homem. Essa planta transgênica ajudou na redução do uso de pesticidas químicos na produção de algodão.Tecnologias com uso de transgenes vem sendo utilizadas também para alterar importantes características agronômicas das plantas: o valor nutricional, teor de óleo e até mesmo o fotoperído (número de horas mínimo que uma planta deve estar em contato com a luz para florescer).A utilidade dos produtos transgênicos: Com técnicas similares àquela da produção de insulina humana em bactérias, muitos produtos com utilidade biofarmacêuticas podem ser produzidos nesses animais e plantas transgênicas. Por exemplo, pesquisadores desenvolveram vacas e ovelhas que produzem quantidade considerável de medicamentos em seus leites. O custo dessas drogas é muito menor do que os produzidos pelas técnicas convencionais.A tecnologia transgênica é também uma extensão das práticas agrícolas utilizadas há séculos. Programas de cruzamentos clássicos visando a obtenção de uma espécie melhorada sempre foram praticados. Em outras palavras, a partir de uma espécie vegetal qualquer e realizando o cruzamento entre um grupo de indivíduos obteremos a prole chamada de F1. Dentre os indivíduos da prole, escolheremos os melhores que serão cruzados entre si, originando a prole F2. Sucessivos cruzamentos a partir dos melhores indivíduos obtidos em cada prole serão feitos.

Todo esse trabalho busca a obtenção de indivíduos melhorados. Essa técnica trabalhosa e demorada de melhoramento vem sendo amplamente auxiliada pelas modernas técnicas de biologia molecular. Com isso as espécies são melhoradas com maior especificidade, maior rapidez e flexibilidade, além de um menor custo.

Crédito: O texto desta página foi produzido por Karen Cristiane Matias de Moraes, Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética Universidade Estadual de Campinas Junho de 1998.

Obs: Todas as figuras foram obtidas da internet, mas infelizmente a autora não anotou os endereços. É uma piratariazinha sem maldade.

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Hereditariedade

Desde muito cedo na investigação biológica que foi constatado que todos os organismos vivos dão origem a descendentes “iguais” a si, ou seja, gatos originam gatos e não canários, por mais gerações

que passem.

Por outro lado, apesar da enorme quantidade e variedade de organismos, existem numerosos pontos de proximidade entre eles, nomeadamente a sua constituição química, o seu metabolismo, as suas células, etc.Assim, pode-se considerar que em cada indivíduo existe um programa biológico que é passado de pais para filhos e que condiciona a forma e o funcionamento dos organismos. Onde se

localiza e como funciona esse programa?

 

  Introdução

A célula, como sistema complexo, deve ter um centro de controlo da sua actividade. Devido à sua presença quase universal em células eucarióticas, já em 1838 Schleiden propôs que o metabolismo celular estaria relacionado com o núcleo.

Este facto acabou por ser confirmado por numerosas experiências, que mostraram que o núcleo detém a coordenação das actividades metabólicas, divisão e transmissão da informação hereditária das células.

Vejamos algumas dessas experiências:

 

  Núcleo como centro de controlo

Hammerling utilizou nas suas experiências uma alga clorófita do género Acetabularia, unicelular mas de grandes dimensões (cerce de 2 cm), constituída por uma base, onde se encontra o núcleo e donde saem rizóides, um caulículo e um “chapéu”, cuja forma varia com a espécie. Nesta experiência foram utilizadas duas espécies: Acetabularia mediterranea com “chapéu” de bordo liso e Acetabularia crenulada com “chapéu” de bordo rendilhado.

Situação A – foi separado o “chapéu” da base em exemplares de ambas as espécies e os dois pedaços colocados em meio nutritivo. Ambos os “chapéus” morreram e ambas as bases regeneraram “chapéus”. Concluiu-se que o núcleo é o responsável pela manutenção da vida, regeneração e crescimento da célula.

 

Situação B – Foi enxertado o caulículo de A. mediterranea sobre uma base de A. crenulada e colocada sobre meio nutritivo. Verificou-se que se regenerava um “chapéu” liso. Concluiu-se que o núcleo comanda qualquer citoplasma a regenerar a parte da célula que falta segundo as suas ordens.

 

Experiências de Hammerling

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Situação C – procedeu-se a um transplante cruzado de núcleos para as bases citoplasmáticas da alga. Verificou-se que se regeneravam “chapéus” iguais ao tipo de núcleo e não iguais ao tipo de citoplasma da base. Concluiu-se que o núcleo comanda a forma do corpo do indivíduo.

