Revolução Genética: DNA, Genes e Herança

A descoberta da estrutura molecular do DNA marcou o início de uma revolução nos campos da genética e da reprodução.

Genética

A genética é o estudo de tudo relacionado à herança biológica, aos genes e à sua expressão nos organismos. Nasceu no início do século XX com os experimentos de hibridização de plantas de Mendel, que investigaram a maneira como as características hereditárias são transmitidas entre as gerações. Ele estabeleceu um padrão e formulou três leis. Os muitos caminhos que o modelo mendeliano abriu para a pesquisa sobre a herança levaram, durante a primeira metade do século XX, a algumas conclusões:

• A unidade da hereditariedade é chamada de gene.
• Os genes são transmitidos de acordo com regras ou leis definidas.
• Eles estão localizados nos cromossomos, estruturas compostas por uma substância no núcleo da célula.
• O sexo é determinado pelos genes ou cromossomos na maioria dos organismos vivos.

Ninguém sabia do que os genes eram feitos, até que os experimentos de Griffith demonstraram a existência de um "princípio transformante" que permitia a passagem de informação de algumas bactérias para outras, convertendo bactérias inofensivas em patogênicas. Esses experimentos foram realizados com bactérias da pneumonia. Posteriormente, concluiu-se que o "princípio transformante" era composto de DNA (genes).

Termos Usados em Genética

• Genótipo: Constituição genética de um indivíduo, referindo-se a um caráter ou a um conjunto de genes (AA, aa).
• Fenótipo: Expressão externa do genótipo (verde, áspero).
• Alelo: Uma das variantes que um gene (caráter) pode ter.
• Homozigoto: Um indivíduo que possui dois alelos idênticos para um determinado gene.
• Locus: Local do cromossomo onde cada gene está localizado.

A Transmissão de Caracteres

Ela ocorre durante o processo de reprodução e constitui a herança biológica. Durante a transmissão, cada progenitor transmite genes através dos cromossomos de seus gametas. Os descendentes são o resultado de todas as combinações possíveis.

O modelo mendeliano considera que cada caráter é geneticamente determinado por um par de genes, e que os genes são transmitidos aos filhos seguindo leis:

1. Lei da Uniformidade: A primeira geração filial, resultante do cruzamento de duas linhagens puras, é uniforme.
2. Lei da Segregação: Na segunda geração, reaparecem características não observadas na primeira, pois os fatores são segregados nos gametas e se reencontram na prole.
3. Lei da Segregação Independente: As características de diferentes fatores seguem as regras acima, sem que uma influencie a outra.

O DNA

O DNA contido no núcleo (células eucarióticas) contém as informações com as instruções para desenvolver as características dos seres vivos. Em meados do século XX, já se sabia que a molécula transportadora era um tipo de ácido nucleico, mas foi em 1953 que os cientistas Watson e Crick propuseram um modelo para sua estrutura. Desde então, houve um grande desenvolvimento da pesquisa.

Monômeros e Polímeros

• Monômero: Pequena molécula que se liga a outras para formar moléculas maiores.
• Polímero: Macromolécula composta por vários monômeros.

Ácido Nucleico

Os polinucleotídeos são polímeros de ácidos nucleicos, os nucleotídeos, que incluem:

• Uma base nitrogenada: Adenina (A*), Citosina (C), Guanina (G*), Timina (T₁*) e Uracila (U₂). [*A, G e T são encontradas apenas no DNA. U é encontrado apenas no RNA.]
• Uma pentose: Ribose (RNA, possui um grupo OH) ou Desoxirribose (DNA, possui um grupo OH a menos que a ribose).
• Um grupo fosfato.

Estrutura do DNA

• Uma fita de DNA consiste em uma sequência de nucleotídeos. A sequência de nucleotídeos do DNA contém a informação genética.
• O modelo de Watson e Crick propõe uma dupla hélice formada por duas cadeias paralelas, ou fitas, ligadas por pontes de hidrogênio entre as bases.
• As bases das duas fitas são complementares (A-T / C-G).

Replicação do DNA

1. Fase 1: A replicação começa com o desenrolar e a separação das duas cadeias.
2. Fase 2: Cada cadeia é duplicada independentemente pelo acoplamento de nucleotídeos [A-T / C-G].
3. Fase 3: O resultado final são duas novas duplas hélices que são cópias exatas da molécula original.

Exemplo: AGC-GAT -> TCG-CTA -> AGC-GAT / TCG-CTA

A Expressão da Informação Genética

O dogma central da biologia molecular afirma que:

A informação genética flui do DNA para a proteína através da intermediação do RNA: mRNA (mensageiro), rRNA (ribossômico), tRNA (transferência).

A transferência de informação, ou síntese proteica, ocorre em duas etapas: transcrição e tradução. {DNA -> mRNA -> tRNA -> Proteínas} (Transcrição: cópia do DNA; Tradução: passagem do RNA para proteína).