Nucleotídeos de DNA: o que são, características e funções - Psicologia - 2023

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O projeto genoma humano, lançado em 1990 com um orçamento de 3 bilhões de dólares, estabeleceu a meta global de mapear as bases químicas que produzem nosso DNA e identificar todos os genes presentes no genoma da espécie humana. O sequenciamento foi concluído em 2003, 13 anos depois.

Graças a este trabalho titânico de corte molecular e genético, sabemos agora que o genoma humano contém aproximadamente 3.000 milhões de pares de bases e 20.000-25.000 genes. Mesmo assim, ainda há muito a ser descrito, já que as funções de cada uma das seções de informação genética que codificamos em cada uma de nossas células não são conhecidas.

À medida que os cientistas investigam, a população em geral está se tornando cada vez mais consciente do que é a genética, a ciência que estuda esse alfabeto de moléculas que organizam e codificam a hereditariedade e cada uma de nossas funções vitais. Não somos nada sem nossos genes e, embora eles não sejam visíveis a olho nu, todo o material vivo "é" graças a eles.Como não podemos adquirir conhecimento sem começar do início, neste artigo, apresentamos a você a estrutura basal que codifica nossa existência: nucleotídeos de DNA.

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O que é um nucleotídeo?

Um nucleotídeo é definido como uma molécula orgânica formada pela união covalente de um nucleosídeo (pentose + base nitrogenada) e um grupo fosfato.

Uma sequência de nucleotídeos é sua própria palavra genética, pois sua ordem codifica a síntese de proteínas pela maquinaria celular e, portanto, o metabolismo do ser vivo. Mas não vamos nos precipitar: vamos nos concentrar primeiro em cada uma das partes que dão origem a essa molécula única.

1. Pentose

Pentases são monossacarídeos, carboidratos simples (açúcares), formados por uma cadeia de 5 átomos de carbono unidos que cumprem uma função estrutural clara. A pentose pode ser uma ribose, que dá origem a um ribonucleosídeo, a estrutura básica do RNA. Por outro lado, se a ribose perde um átomo de oxigênio, surge a desoxirribose, a pentose que faz parte do desoxirribonucleosídeo, estrutura principal do DNA.

2. Base de nitrogênio

Como já dissemos, a pentose e uma base nitrogenada dão origem a um ribonucleosídeo ou desoxirribonucleosídeo, mas o que é uma base? As bases de nitrogênio são compostos orgânicos cíclicos que incluem dois ou mais átomos de nitrogênio. Nelas a chave do código genético é encontrada, pois dão um nome específico a cada um dos nucleotídeos dos quais fazem parte. Existem 3 tipos desses compostos heterocíclicos:

Bases de purinas nitrogênicas: adenina (A) e guanina (G). Ambos fazem parte do DNA e do RNA. Bases nitrogenadas da pirimidina: citosina (C), timina (T) e uracila (U). A timina é exclusiva do DNA, enquanto o uracil é exclusivo do RNA.

Bases nitrogenadas isoaloxacínicas: flavina (F). Não faz parte do DNA ou do RNA, mas cumpre outros processos.

Assim, se um nucleotídeo contém uma base de timina, ele é diretamente chamado de (T). As bases nitrogenadas são aquelas que dão nome às sequências que todos nós vimos em algum quadro negro ou material científico informativo em algum momento de nossas vidas. Por exemplo, GATTACA é um exemplo de sequência de DNA de 7 nucleotídeos, cada um com uma base que lhe dá o nome.

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3. Grupo Fosfato

Já temos o nucleosídeo completo, pois descrevemos a pentose, que está ligada por uma ligação glicosídica a uma das bases A, G, C e T. Agora, precisamos apenas de um composto para ter o nucleotídeo em sua totalidade: o grupo Fosfato .

Um grupo fosfato é um íon poliatômico composto por um átomo de fósforo central (P) rodeado por quatro átomos de oxigênio idênticos com um arranjo tetraédrico. Essa combinação de átomos é essencial para a vida, pois faz parte dos nucleotídeos do DNA e do RNA, mas também daqueles que carregam energia química (ATP).