Experiências semelhantes foram realizadas com amibas, sendo os resultados igualmente conclusivos:

 

Amibas foram incubadas em meio radioactivo, de modo a que o núcleo mostrasse sinais de radiação. De seguida, esse núcleo radioactivo foi transplantado para um citoplasma não exposto á radiação. A célula sobreviveu e cresceu, notando-se, passado algum tempo, que a radioactividade tinha passado do núcleo para o citoplasma.

Concluiu-se que o núcleo comanda o citoplasma enviando-lhe mensagens sob a forma de algum tipo de partícula ou molécula.

Dado que todas estas experiências foram realizadas com seres unicelulares, surge a questão: podem estas conclusões ser generalizadas a seres multicelulares?

 

Amibas em meio radioactivo

Este cientista utilizou nas suas experiências anfíbios da espécie Xenopus laevis, uma espécie onde por vezes surgem indivíduos albinos.

Recolheu ovos de rã normal e destruiu-lhes o núcleo com radiação U.V. Transplantou para esse citoplasma anucleado um núcleo retirado de uma rã albina. O desenvolvimento desse ovo originou uma rã albina.

Com estas experiências confirmaram-se os resultados com organismos unicelulares, podendo-se generalizar que, em todas as células e organismos, o núcleo comanda o metabolismo, crescimento e regeneração.

 

Experiências de Gurdon

O núcleo é um organito celular facilmente visível, ocupando cerca de 10% do volume da célula. Não apresenta posição fixa, podendo deslocar-se, tanto no interior de um citoplasma como passar de célula para célula (fungos filamentosos, por exemplo).

A maioria das células apenas apresenta um núcleo mas podem existir vários, designando-se essa estrutura multinucleada ou sincicial (fibras musculares, certos protozoários e fungos, por exemplo). Por vezes apenas existem dois núcleos, geralmente de tamanho diferente – macro e micronúcleo – e com funções diferenciadas – metabólica e reprodutora, respectivamente -, como na paramécia.

Geralmente o núcleo tem forma arredondada mas pode estar dividido em lóbulos ligados entre si (glóbulos brancos) ou em forma de rosário

  Estrutura do núcleo

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(protozoários do género Stentor). O aspecto do núcleo varia igualmente com a idade da célula e com o seu ciclo de vida.

Os principais constituintes do núcleo são:

Membrana nuclear – também designado envelope nuclear, esta membrana é formada por duas membranas unitárias, separadas por um espaço dito perinuclear. Este espaço é muitas vezes designado cisterna perinuclear, recordando a convicção de que o invólucro é uma cisterna do R.E. A membrana externa contém quase sempre ribossomas. O invólucro não é contínuo, apresentando numerosos poros, formados por 8 unidades proteicas que rodeiam uma unidade central. Deste modo é possível a passagem de substâncias entre o núcleo e o citoplasma. O número de poros parece variar, sendo maior quanto maior for a taxa metabólica da célula;

 

 Nucleoplasma – tal como o hialoplasma do citoplasma, o nucleoplasma é uma solução aquosa de moléculas (iões, enzimas, nucleótidos, etc.), no seio do qual se encontram os nucléolos e a cromatina;

 

Cromatina – a designação de cromatina (cor) revela a sua elevada afinidade para corantes básicos como o azul de Metileno ou o violeta de Genciana. A cromatina apresenta-se no interior do invólucro sob a forma de filamentos muito finos e longos, cuja posição no núcleo e grau de compactação (espiralização) varia grandemente. Nos períodos de divisão celular estes filamentos tornam-se tão compactos que são visíveis ao M.O.C. sob a forma de cromossomas. As zonas mais espiralizadas designam-se heterocromatina, enquanto as zonas mais desenroladas compõem a eucromatina. A cromatina é constituída por DNA e proteínas – histonas. Em células procarióticas a cromatina é o único componente nuclear presente pois não existe invólucro nuclear;

 

Nucléolos – estruturas mais ou menos esféricas, visíveis no interior do núcleo, sem qualquer tipo de delimitação membranar. Geralmente apenas existe um nucléolo por célula mas é possível observar mais, principalmente em células muito activas metabolicamente. Durante a divisão celular o nucléolo desaparece. Tal como a cromatina, é formado por ácidos nucleicos mas neste caso RNA.

Dada a constituição do núcleo já referida, além das membranas (presentes no citoplasma onde não comandam nada!), o material mais indicado para ser o transportador da informação genética parecem ser

  Natureza do material hereditário

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os ácidos nucleicos.

