DNA, cromossomos e genoma

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DNA, cromossomos e 
genoma 
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A vida depende da capacidade das 
células de armazenar, recuperar e traduzir as 
instruções genéticas necessárias para manter 
o organismo vivo. Essa informação hereditária 
é passada de uma célula às suas células-
filhas durante a divisão celular, e de uma 
geração de um organismo a outra, por meio 
de células reprodutoras. Em todas as células 
vivas, essas instruções são armazenadas nos 
genes, os elementos que contêm a 
informação que determina as características 
de uma espécie como um todo, bem como as 
de um indivíduo. 
Os pesquisadores descobriram, ao 
estudar os fungos, que a informação genética 
consistia, principalmente, em instruções para 
a produção de proteínas. As proteínas são 
macromoléculas muito versáteis que realizam 
a maioria das funções celulares. Elas atuam 
como unidades fundamentais para as 
estruturas celulares e formam as enzimas, 
que catalisam a maioria das reações químicas 
das células. Elas também regulam a 
expressão gênica, permitem a comunicação 
intercelular e seu movimento. As propriedades 
e as funções de células e organismos são 
determinadas quase inteiramente pelas 
proteínas que elas produzem. 
1. HISTÓRIA DO DNA 
Inicialmente, não se sabia ao certo qual 
biomolécula guardava nossas informações 
genéticas. Entre as opções, estavam o DNA, 
as proteínas, as vitaminas e as enzimas. Por 
ser uma molécula muito complexa, acreditava-
se que podia ser a proteína que guardasse 
todo nosso material genético. Essa espantosa 
descoberta no 
Essa espantosa descoberta no 
entendimento dos processos celulares surgiu 
a partir de estudos de hereditariedade em 
bactérias 
Para que fosse descoberto foram feitos 
experimentos envolvendo bactérias letais, 
bactérias normais e ratos. 
Colocou-se, separadamente, os dois 
tipos de bactérias em contato com os ratos. 
Os ratos que tiveram contato com as bactérias 
letais morreram e os que tiveram contato com 
as bactérias comuns sobreviveram. Logo 
após, foram colocadas as bactérias letais em 
água fervendo até que elas morressem. Parte 
delas, agora mortas, foram postas novamente 
em contato com os ratos, e eles sobreviveram. 
Em seguida, sabendo que as bactérias fazem 
o processo de transformação (bactérias 
vivas se apoderam do material genético de 
bactérias mortas), colocou as bactérias não-
letais em contato com as bactérias letais que 
estavam mortas, e logo após, colocou as 
bactérias não-letais em contato com os ratos. 
Após tal contato, os ratos morreram. Soube-
se assim que o fator que matava os ratos 
estava presente no material genético das 
bactérias letais. Mas onde estava tal material 
genético? 
Para descobrir isto, foi feita a 
desnaturalização de algumas biomoléculas 
das bactérias. Quando desnaturalizaram as 
moléculas de proteína, percebeu-se que as 
bactérias ainda eram capazes de matar os 
ratos. Após desnaturalizar as moléculas de 
enzimas, percebeu-se o mesmo. Só quando 
desnaturalizaram as moléculas de DNA, os 
ratos sobreviveram. Assim, soube-se então, 
que o material genético de cada ser vivo se 
encontrava no DNA (ácidos nucléicos). 
2. ESTRUTURA DO DNA 
Uma molécula de ácido 
desoxirribonucleico (DNA) consiste em duas 
longas cadeias polipeptídicas compostas por 
quatro tipos de subunidades nucleotídicas. 
Cada uma dessas cadeias é conhecida como 
fita de DNA. 
As cadeias são antiparalelas entre si, e 
ligações de hidrogênio entre a porção base 
dos nucleotídeos unem as duas cadeias. A 
ligação é mais forte quanto maior for a 
distância entre as duas fitas e mais fraca onde 
elas estão mais próximas (onde elas fazem 
um X). 
Os nucleotídeos são formados por um 
açúcar, um grupo fosfato e uma base 
nitrogenada. No caso do DNA, o açúcar é uma 
desoxirribose ligado a um único grupo fosfato 
e uma base que pode ser adenina (A), citosina 
(C), guanina (G) ou timina (T). Em cada um 
dos casos, a base mais resistente, com dois 
anéis aromáticos (uma purina, A e G) forma 
par com uma base com um anel único (uma 
pirimidina, T e C) A liga com T (Aguinaldo 
Timóteo) e C liga com G (Glauco Costa). 
Os nucleotídeos estão covalentemente 
ligados em uma cadeia por açúcares e 
fosfatos, os quais formam a estrutura principal 
alternada de açúcar-fosfato-açúcar-fosfato, 
chamada de cadeia principal. Como apenas a 
base difere em cada uma das quatro 
subunidades nucleotídicas, cada cadeia 
polinucleotídica no DNA assemelha-se a um 
colar de açúcar-fosfato (cadeia principal) do 
qual os quatro tipos de contas se projetam (as 
bases A C, G e T). Esses mesmos símbolos 
(A, C, G e T) normalmente são usados para 
representar as quatro bases ou os quatro 
nucleotídeos inteiros – isto é, as bases ligadas 
com seus grupos fosfato e açúcar. 
Além disso, as duas extremidades da 
cadeia serão facilmente distinguíveis por 
apresentarem, uma delas, uma cavidade (a 
hidroxila 3’), e a outra, uma protuberância (o 
fosfato 5’). Essa polaridade na cadeia de DNA 
é indicada pela denominação das 
extremidades como extremidade 3’ e 
extremidade 5’, nomes derivados da 
orientação do açúcar desoxirribose. Em 
relação à sua capacidade de carregar a 
informação, a cadeia de nucleotídeos em uma 
fita de DNA, sendo direcional e linear, pode 
ser lida quase como as letras nesta página. 
A estrutura tridimensional do DNA – a 
dupla-hélice de DNA – é decorrente das 
características químicas e estruturais de suas 
duas cadeias polinucleotídicas. Uma vez que 
essas duas cadeias são mantidas unidas por 
ligações de hidrogênio entre as bases das 
duas fitas, todas as bases estão voltadas para 
o interior da dupla-hélice, e a cadeia principal 
de açúcar-fosfato encontra-se na região 
externa (fosfato na externa, açúcar na 
intermediária) 
Uma consequência da estrutura do 
DNA e do pareamento de bases é que cada 
fita de uma molécula de DNA contém uma 
sequência de nucleotídeos que é exatamente 
complementar à sequência de nucleotídeos 
da outra fita. 
3. HEREDITARIEDADE E DNA 
Como essa informação genética 
poderia ser duplicada e copiada de geração a 
geração? A resposta à essa questão veio da 
natureza helicoidal dupla da sua estrutura: 
como cada fita de DNA contém uma 
sequência de nucleotídeos que é exatamente 
complementar à sequência de nucleotídeos 
da fita associada, cada fita pode atuar como 
um molde para a síntese de uma nova fita 
complementar. Em outras palavras, se 
designarmos as duas fitas de DNA com S e S’, 
a fita S pode servir como um molde para 
síntese de uma nova fita S’, enquanto a fita S’ 
pode ser usada como molde para fazer uma 
nova fita S. A fita S separa-se da fita S e 
cada fita separada atua como molde para a 
produção de novas fitas complementares 
idênticas a sua fita associada. 
 
