@ 2001-2005  À Descoberta da Vida

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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.

• 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?

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.

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 (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 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.

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.

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.

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 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:

·         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).

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 RNA_r – 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 RNA_t – 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 RNA_t 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 RNA_t-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 RNA_m), 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 RNA_m – presente em baixa 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.

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?

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.

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 para uma cadeia complementar de RNA_m, 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 RNA_m, 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 RNA_m funcional, que migra para o citoplasma;

·         Tradução – produção da proteína, segundo a sequência de codões do RNA_m, com a ajuda dos RNA_t e RNA_r. 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 RNA_m liga-se ao ribossoma na subunidade grande (através do RNA_r). O RNA_t iniciador transporta o aminoácido metionina até à subunidade menor do ribossoma;

o       Alongamento – sequencialmente, um novo RNA_t 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 RNA_m. 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 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 RNA_m 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 RNA_m, 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 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).

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