Já em 1869 Miescher extraiu de vários núcleos uma substância química de elevada massa molecular (composta por macromoléculas, portanto) contendo azoto e fósforo. Chamou a esta substância nucleína.

Outros cientistas notaram a natureza ácida deste composto, alterando-lhe o nome para ácido nucleico, que se mantém até hoje. Esta designação salientava o facto destas moléculas se encontrarem no núcleo, embora actualmente se saiba que podem ser encontrada noutros locais da célula.

 

Em 1928 Griffith estudava bactérias responsáveis pela pneumonia (Diplococus pneumoniae), de forma arredondada e unidas duas a duas. Existem dois tipos dessas bactérias:

Forma S – células de aspecto liso (smooth), patogénicas; Forma R – células bacterianas sem cápsula, o que lhes confere

um aspecto rugoso (rough), não patogénicas pois são fagocitadas pelos glóbulos brancos.

 

Situação A – bactérias da forma S foram injectadas em ratos. Os ratos morrem de pneumonia;

 

Situação B – bactérias da forma R são injectadas em ratos. Os ratos sobrevivem saudáveis pois o seu sistema imunitário destrói as bactérias;

 

Situação C – bactérias da forma S mortas pelo calor são injectadas em ratos. Os ratos sobrevivem saudáveis pois não existe agente infeccioso;

 

Situação D – uma mistura de bactérias da forma S mortas pelo calor e bactérias da forma R vivas é injectada em ratos. Os ratos morrem!?! Ao analisar o sangue dos ratos mortos nesta experiência, Griffith encontrou bactérias vivas do tipo S e R. A única explicação possível para esta situação seria que algo das bactérias S mortas tinha passado para as bactérias R vivas, transformando-as de forma a que conseguissem formar cápsula, tornando-se patogénicas.

A natureza desse princípio transformante manter-se-ia desconhecida até que novas experiências foram realizadas.

Experiências de Griffith

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Em 1944, Avery cultivou bactérias lisas, matou-as pelo calor e triturou-as. Separaram-se os seus constituintes químicos (glícidos, proteínas, lípidos e ácidos nucleicos).

Adicionando cada um destes constituintes, separadamente, a bactérias rugosas não patogénicas e, seguidamente, injectando-as em ratos, observou que apenas os ácidos nucleicos transformavam as bactérias rugosas em lisas patogénicas.

Estas observações permitiram concluir que estas biomoléculas eram responsáveis pela transmissão da informação genética.

 

Experiências de Avery

Em 1952 estes cientistas realizaram experiências com o bacteriófago T2, um vírus que ataca bactérias. O vírus é uma estrutura muito simples, composto apenas por proteínas e ácido nucleico.

O bacteriófago agarra-se á membrana bacteriana através de fibras proteicas da sua cauda e injecta para o citoplasma o ácido nucleico que se localiza na sua cabeça. Esse ácido nucleico vai comandar, a partir do citoplasma bacteriano, a produção de mais vírus. A parte proteica do vírus nunca penetra na célula.

Tendo isto em conta, e sabendo que as proteínas apresentam na sua composição enxofre (presente no aminoácido cisteína) e que os ácidos nucleicos apresentam na sua composição fósforo, realizaram a seguinte experiência:    

situação A - fagos foram cultivados em meio contendo enxofre radioactivo (logo as proteínas ficaram radioactivas) e foram infectar bactérias não radioactivas. Observou-se que a radioactividade permanecia no exterior das células;

 

situação B - fagos foram cultivados em meio com fósforo radioactivo (logo os ácidos nucleicos ficaram radioactivos) e foram infectar bactérias não radioactivas. Observou-se que a radioactividade estava no interior das células.

Desta experiência concluiu-se que os ácidos nucleicos são os responsáveis pela informação que conduz à formação de novos vírus.

 

Experiências de Hershey e Chase

Isolando e purificando o conteúdo nuclear, foi possível identificar os seus constituintes. Estes podem ser agrupados em tipos fundamentais:

·         Ácido fosfórico – presente em ambos os tipos de ácidos nucleicos, é o responsável pelo carácter ácido

  Natureza química dos ácidos nucleicos

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destas biomoléculas;

·         Pentoses – os glícidos de 5 carbonos presentes podem ser de dois tipos:

o       Ribose – C5H10O5 está presente no ácido ribonucleico (RNA), sendo a origem da sua designação;

o       Desoxirribose – C5H10O4 está presente no ácido desoxirribonucleico (DNA), sendo, novamente, a responsável pela sua designação.