Nucleotídeo: Nucleosídeo (base + pentose) + grupo fosfato

Decifrando a vida usando nucleotídeos de DNA

Todas essas informações químicas são ótimas, mas como as colocamos em prática? Bem, em primeiro lugar, devemos ter em mente que cada três nucleotídeos codificadores formam uma frase diferente para fornecer informações sobre cada um dos conjuntos que dão origem a uma proteína. Vamos dar um exemplo:

ATT: adenina, timina e timina
ACT: adenina, citosina e timina
ATA: adenina, timina e adenina

Essas três sequências de nucleotídeos codificadas no núcleo do DNA da célula contêm as instruções para a montagem do aminoácido isoleucina, que é um dos 20 aminoácidos usados para a síntese de proteínas funcionais. Esclarecemos o seguinte: não é que as três sequências sejam necessárias para montar a isoleucina, mas sim que as três são intercambiáveis porque todas codificam para esse aminoácido (redundância).

Por meio de um processo que não nos preocupa muito aqui, a maquinaria celular executa um procedimento chamado transcrição, pelo qual esses tripletos de nucleotídeos de DNA são traduzidos em RNA. Como a base nitrogenada timina não faz parte do RNA, cada (T) deve ser substituído por um (U). Assim, esses tripletos de nucleotídeos seriam assim:

Se a célula requer isoleucina, um RNA transcrito com qualquer um desses três tripletos (agora chamados de códons) viajará do núcleo da célula para os ribossomos do citosol da célula, onde serão ordenados para integrar o aminoácido isoleucina na célula proteína que está sendo construída naquele momento.

Usando esta linguagem de nucleotídeos baseada em bases nitrogenadas, um total de 64 códons podem ser produzidos, que codificam os 20 aminoácidos necessários para construir qualquer proteína nos seres vivos. Deve-se notar que, exceto em algumas ocasiões, cada aminoácido pode ser codificado por 2,3,4 ou 6 códons diferentes. No caso que vimos antes da isoleucina, por exemplo, três combinações possíveis de nucleotídeos são válidas.

As proteínas são geralmente compostas por 100 a 300 aminoácidos. Assim, uma proteína composta por 100 deles, fazendo cálculos, será codificada por 300 códons (cada trinca de bases responde a um aminoácido, lembre-se), que serão o produto da tradução de 300 nucleotídeos de DNA presentes no genoma da célula.

Uma explicação resumida

Entendemos que toda essa explicação do nada pode ser um tanto estonteante, mas asseguramos que, com as comparações que apresentamos a seguir, a função dos nucleotídeos do DNA será mais clara do que a água.

Devemos ver o DNA dentro do núcleo da célula como uma enorme biblioteca cheia de livros. Cada um dos livros é um gene, que contém (no caso dos humanos) cerca de 150 letras, que são nucleotídeos ordenados para uma finalidade específica. Assim, cada três dessas letras de nucleotídeos formam uma pequena frase.

Um bibliotecário incansável, neste caso a enzima RNA polimerase da célula, busca transformar as palavras de um dos livros em material tangível. Bem, ele irá procurar o livro específico, a frase específica, e como as palavras não podem ser arrancadas das páginas (o DNA não pode ser movido do núcleo), ele copiará as informações relevantes em sua própria forma em seu próprio caderno.

As "frases copiadas" nada mais são do que nucleotídeos de DNA convertidos em nucleotídeos de RNA, ou seja, códons. Uma vez que essas informações foram transcritas (transcrição), uma máquina está pronta para reunir as informações contidas em cada uma das palavras de acordo. Esses são os ribossomos, locais onde as proteínas são sintetizadas a partir de uma sequência de aminoácidos em uma ordem específica. Mais simples assim, certo?

Resumo

Como você deve ter observado, explicar os intrincados processos codificados pelo DNA é quase tão complexo quanto entendê-los. Mesmo assim, se quisermos que você tenha uma ideia específica de todo esse conglomerado de terminologia, é o seguinte: a ordem dos nucleotídeos presentes no DNA dos seres vivos codifica a síntese correta de proteínas, que se traduz em vários processos metabólicos e em cada uma das partes do nosso corpo que nos definem, uma vez que representam 50% do peso seco de quase todos os tecidos.

Assim, a expressão do DNA (genótipo) por meio de mecanismos celulares dá origem aos nossos traços externos (fenótipo), as características que nos tornam quem somos, tanto individualmente quanto em espécie. Às vezes, a explicação de fenômenos enormes reside na compreensão de coisas muito menores.