 
 
A capacidade de cada fita de DNA de 
atuar como um molde para a produção de uma 
fita complementar permite que a célula possa 
copiar ou replicar seus genes antes de passá-
los a suas descendentes. 
A informação genética contida no DNA 
de um organismo contém as instruções para 
todas as moléculas de RNA e proteínas que o 
organismo irá sintetizar, compondo o genoma 
do organismo. Nos eucariotos, o DNA está 
localizado no núcleo celular, um grande 
compartimento delimitado por membrana. 
4. CROMOSSOMOS 
Cada cromossomo em uma célula 
eucariótica consiste em uma única e enorme 
molécula de DNA linear juntamente com 
proteínas que enovelam e empacotam a fina 
fita de DNA em uma estrutura mais compacta. 
Além das proteínas envolvidas na 
compactação, os cromossomos estão 
associados a várias outras proteínas (e a 
diversas moléculas de RNA). Estas são 
necessárias para os processos de expressão 
gênica, replicação e reparo do DNA. O 
complexo que engloba o DNA e as proteínas 
fortemente associadas é chamado de 
cromatina 
As bactérias não possuem um 
compartimento nuclear especial e costumam 
transportam seus genes em uma única 
molécula de DNA, muitas vezes circular. Esse 
DNA também está associado a proteínas que 
o empacotam e o condensam, mas elas são 
diferentesdas proteínas que desempenham 
essas funções em eucariotos. 
Cada núcleo celular humano contém 
duas cópias de cada cromossomo, uma 
herdada da mãe e outra herdada do pai. Os 
cromossomos maternos e paternos de um par 
são chamados de cromossomos homólogos. 
Somente uma pequena porcentagem 
desse DNA codifica proteínas ou moléculas 
funcionais de RNA. A molécula de DNA 
cromossômico também contém três outros 
tipos de sequências nucleotídicas 
importantes: as origens de replicação e os 
telômeros, que permitem que a molécula de 
DNA seja replicada de maneira eficiente, 
enquanto o centrômero liga as moléculas-
irmãs de DNA ao fuso mitótico, assegurando 
sua segregação precisa às células-filhas 
durante a fase M do ciclo celular.