·         Bases azotadas – existem cinco tipos de bases azotadas diferentes, que podem ser divididas em dois grupos.

o       Bases azotadas púricas ou de anel duplo – adenina (A) e guanina (G);

o       Bases azotadas pirimídicas ou de anel simples – citosina (C), timina (T) – presente apenas no DNA - e uracilo (U) – presente apenas no RNA.

Os ácidos nucleicos são polímeros em que os monómeros se designam nucleótidos. Essa unidade básica vai, então, ser composta por um elemento de cada uma das categorias anteriores (um fosfato, uma pentose e uma base azotada). A designação do nucleótido deriva da base azotada que entra na sua composição: nucleótido adenina, nucleótido citosina, nucleótido guanina, nucleótido timina e nucleótido uracilo. Quando a um nucleótido se retira o grupo fosfato obtém-se um nucleósido (pentose mais base azotada).

Para formar cada nucleótido ocorrem reacções de condensação, estabelecendo-se ligações entre o grupo fosfato e o carbono 5’ da pentose e entre a base azotada e o carbono 1’ da pentose.

Estes nucleótidos podem unir-se sequencialmente, originando uma cadeia polinucleotídica. Os ácidos nucleicos podem estar organizados em cadeia simples ou dupla de nucleótidos, unidos através da pentose de um e o grupo fosfato de outro: quando uma cadeia está em formação, cada novo nucleótido liga-se seu grupo fosfato ao carbono 3’ da pentose do último nucleótido da cadeia. Assim, sempre que um nucleótido apresenta o seu carbono 3’ livre pode ligar-se a outro. Por este motivo, as cadeias polinucleotídicas de DNA ou RNA crescem sempre no sentido 5’ " 3’.

 

Assim, com base em numerosas experiências realizadas por diversos investigadores, em 1953 James Watson e Francis Crick, da Universidade de Cambridge, apresentaram uma proposta de estrutura para o DNA. Os dados em que se basearam foram:

Estrutura do DNA

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·         Há uma constância no conteúdo de bases no DNA de cada espécie;

·         A composição média em bases do DNA difere de espécie para espécie;

·         A razão entre a adenina e a timina e entre a citosina e a guanina, nas várias células, é sempre aproximadamente igual a 1;

·         A soma das purinas é sempre igual à soma das pirimidinas (deduzido a partir do anterior);

·         Fotografias tridimensionais revelaram uma grande regularidade no arranjo atómico das moléculas de DNA;

·         Fotografias de raio X revelam uma estrutura helicoidal.

Esta hipótese, posteriormente comprovada, valeu-lhes o prémio Nobel em 1962. Segundo este modelo, cada cadeia de DNA é formada por duas cadeias polinucleotídicas enroladas helicoidalmente em volta do mesmo eixo, como uma escada de caracol.

Desta estrutura do DNA salienta-se:

·         Os lados da molécula (os corrimões da escada de caracol) são formados por grupos fosfato alternados com desoxirribose, enquanto os degraus da escada, ao centro, são pares de bases azotadas ligadas entre si por pontes hidrogénio;

·         As bases azotadas emparelhadas nos degraus são complementares, ou seja, a adenina liga-se à timina por duas pontes H (A=T) e citosina liga-se à guanina por três pontes H (C=G);

·         As duas cadeias polinucleotídicas desenvolvem-se em sentidos opostos – cadeias antiparalelas -, cada uma iniciando-se uma extremidade 5’ e terminando numa extremidade 3’;

·         Apesar de apenas existirem apenas 4 tipos diferentes de nucleótidos no DNA, dado que cada um deles pode estar presente em quantidades variáveis e elevadas, a sequência de bases de cada cadeia polinucleotídica terá biliões de possibilidades, permitindo que cada indivíduo tenha um DNA único.

O DNA está sempre localizado no núcleo da célula, com excepção do DNA original das mitocôndrias e dos cloroplastos. A quantidade de DNA de um indivíduo é igual em cada uma das suas células, onde se mantém constante (com excepção do período mitótico).

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Pode-se agora compreender que, sendo o DNA o suporte da informação genética, os genes não são mais que segmentos de cadeias polinucleotídicas que codificam determinada característica. Cada gene pode ser composto por milhares de pares de nucleótidos. Nos quase dois metros de DNA presente no núcleo de cada célula humana, existem milhares de genes.

