Replicação do ADN

Replicação do ADN

O ADN necessita de se auto-reproduzir, fazendo cópias da informação genética de modo a transmiti-la de geração em geração.

Essas cópias são feitas através da duplicação do material hereditário, ou seja, do ADN. Esse processo de duplicação do ADN, chama-se replicação.

Em 1953, Watson e Crick propuseram um modelo para o ADN, e também sugeriram um mecanismo para sua replicação.

O processo de replicação do ADN envolve a participação de diversas enzimas, entre elas, as polimerases. Elas actuam no processo da síntese da nova molécula de ADN. Mas, como ocorre a síntese?

O mecanismo da replicação envolve:

1. Desenrolamento da fita dupla do ADN;
2. Rompimento de ligações (pontes de hidrogénio) entre bases complementares;
3. Incorporação de nucleotídeos do meio, por complementaridade, com formação de duas novas cadeias.

Replicação semiconservativa

Da molécula de ADN forma-se uma copia integral de cada uma das cadeias constituintes da
molécula original, através da adição ordenada de nucleotídeos, segundo a regra da complementaridade de bases.

A síntese semi-conservativa do ADN precisa que nucleotídeos livres sejam posicionados sobre uma cadeia polinucleotídica molde, e estejam unidos entre si, formando uma nova cadeia complementar à cadeia mãe que serve como molde. A enzima que actua nesse processo é a polimerase.

De que modo a polimerase catalisa a síntese do ADN?

As polimerases do ADN actuam adicionando um nucleotídeo de cada vez na extremidade livre de uma cadeia polinucleotídica em formação, que se encontre emparelhada com a cadeia molde.
O primeiro passo na adição de um novo nucleotídeo à nova cadeia que está a ser sintetizada, é o emparelhamento deste ao nucleotídeo correspondente na cadeia molde. Como se dá esse emparelhamento?

T	emparelha-se com	A
G	emparelha-se com	C

Quando o nucleotídeo estiver emparelhado correctamente, a polimerase do DNA catalisa a formação de uma ligação entre o novo nucleotídeo e a cadeia em formação. Após a formação da ligação, a polimerase do DNA avança um resíduo de nucleotídeo na cadeia molde posicionandose para promover a ligação de um novo nucleotídeo à cadeia em crescimento.

Cada uma das moléculas de ADN formadas é idêntica a molécula original, tendo uma cadeia da molécula original e uma cadeia da nova. A replicação é semi-conservativa porque o ADN formado conserva uma cadeia da molécula original e a outra cadeia é nova.

Replicação semi-conservativa do ADN: as fitas complementares permanecem abertas.  

O ADN e seus auxiliares

Nos organismos actuais existe um ácido principal, o ADN (o ácido desoxirribonucleico), que corresponde à colecção de genes. Cada gene corresponde um pedaço do ADN, formado por dezenas ou centenas de nucleotídeos. Uma única molécula de ADN pode conter muitos genes, que serão diferentes uns dos outros no número e principalmente na sequência em que as bases azotadas estão arrumadas. Podemos dizer, resumidamente, que cada gene é responsável por um tipo de proteína e esta é responsável por uma característica.

Proteína

As proteínas são os principais componentes dos seres vivos. Toda a molécula de proteína possui átomos de carbono, hidrogénio, oxigénio e nitrogénio.

Esses átomos são organizados em unidades chamadas aminoácidos. A molécula de proteína pode conter até milhares dessas unidades, adquirindo grandes dimensões (macromoléculas) e alta complexidade estrutural.

Encontramos 20 tipos de aminoácidos fazendo parte na formação de proteínas.
O arranjo dos aminoácidos caracteriza o tipo de proteína. Uma proteína é diferente de outra no número, nos tipos de aminoácidos e, principalmente, na sequência em que eles estão arrumados.

Para compreender melhor essa ideia, podemos comparar a proteína a uma palavra. O significado da palavra depende das letras e da sequência em que essas letras são usadas. Por exemplo, com as letras c, a, s e o, é possível formar várias palavras, como; caso, soca, ocas, caos, saco, coas, asco.

Observe que se o número de letras disponível for maior, e, se as palavras puderem conter um número variável de letras, com ou sem repetição, o número possível de palavras é praticamente infinito. Facto idêntico ocorre com as proteínas.

Existem pouco mais de 20 tipos de aminoácidos e com eles podemos fazer um número praticamente infinito de proteínas. Para mostrar como é importante a sequência de aminoácidos nas propriedades da proteína, podemos citar o caso da anemia falciforme. Os indivíduos com essa doença possuem uma hemoglobina “errada”, que difere da normal pela troca de um aminoácido na cadeia. Em determinado trecho da cadeia há o aminoácido valina, em vez do aminoácido glutâmico. Essa troca altera a estrutura da proteína, provocando a doença.

O ARN

Os ácidos ribonucléicos (ARN) recebem este nome devido à presença, em seus nucleotídeos, do açúcar ribose em vez de desoxirribose. Além dessa diferença em relação ao ADN, as quatro bases encontradas no ARN são adenina, guanina, citosina e uracilo, em vez de timina, presente no ADN.. Há três tipos de ARN: o mensageiro, o transportador e o ribossomal. O ARN mensageiro ou moldador (ARN-m), ao contrário do ADN, é formado por um único filamento de nucleotídeos. Cada molécula desse ARN é fabricada no núcleo, tendo como molde um determinado sector do ADN, que corresponde ao gene. Essa molécula migra então para o citoplasma, onde vai comandar a síntese de proteínas, segundo as instruções fornecidas pelo ADN.

Apenas um dos filamentos do ADN é usado para a síntese do ARN-m. Durante a síntese, um filamento de ADN se afasta do seu complemento, expondo suas bases, onde se encaixam os nucleotídeos de ARN-m. Esse encaixe obedece à obrigatoriedade de ligação entre as bases.

Porém, onde houver uma adenina no ADN, vai se encaixar a base uracilo. Por exemplo: para uma sequência TACGGACTA do ADN, haverá a sequência AUGCCUGAU no ARN-m. Assim, a mensagem genética que estava no código de letras do ADN foi transcrita para o código do ARN-m. Por esse motivo, a síntese de ARN-m é chamada de transcrição.

Comparação entre ADN e ARN

	ADN	ARN
Grupo fosfato	Ácido fosfórico	Ácido fosfórico
Açúcar	Desoxirribose	Ribose
Bases azotadas	Adenina, guanina, citosina, timina.	Adenina, uracilo, citosina, guanina.
Tipo de cadeia	Dupla	Simples.

Do ARN à proteína

A síntese de proteínas é o resultado final do código genético. Esse processo consiste em “traduzir” a sequência de bases do ARN-m numa cadeia de aminoácidos. Assim estará sendo cumprida, finalmente, a “ordem” vinda do ADN, ou seja, a mensagem genética será traduzida em termos de proteínas. Para que isso aconteça, deve haver uma correspondência entre a sequência de bases do ARN-m e a sequência de aminoácidos da proteína. Cada grupo de três bases consecutivas (tripleto) do ARN-m corresponde a um aminoácido. Descobriu-se os tripletos de bases responsáveis por cada aminoácido (Tabela 3). Cada um desses tripletos foi chamado codoão.

A partir das quatro bases do RNA-m (Adenina, Guanina, Uracilo e Citosina) agrupadas três a três teremos 64 combinações possíveis e somente 20 aminoácidos. Portanto podemos dizer que o código genético é degenerado, pois vários codãos determinam o mesmo aminoácido como pode ser visualizado abaixo na tabela do Código Genético.