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A vida no cenário biológico

Por Camila de Abreu Silva; André L. Tirollo dos Santos - 08/01/2019

   Definir o que é um ser vivo pode ser uma tarefa muito complexa para a maioria das pessoas. Pode-se dizer que um ser vivo é capaz de crescer, se desenvolver, se reproduzir, deter um alto grau de complexidade, além de evidentemente, estar fadado à morte. Porém, apenas essas características não são suficientes para se determinar o que está vivo; o conceito chave para definir vida nas ciências biológicas é a hereditariedade.

  A hereditariedade é a transmissão de informações genéticas em determinada população ao longo das gerações, ou seja, de um indivíduo para seus descendentes. Essas informações estão presentes nas células de cada indivíduo, mais especificamente em seu material genético, o qual é armazenado no núcleo celular de seres eucarióticos e fica “solto” no citoplasma de seres procarióticos. No caso dos vírus, entidades biológicas acelulares, o material genético encontra-se no interior do capsídeo (invólucro proteico). Por não possuírem células, esses seres são motivo de polêmica no ambiente acadêmico, onde há um intenso debate entre autores que consideram vírus como seres vivos e autores que não os consideram seres vivos.

Mas o que são células?

  Células são as menores unidades vivas conhecidas. Elas possuem uma maquinaria complexa, a qual é essencial para realizar processos vitais no organismo, garantindo a manutenção e continuidade da vida. São envoltas por uma membrana plasmática e preenchidas por uma solução aquosa (citosol) formada por água, íons, aminoácidos e enzimas, caracterizando a região do citoplasma, local onde ocorrem as reações químicas e, no caso de células eucariontes, onde estão presentes várias organelas.

  Como dito anteriormente, as células carregam as informações genéticas, sendo armazenadas na forma de moléculas de ácido desoxirribonucleico (DNA). Essa forma de armazenamento é universal: todas as células vivas, tanto procariotas como eucariotas, de todos os seres vivos existentes, guardam suas informações hereditárias nessa molécula.

O DNA

  Em 1952, um experimento realizado pelos geneticistas Alfred Hershey e Martha Chase confirmou que a molécula de DNA é o material genético, descartando a possibilidade de que proteínas fossem as responsáveis pela hereditariedade. Em 1953, os biólogos moleculares James D. Watson e Francis Harris C. Crick elucidaram a estrutura do DNA e seu mecanismo, o que só foi possível graças às análises cristalográficas realizadas pela química britânica Rosalind Franklin. Essas descobertas foram extremamente recentes na história da humanidade, evidenciando o quão rapidamente a genética e a biologia molecular desenvolveram-se.

  O modelo da estrutura do DNA apresentada por Watson e Crick retrata esta molécula como uma dupla fita torcida orientada à direita e antiparalela. A imagem da estrutura do DNA é muito célebre, sendo reconhecida facilmente por diversas pessoas, incluindo aquelas que não possuem muito contato com o meio científico.

  O DNA é uma grande molécula formada por pequenas estruturas em repetição. Essas pequenas estruturas são chamadas de nucleotídeos e sua constituição se dá por um grupo fosfato, uma base nitrogenada e um açúcar simples cuja cadeia principal é formada por cinco átomos de carbono (pentose). No DNA, a pentose é do tipo desoxirribose (como o próprio nome já diz, ácido desoxirribonucleico) e as bases nitrogenadas que podem constituí-lo são a adenina (A), a guanina (G), a citosina (C) e a timina (T). Cada nucleotídeo possui somente uma base nitrogenada, e suas sequências específicas constituem a linguagem do código genético.

  As fitas do DNA também são chamadas de cadeias e são formadas por ligações fortes entre o açúcar de cinco carbonos (pentose) e o fosfato. Essas cadeias unem-se através de uma estrutura parecida com uma ponte, gerada pela ligação de duas bases nitrogenadas. A ligação entre as bases é relativamente fraca, possibilitando que as duas cadeias consigam se dissociar facilmente, o que viabiliza eventos como a replicação (que será explicado ao decorrer do artigo).

