{"id":502,"date":"2021-01-28T11:50:34","date_gmt":"2021-01-28T14:50:34","guid":{"rendered":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/cdf\/?p=502"},"modified":"2021-02-10T16:06:04","modified_gmt":"2021-02-10T19:06:04","slug":"codigo-genetico","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/cdf\/2021\/01\/28\/codigo-genetico\/","title":{"rendered":""},"content":{"rendered":"\n

Atualmente, temos ouvido\/lido muito sobre os termos c\u00f3digo gen\u00e9tico do v\u00edrus, DNA e RNA mensageiro. Mas o que esses termos significam?<\/em><\/p>\n\n\n\n

N\u00f3s n\u00e3o estamos sozinhos na Terra. Ela \u00e9 a casa de mais de 8.7 milh\u00f5es de esp\u00e9cies<\/a>, isso contando apenas os eucariontes – daqui a pouco conto o que eles\/n\u00f3s temos de especial – e n\u00e3o inclui as bact\u00e9rias e v\u00edrus. J\u00e1 parou para pensar em como essas esp\u00e9cies garantem que a sua prole tenha as mesmas caracter\u00edsticas da esp\u00e9cie?  <\/p>\n\n\n\n

A ideia de como as informa\u00e7\u00f5es sobre como os organismos fazem c\u00f3pias de si mesmos, assim como a instru\u00e7\u00e3o para a constru\u00e7\u00e3o de estruturas e funcionamento de um novo organismo, foi um mist\u00e9rio por um longo tempo. As primeiras pe\u00e7as do quebra-cabe\u00e7a para enterdemos como as informa\u00e7\u00f5es est\u00e3o organizadas nos organismos come\u00e7ou a ser encontrada h\u00e1 muitos anos atr\u00e1s. <\/p>\n\n\n\n

Para se ter uma ideia, a c\u00e9lula, a estrutura m\u00ednima que comp\u00f5e os seres vivos, foi descoberta por volta de 1660 gra\u00e7as a inven\u00e7\u00e3o do microsc\u00f3pio. Quando Robert Hooke olhou para as fatias finas de corti\u00e7a atrav\u00e9s do microsc\u00f3pio, viu que elas eram compostas por pequenas estruturas, que lembravam buraquinhos de um favo de mel a que ele deu o nome de c\u00e9lula (pequena cela). <\/p>\n\n\n\n

Esse foi s\u00f3 o in\u00edcio. Com o desenvolvimento da ci\u00eancia e o aparecimento de novos  instrumentos e t\u00e9cnicas continuamos a descobrir cada vez mais sobre essa pequena unidade que nos comp\u00f5e.<\/p>\n\n\n\n

O n\u00facleo de tudo isso<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

A unidade morfol\u00f3gica em que se baseia a vida, a c\u00e9lula, pode ser classificada em dois grupos principais, as eucari\u00f3ticas, que possuem n\u00facleo envolto por uma membrana e que cont\u00e9m o material gen\u00e9tico – dos quais fazemos parte –  e os procariotos que n\u00e3o possuem n\u00facleo e o material gen\u00e9tico fica disperso no citoplasma, como \u00e9 o caso das bact\u00e9rias. <\/p>\n\n\n\n

Apesar da diferen\u00e7a quanto a presen\u00e7a de n\u00facleo, tanto as c\u00e9lulas eucari\u00f3ticas quanto as procari\u00f3ticas possuem membrana plasm\u00e1tica que separa o interior da c\u00e9lula do seu ambiente. Ela tem um papel extremamente importante e acaba selecionando o que entra no interior da c\u00e9lula por meio de diferentes processos. <\/p>\n\n\n\n

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Representa\u00e7\u00e3o simplificada de uma c\u00e9lula eucari\u00f3tica.  A imagem foi criada com  BioRender.com.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Al\u00e9m disso, as c\u00e9lulas s\u00e3o compostas pelo citosol, ou seja, o interior da c\u00e9lula. Ele \u00e9 repleto de esp\u00e9cies qu\u00edmicas e organelas, o citoplamas. As organelas s\u00e3o estruturas celulares com fun\u00e7\u00f5es espec\u00edficas e separadas do citoplasma por meio de uma membrana. <\/p>\n\n\n\n