O genoma corresponde ao conjunto dos genes e da informação genética de um dado indivíduo.

 

O ácido ribonucleico, ou RNA, forma moléculas muito menores que as do DNA. Na sua grande maioria, o RNA encontra-se no citoplasma, onde desempenha diversas funções relacionadas com a construção de proteínas, ou seja, faz chegar a informação contida no DNA ao exterior do núcleo.

O RNA é um ácido nucleico de cadeia simples, contendo a pentose ribose e as bases azotadas adenina, citosina, guanina e uracilo.

Conforma a função que desempenha, o RNA apresenta formas diferentes, podendo mesmo apresentar zonas dobradas sobre si mesmo, em que a cadeia se emparelha por ligações A=U e C=G.

Existem três tipos diferentes de RNA:

·         RNA ribossómico ou RNAr – representa cerca de 80% do RNA presente na célula. Tem, em média, cerca de 3700 nucleótidos. É uma molécula larga e dobrada que, associada a proteínas, forma o ribossoma, organitos citoplasmáticos que coordenam a síntese proteica;

·         RNA de transferência ou RNAt – representa cerca de 15% do RNA da célula e tem, em média, 75 nucleótidos. Embora formada por uma única cadeia de nucleótidos, dobra-se sobre si próprio de uma forma característica (em folha de trevo), originando zonas de cadeia dupla. Em todas as moléculas de RNAt algumas características são comuns:

o       Extremidade 5’ é fosforilada;

o       Extremidade 3’ tem a sequência CCA, com a adenina ligada a um grupo hidroxilo –OH), local de ligação do aminoácido activado pelo ATP, originando o complexo RNAt-aminoacil;

o       Nucleótidos que não estabelecem pontes de hidrogénio entre si originam quatro ansas (a zona alargada que forma as folhas do trevo): na ansa 1 liga-se a enzima que catalisa as reacções, a ansa 2 é o anticodão (sequência de 3 nucleótidos complementares de cada codão do RNAm), na ansa 3 liga-se o ribossoma e a ansa 4 é formada pelas extremidades 3’ e 5’, onde se liga o aminoácido;

·         RNA mensageiro ou RNAm – presente em baixa

Estrutura do RNA

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percentagem na célula (cerca de 5%), tem um tamanho muito variável. Esta molécula tem vida muito curta, apenas transmite a mensagem do DNA do núcleo para o citoplasma.

A quantidade de RNA presente numa célula depende em grande parte da taxa metabólica da célula (quanto maior esta for, mais RNA estará presente).

 

A molécula de DNA é a fonte de informação da célula, logo deverá ser uma macromolécula com um alto grau de organização. Esta organização é traduzida pela sequência de nucleótidos, de acordo com uma ordem específica para cada indivíduo.

A célula tem a capacidade de reproduzir a informação contida no DNA, formando outra molécula igual à primeira, através do processo conhecido por replicação.

Antes de se começar a replicar, o DNA separa-se das histonas, a que se segue o desenrolamento da dupla hélice.

Durante a replicação, ou seja, durante a formação da réplica ou cópia, as duas cadeias polinucleotídicas começam por se separar, por acção de uma enzima que quebra as pontes hidrogénio entre as bases azotadas complementares. Este processo ocorre em vários locais da molécula-mãe – pontos de iniciação – prosseguindo em ambos os sentidos até que toda a molécula esteja replicada. Cada uma destas bolhas de replicação designa-se replicão. Cada uma das cadeias-mãe vai servir de molde – primer – para a síntese da cadeia complementar, por incorporação de novos nucleótidos, presentes na célula.

De seguida, forma-se a cadeia complementar a cada uma das cadeias-mãe, por adição enzimática – DNA-polimerases - de nucleótidos presentes na célula. Os novos nucleótidos são adicionados segundo a regra das bases complementares, garantindo, assim, que a nova cadeia seja igual há que já existia.

Como já se sabe, as cadeias polinucleotídicas são antiparalelas, ou seja, uma encontra-se orientada no sentido 5’ 3’ e a outra no sentido 3’ 5’. Como todas as DNA-polimerases sintetizam a cadeia polinucleotídica no sentido 5’ 3’, a cadeia nova com essa orientação crescerá por adição contínua de novos nucleótidos. No entanto, a cadeia com orientação 3’ 5’ terá que resultar da união de pequenos segmentos, sintetizados previamente no sentido 5’ 3’. A união é feita enzimaticamente pela DNA-ligase.