  As bases nitrogenadas não se ligam de forma aleatória: cada base forma um par com outra base correspondente, de acordo com as características químicas e estruturais que permitam um pareamento correto e energeticamente favorável. A adenina liga-se somente com a timina, enquanto a citosina pareia apenas com a guanina.

  A cada dez pares de nucleotídeos, as cadeias de açúcar-fosfato completam uma volta à direita (sentido horário) da dupla hélice. As fitas são ditas antiparalelas por possuírem polaridade inversa uma em relação a outra e por serem complementares - a sequência de nucleotídeos de uma fita complementa-se com a da outra fita.

  O DNA, juntamente com outras proteínas, compõe os cromossomos. Seres procariontes como bactérias e cianobactérias possuem um único cromossomo circular localizado no citoplasma. Seres eucariontes como nós possuem cromossomos lineares que são encontrados no núcleo, e o número encontrado varia entre as diferentes espécies de organismos.

Para que o material genético se perpetue, as moléculas de DNA devem se replicar. A replicação consiste no processo de duplicação da molécula de DNA, que deve anteceder a cada divisão celular. No início do processo, as fitas são separadas pela enzima DNA helicase, e em cada fita única, uma nova fita é sintetizada pela enzima DNA polimerase. A complementaridade das fitas demonstra-se essencial, pois cada uma pode atuar como molde após a dissociação. Desta forma, é dito que a replicação ocorre de maneira semiconservativa.

  Além da replicação, outros processos são vitais para a manutenção e perpetuação da vida: a transcrição e a tradução, essenciais para a síntese de aminoácidos e proteínas, fazendo conjuntamente, parte do dogma central da biologia, que será explicado detalhadamente em um artigo posterior.

  As diferenças entre as sequências de nucleotídeos do DNA proporcionam informações genéticas diferentes, sendo o que promove indivíduos com características distintas, ressaltando a grande variabilidade genética existente nos organismos vivos. Todo o material genético presente na célula de uma espécime é chamado genoma, incluindo as sequências codificadoras de proteína e as sequências não codificadoras (junk DNA ou DNA lixo).

  Como podemos observar, o DNA é o suporte físico da hereditariedade, armazenando as informações biológicas de todo e cada ser vivo conhecido. Sua importância é tão grande nas ciências da vida que a presença da molécula é o critério mais preeminente a ser levado em consideração na hora de definir o que é vivo e o que não é. Graças à molécula, a diversidade faz-se presente no conjunto de fatores bióticos existentes em nosso Universo, possibilitando que apreciemos todos os dias o espetáculo que é a existência da vida, com todas as suas cores, formas e sons. O canto dos passarinhos, as cores das borboletas, o cuidado materno, nada disso foge da atuação do DNA.

Bibliografia consultada:

ALBERTS, B. et al. Biologia Molecular da Célula. 6ª edição. Porto Alegre: Artmed, 2017. 1427 p.

NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 6ª edição. São Paulo: Artmed, 2014. 1220 p.

KHAN ACADEMY. Experimentos Clássicos: DNA como material genético. Disponível em: <https://pt.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-discovery-and-structure/a/classic-experiments-dna-as-the-genetic-material/>. Acesso em: 02 jan. 2019.

KHAN ACADEMY. Descoberta da estrutura do DNA. Disponível em: <https://pt.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-discovery-and-structure/a/discovery-of-the-structure-of-dna>. Acesso em: 02 jan. 2019.

Imagens:

ESCOLA KIDS UOL. Genes. Disponível em: <https://escolakids.uol.com.br/ciencias/genes.htm>. Acesso em: 08 jan. 2019.

INOVAÇÃO TECNOLÓGICA. Interruptor de DNA liga e desliga a luz dentro de uma molécula. Disponível em: <https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=interruptor-eletrico-dna&id=010165170308#.XDTQI1xKjIU>. Acesso em: 08 jan. 2019.