A maior organela da c\u00e9lula  eucari\u00f3tica \u00e9 o n\u00facleo. Ele abriga o DNA (\u00e1cido desoxirribonucleico), que cont\u00e9m a informa\u00e7\u00e3o gen\u00e9tica para todas as fun\u00e7\u00f5es  da c\u00e9lula\/organismo. <\/p>\n\n\n\n

Mas essa informa\u00e7\u00e3o n\u00e3o est\u00e1 escrita de maneira como lemos esse texto, seria muito texto para tantos comandos que nosso organismo executa. Ao inv\u00e9s disso, a informa\u00e7\u00e3o est\u00e1 codificada, ou escrita por meio de c\u00f3digos moleculares. Como uma sequ\u00eancia de blocos menores, as bases nitrogenadas constituem a mol\u00e9cula de DNA. <\/p>\n\n\n\n

O DNA <\/strong><\/h3>\n\n\n\n

O DNA \u00e9 composto de quatro tipos diferentes de bases nitrogenadas, representadas pelas letras A,T, C, G (de a<\/strong>denina, t<\/strong>imina, c<\/strong>itosina e g<\/strong>uanina). <\/p>\n\n\n\n

As bases nitrogenadas est\u00e3o em sequ\u00eancia na mol\u00e9cula de DNA, cuja estrutura \u00e9 em dupla h\u00e9lice, em que as duas fitas comp\u00f5em o DNA que interagem e d\u00e3o forma \u00e0 mol\u00e9cula. A intera\u00e7\u00e3o entre as fitas do DNA ocorre gra\u00e7as a complementaridade entre as bases nitrogenadas, em que A (adenina) se liga com T (timina) e a C (citosina) com a G (guanina).<\/p>\n\n\n\n

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A complementaridade entre as bases nitrogenadas no DNA. A imagem foi criada com  BioRender.com.
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Essa complementaridade entre as fitas \u00e9 importante, pois torna poss\u00edvel a replica\u00e7\u00e3o (duplica\u00e7\u00e3o) da mol\u00e9cula de DNA. Quando ocorre a duplica\u00e7\u00e3o do DNA, as duas fitas se separam e a partir do molde s\u00e3o formadas as fitas-filhas complementares.<\/p>\n\n\n\n

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Em c\u00e9lulas eucari\u00f3ticas, como as dos seres humanos, a duplica\u00e7\u00e3o do DNA acontece no n\u00facleo. A transcri\u00e7\u00e3o do RNA a partir do DNA tamb\u00e9m acontece no n\u00facleo. A imagem foi criada com\u00a0 BioRender.com.
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A descoberta da estrutura em h\u00e9lice<\/strong> do DNA<\/h4>\n\n\n\n

A informa\u00e7\u00e3o chave para a estrutura do DNA foi obtida por Rosalind Franklin que conseguiu uma fotografia do DNA por uma t\u00e9cnica chamada de difra\u00e7\u00e3o de raio X. A partir desse achado de Rosalind, dois pesquisadores, Watson e Crick, determinaram a estrutura do DNA – nunca mencionaram a pesquisadora – e anos mais tarde foram laureados com o pr\u00eamio Nobel. <\/p>\n\n\n\n

Para saber mais sobre Rosalind Franklin leia o texto Celebrando Rosalind Franklin \u2013 a mulher que ajudou a desvendar a estrutura do DNA<\/a> no Ci\u00eancia pelos Olhos dela do Blogs Unicamp. <\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

O sistema de tradu\u00e7\u00e3o da informa\u00e7\u00e3o do DNA em prote\u00ednas \u00e9 regulado por uma s\u00e9rie de intera\u00e7\u00f5es e rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas. Al\u00e9m disso, a informa\u00e7\u00e3o necess\u00e1ria n\u00e3o \u00e9 entregue de forma direta para a prepara\u00e7\u00e3o de prote\u00ednas pelos ribossomos, uma organela presente no citoplasma das c\u00e9lulas. <\/p>\n\n\n\n