Assim, cada cadeia-filha é constituída por uma cadeia velha e por uma cadeia nova, antiparalelas. Por esse motivo, a replicação diz-se um processo semi-conservativo, que assegura a manutenção das características da espécie.

Este mecanismo de replicação é comum a todos os organismos, sejam eles eucariontes ou procariontes. No entanto, nos procariontes, a replicação inicia-se num único ponto da cadeia polinucleotídica e prossegue até terminar. Isto é possível pois nestes organismos apenas existe uma molécula de DNA e porque o seu comprimento é muito menor que o do DNA eucarionte.

  Replicação do DNA

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Apesar de fácil de compreender, este mecanismo está longe de ser simples do ponto de vista bioquímico, envolvendo numerosas enzimas e mecanismos de segurança, embora bastante rápido.

Este modelo de replicação não foi o único proposto, tendo sido igualmente propostos outros dois mecanismos, que pareciam viáveis:

·         Replicação conservativa – segundo este modelo, a molécula-mãe mantinha-se íntegra (seria conservada), apenas servindo de molde à nova molécula. Esta seria formada por duas cadeias construídas a partir de nucleótidos presentes na célula;

·         Replicação dispersiva – neste modelo, a molécula-mãe seria distribuída, em porções, pelas duas moléculas-filhas, as quais seriam constituídas por uma mistura de nucleótidos novos e antigos.

 

As proteínas e os ácidos nucleicos são macromoléculas compostas por uma sequência particular de monómeros, respectivamente aminoácidos e nucleótidos.

A ordem dos aminoácidos numa proteína confere-lhe características e funções biológicas específicas, o que foi constatado em 1957 por Ingram, ao estudar a anemia falciforme. Esta doença, comum em África, é devida à alteração de um único aminoácido numa das quatro cadeias polipeptídicas da hemoglobina: a substituição de ácido glutâmico por valina na posição 6 da cadeia, provoca uma alteração conformacional na hemoglobina, que, por sua vez, deforma os glóbulos vermelhos que a contêm. Da observação ao M.O.C. destes glóbulos em forma de foice levou à designação desta doença.

Se uma alteração mínima pode ter este tipo de consequência catastrófica (a hemoglobina falciforme não transporta oxigénio com a mesma eficiência que a proteína normal), então deve existir um mecanismo que determine com rigor a sequência de aminoácidos numa proteína.

Esse mecanismo transmitirá, de geração em geração, toda a informação necessária à correcta construção e funcionamento das células e organismos que compõem. Essa informação está contida, em código, na sequência de bases azotadas da molécula, pelo que se pode dizer que o alfabeto do DNA apenas contém 4 “letras”. No entanto, o alfabeto das proteínas contém 20 “letras”, como representá-los a todos com apenas 4 bases?

 

  Síntese proteica

Se apenas usássemos uma base para representar um aminoácido apenas teríamos proteínas com 4 tipos de aminoácidos. Dado que tal não acontece, teremos que utilizar combinações de bases para representar aminoácidos.

Código genético

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Não podemos ter apenas pares de bases pois assim apenas seriam codificados 16 (42) aminoácidos, logo teremos que usar tripletos, ou seja, conjuntos de 3 bases, que nos permitem codificar 64 (43) possibilidades, muitas mais do que as que necessitamos. Esse conjunto de 3 bases que codificam um aminoácido designa-se vulgarmente codão.

Este código genético em algumas características importantes:

·         Universalidade – este tipo de codificação em tripletos é usada por toda a Vida na Terra, desde os organismos mais simples, como as bactérias ou os vírus, aos mais complexos. Esta universalidade garante que o código terá surgido muito cedo na evolução da Vida na Terra, provavelmente logo no primeiro ancestral procarionte dos organismos actuais;

·         Redundância – no código existem vários codões com o mesmo significado, identificando o mesmo aminoácido, consequência directa do facto de haver um número superior de tripletos do que de aminoácidos. Por este motivo, a terceira base de cada tripleto é a menos específica (o aminoácido arginina, por exemplo, pode ser codificado pelos codões CGU, CGC, CGA e CGG);

·         Objectividade – o código não é ambíguo, cada codão apenas codifica para um aminoácido, não gerando confusões;

·         Tripleto AUG tem dupla função – codifica o aminoácido metionina e é um codão de iniciação da síntese proteica (logo todas as proteínas começam com este aminoácido). Esta situação, no entanto, apenas se aplica aos organismos eucariontes e às arqueobactérias;

·         Tripletos UAA, AAG, UGA são codões de finalização – estes codões aparentemente sem sentido, indicam o momento de fim de síntese, não codificando aminoácidos.