DNA como molde para o \u00e1cido ribonucleico, RNA<\/h3>\n\n\n\n

Al\u00e9m de se replicar no procesos de duplica\u00e7\u00e3o, o DNA tamb\u00e9m serve de molde para a prepara\u00e7\u00e3o de uma outra mol\u00e9cula importante na s\u00edntese de prote\u00ednas, o RNA mensageiro, mRNA, em um processo chamado de transcri\u00e7\u00e3o. A partir dessa \u00faltima mol\u00e9cula \u00e9 que ocorre a tradu\u00e7\u00e3o com a s\u00edntese de prote\u00ednas.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

Ent\u00e3o, o DNA tem a informa\u00e7\u00e3o transmitida ao mRNA. A partir do mRNA \u00e9 que h\u00e1 a tradu\u00e7\u00e3o – daquela informa\u00e7\u00e3o codificada – em prote\u00ednas. Essa tradu\u00e7\u00e3o ocorre fora do n\u00facleo em uma outra organela da c\u00e9lula, no ribossomo. <\/p>\n\n\n\n

N\u00e3o \u00e9 sopa de letrinha<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

A sequ\u00eancia desses bloquinhos de base nitrogenada no DNA n\u00e3o \u00e9 aleat\u00f3ria. A combina\u00e7\u00e3o de cada tr\u00eas bloquinhos \u00e9 traduzida pela c\u00e9lula em um amino\u00e1cido – a menor parte da estrutura de uma prote\u00edna. O conjunto de amino\u00e1cidos ligados \u00e9 que d\u00e1 origem a uma prote\u00ednas. Quantidade e sequ\u00eancias diferentes de amino\u00e1cidos est\u00e3o associados a prote\u00ednas diferentes. E \u00e9 nelas que est\u00e1 a beleza da vida. Entre outras coisas, as prote\u00ednas fazem parte de estruturas das c\u00e9lulas, transportam o oxig\u00eanio necess\u00e1rio para a nossa respira\u00e7\u00e3o, conseguem deixar as rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas mais r\u00e1pidas nos organismos. Enfim s\u00e3o fundamentais para a manuten\u00e7\u00e3o e funcionamento dos organismos. <\/p>\n\n\n\n

Combinando as sequ\u00eancias<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

O interessante sobre o c\u00f3digo gen\u00e9tico \u00e9 que a sequ\u00eancia das bases nitrogenadas presentes em um c\u00f3don (sequ\u00eancia de tr\u00eas bases nitrogenadas) espec\u00edfica corresponde a um amino\u00e1cido espec\u00edfico e isso \u00e9 praticamente universal entre todas as formas de vida na Terra. <\/p>\n\n\n\n

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Um pouco de matem\u00e1tica<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Podemos inferir a quantidade de combina\u00e7\u00f5es poss\u00edveis de bases nitrogenadas para a forma\u00e7\u00e3o de c\u00f3dons por meio de uma f\u00f3rmula matem\u00e1tica chamada de Arranjo com Repeti\u00e7\u00e3o:<\/p>\n\n\n\n

A(n, r)<\/sub>  = nr<\/sup>, em que<\/p>\n\n\n\n

n \u00e9 o n\u00famero de elementos do conjunto, no caso s\u00e3o quatro (A, T, C, G)<\/p>\n\n\n\n

r \u00e9 a quantidade de elementos por agrupamento, no c\u00f3don s\u00e3o 3. <\/p>\n\n\n\n

Dessa forma, <\/p>\n\n\n\n

A  = 43<\/sup><\/p>\n\n\n\n

A = 64<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

Existem 4 pares de base nitrogenadas diferentes (A, T, C e G). A combina\u00e7\u00e3o entre elas em uma das tr\u00eas posi\u00e7\u00f5es em um c\u00f3don nos d\u00e1 a possibilidade de 64 c\u00f3dons diferentes. Desses 64 c\u00f3dons, 61 s\u00e3o traduzidos em amino\u00e1cidos e 3 est\u00e3o associados a uma esp\u00e9cie de sinaliza\u00e7\u00e3o para a parada de tradu\u00e7\u00e3o da sequ\u00eancia do DNA, os c\u00f3dons de Parada (Stop codons). <\/p>\n\n\n\n