Um tripleto, portanto, corresponde à menor unidade da informação genética, sendo a sequência de tripletos no DNA a responsável pela sequência de aminoácidos numa proteína. No entanto, o DNA contém a informação para a construção mas não a capacidade de construir ele próprio as proteínas. Esse processo ocorre nos ribossomas, organitos citoplasmáticos. Como chega ao citoplasma essa informação?

 

A passagem da linguagem dos ácidos nucleicos para a linguagem das proteínas ocorre em duas etapas:

·         Transcrição – cópia da sequência de bases do DNA

Mecanismo da síntese proteica

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para uma cadeia complementar de RNAm, que é passado ao citoplasma. Esta etapa decorre no núcleo, mais exactamente no nucléolo. Apenas uma cadeia de DNA é usada como molde para síntese de RNAm, segundo a regra do emparelhamento de bases. Esta síntese é comandada pela enzima RNA-polimerase, que desliza ao longo de um troço de DNA, abrindo a cadeia e iniciando a síntese, sempre no sentido 5’ à 3’. Após a passagem da RNA-polimerase a cadeia de DNA volta fechar, formando-se as pontes H entre as bases. Após a síntese deste RNA-pré-mensageiro inicial ocorrem alterações: sequências não codificantes – intrões – são cortadas e as sequências codificantes restantes – exões – são unidas entre si, formando o RNAm funcional, que migra para o citoplasma;

·         Tradução – produção da proteína, segundo a sequência de codões do RNAm, com a ajuda dos RNAt

e RNAr. Esta etapa decorre no citoplasma, em eucariontes quase sempre nas membranas do retículo endoplasmático rugoso, onde os ribossomas estão inseridos. Neste caso, as proteínas sintetizadas são enviadas para o interior das cisternas do RER, sendo depois distribuídas por toda a célula. Em procariontes, que não apresentam sistemas membranares, os ribossomas estão dispersos no citoplasma. O processo tem 3 etapas, por sua vez;

o       Iniciação – o RNAm liga-se ao ribossoma na subunidade grande (através do RNAr). O RNAt

iniciador transporta o aminoácido metionina até à subunidade menor do ribossoma;

o       Alongamento – sequencialmente, um novo RNAt transporta um novo aminoácido até ao ribossoma, ligando-se ao codão. Há formação de uma ligação peptídica entre o aminoácido que chega e os anteriores e o ribossoma avança 3 bases no RNAm. O estabelecimento destas ligações requer energia, fornecida, como sempre, por degradação de moléculas de ATP;

o       Finalização – os codões de finalização já referidos não têm anticodão complementar, pelo que quando o ribossoma atinge um deles, a síntese acaba, a cadeia polipeptídica destaca-se, podendo sofrer transformações posteriores no retículo e no Golgi. As subunidades do ribossoma separam-se e ficam livres para iniciar nova síntese.

A síntese proteica tem características fundamentais para a sua função:

·         Complexidade – são inúmeros os intervenientes neste processo, entre enzimas, vários tipos de ácidos

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nucleicos e moléculas fornecedoras de energia;

·         Rapidez – uma célula eucariótica pode construir uma proteína com 140 aminoácidos em 2 minutos, mantendo todo o rigor do processo;

·         Amplificação – a mesma zona do DNA pode ser transcrita várias vezes, formando-se várias moléculas de RNAm idênticas, o que compensa a sua curta duração. Outra forma de acelerar o processo é utilizar polirribossomas, ou seja, vários ribossomas vão “lendo” a mesma molécula de RNAm, em sequência, produzindo cada um a sua proteína.

 

Desde muito cedo na utilização do microscópio, que se observavam no núcleo estruturas que coravam de vermelho ou violeta com corantes básicos. Os investigadores apelidaram essas estruturas cromossomas, literalmente, corpos corados.

Observações subsequentes mostraram que cada espécie tem um número característico de cromossomas por núcleo: as células humanas têm 46, as dos perús tem 82 e alguns fetos chegam a ter 1000 cromossomas.

Os cromossomas de cada espécie têm uma morfologia característica, relativamente ao tamanho e forma. Assim, o conjunto de cromossomas de uma célula caracteriza uma espécie e passa a designar-se cariótipo.

Visto ao microscópio óptico, o cromossoma corado parece-se com um pequeno corpo sólido e flexível. No entanto, o cromossoma não é uma estrutura sólida, sendo antes composto por uma longa cadeia de DNA enrolado em espiral (35%), associado a proteínas – histonas – (60%) e RNA (5%).

O DNA eucariótico tem vários níveis de enrolamento:

·         Dupla hélice – enrolamento das duas cadeias polinucleotídicas em volta uma da outra;

·         Nucleossoma – cerca de 200 pares de bases da dupla hélice enrola-se em volta de um conjunto de 8 subunidades de histona;

·         Solenóide ou superhélice – conjuntos de nucleossomas dispõem-se helicoidalmente, formando um cilindro flexível com cerca de 30 hm de diâmetro. Cada solenóide é formado por 6 nucleossomas.

Cada cromossoma apresenta uma constrição mais ou menos central designada centrómero. Se um cromossoma tiver 1 cm de comprimento, a molécula de DNA que o compõem teria, quando

  Estrutura dos cromossomas eucarióticos

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esticada, o comprimento de um campo de futebol.

Este material genético pode apresentar-se sob duas formas:

·         Eucromatina – também designada cromatina dispersa, está presente quando a célula não se encontra em divisão, dispersa no núcleo sob a forma de filamentos finos e longos;

·         Heterocromatina – também designada cromatina condensada, forma-se quando a célula se prepara para se dividir, formando filamentos curtos e espessos, com grande afinidade para os corantes (cromossomas).

 

 

O que é Câncer?

Para se entender o câncer, precisamos entender o processo de desenvolvimento celular de um determinado animal, o homem, que se inicia no momento da fecundação do óvulo pelo espermatozoide, dando origem à célula-ovo.

Esta única célula contem, em seu núcleo, toda a informação genética necessária para o desenvolvimento e funcionamento do novo ser. A informação genética está armazenada no DNA genômico, sob forma de cromossomas. A informação genética é determinada pela combinação de quatro bases nitrogenadas que constituem o DNA e são conhecidas pelas letras A, T, C e G. Essas bases ordenadas ao longo do DNA vão determinar a seqüência dos genes. A seqüência dessas bases nos milhares de genes serão transcritas; A, C, G e U.

As seqüência dessas bases no RNA serão decodificadas, dando origem às proteínas que são responsáveis pelas atividades metabólicas e estruturais das células.

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Para a síntese das proteínas, cada combinação de 3 bases nitrogenadas no RNA representam um (1) aminoácido específico. Assim, pelo fluxo da informação genética, a seqüência de bases no DNA é quem determina a seqüência de aminoácidos na proteína.

A célula-ovo, por divisões sucessivas, vai dar origem a todas as células que compõem o indivíduo, passando por complexos processos de diferenciação, para formar os diferentes órgãos, e exercer as mais variadas funções metabólicas do organismo.

O aparecimento de células diferentes, capazes de executarem diferentes atividades metabólicas é um reflexo direto da ativação/expressão de diferentes genes. Assim, células do fígado ou do intestino vão possuir diferentes partes do genoma ativadas, além daquelas expressas em qualquer célula, dando origem a proteínas que só estarão presentes em um destes dois órgãos. Desta forma podemos entender que, apesar de no indivíduo, diferentes células exercerem atividade metabólica diferentes, elas ainda permanecem identicas no que se refere ao conteúdo genético do seu DNA. Sendo diferentes apenas nas porções ativas do seu genoma.

No decorrer da vida, o DNA sofre alterações denominadas de mutações, causadas por erros que ocorrem durante a duplicação do DNA, necessária para a divisão celular. O aparecimento de mutações no DNA ocorre em todos os seres vivos, um processo que é fundamental para a evolução e diversidade das espécies. Muitas destas mutações não implicam em mudanças detectáveis na atividade metabólica, e passam desapercebidas.

Outras mutações podem determinar a morte celular, e por conseqüência, também não são detectáveis. Apenas um pequeno número de mutações que ocorrem em genes específicos podem determinar vantagens e um crescimento desordenado das células.

Os chamados agentes mutagênicos que vão alterar a seqüência das bases no DNA, aceleram o aparecimento de mutações e, por uma questão de estatística, podem aumentar a freqüência do aparecimento de mutações que estão associadas ao desenvolvimento dos tumores.

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Com o passar das divisões, uma célula poderá acumular mutações que, se em número elevado, poderá determinar a perda do controle de sua divisão, determinando assim o aparecimento do câncer ou tumor.

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