Mas alguns c\u00f3dons diferentes sinalizam para a produ\u00e7\u00e3o de um mesmo amino\u00e1cido. Os 61 c\u00f3dons produzem apenas 20 amino\u00e1cidos diferentes. Por esse motivo, o c\u00f3digo gen\u00e9tico \u00e9 considerado redundante ou degenerado, <\/p>\n\n\n\n

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A sequ\u00eancia de amino\u00e1cidos que comp\u00f5em uma determinada prote\u00edna \u00e9 codificada por um gene espec\u00edfico. Dessa forma, o DNA cont\u00e9m o genoma da c\u00e9lula que \u00e9 a totalidade da informa\u00e7\u00e3o gen\u00e9tica que al\u00e9m de dar origem a milhares de prote\u00ednas, tamb\u00e9m regula quando e onde elas ser\u00e3o feitas.<\/p>\n\n\n\n

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A duplica\u00e7\u00e3o refere-se ao processo de duplica\u00e7\u00e3o do DNA e em c\u00e9lulas eucari\u00f3ticas acontece no n\u00facleo. No processo de transcri\u00e7\u00e3o, o RNA \u00e9 produzido a partir do DNA. A tradu\u00e7\u00e3o \u00e9 um processo de produ\u00e7\u00e3o de prote\u00ednas a partir do mRNA (RNA mensageiro). Ela acontece nos ribossomos, organelas presentes no citosol da c\u00e9lula. As c\u00e9lulas n\u00e3o conseguem produzir DNA a partir do RNA, mas alguns v\u00edrus possuem em sua maquin\u00e1ria uma enzima, um tipo de prote\u00edna, capaz de fazer esse processo, a transcriptase reversa.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Material gen\u00e9tico materno<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Na reprodu\u00e7\u00e3o sexuada, a composi\u00e7\u00e3o do DNA presente no n\u00facleo das c\u00e9lulas eucari\u00f3ticas \u00e9 uma contribui\u00e7\u00e3o de 50% de cada um dos sexos. <\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Al\u00e9m disso, a c\u00e9lula eucari\u00f3tica abriga outra organela com material gen\u00e9tico pr\u00f3prio, a mitoc\u00f4ndria. Como regra, o material gen\u00e9tico presente na mitoc\u00f4ndria \u00e9 de origem apenas materna. Se compararmos com o DNA do n\u00facleo, a quantidade de informa\u00e7\u00e3o gen\u00e9tica presente na mitocondria \u00e9 bem menor, mas ambas informa\u00e7\u00f5es s\u00e3o muito importantes. <\/p>\n\n\n\n

Mas e os v\u00edrus?<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Os v\u00edrus n\u00e3o t\u00eam a maquinaria para fazer c\u00f3pias de si mesmos, nem mesmo para a transcri\u00e7\u00e3o e tradu\u00e7\u00e3o em prote\u00ednas, mas cont\u00e9m a informa\u00e7\u00e3o gen\u00e9tica para a sua produ\u00e7\u00e3o, o mesmo acontece com o SARS-CoV-2, o v\u00edrus que causa a COVID-19. <\/p>\n\n\n\n

Para saber um pouco mais sobre a necessidade dos v\u00edrus por um hospedeiro leia Valent\u00f5es dentro da c\u00e9lula, sens\u00edveis fora dela: os v\u00edrus<\/a><\/p>\n\n\n\n

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Dica <\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Em comemora\u00e7\u00e3o aos 20 anos de exist\u00eancia, o Instituto Sui\u00e7o de Bioinform\u00e1tica (Swiss Institute of Bioinformatics<\/a>) lan\u00e7ou o jogo Gene Jumper<\/a>. O jogo \u00e9 gratuito e est\u00e1 dispon\u00edvel em 3 idiomas, ingl\u00eas, franc\u00eas e alem\u00e3o. Apesar de n\u00e3o ter dispon\u00edvel a vers\u00e3o em portugu\u00eas, \u00e9 bem divertido jogar e se tem uma id\u00e9ia do processo de tradu\u00e7\u00e3o do DNA. <\/p>\n\n\n\n

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